Giới thiệu về máy biến áp khô
Máy biến áp Khô loại bỏ được nhược điểm quan trọng của máy biến áp dầu là nguy cơ cháy, nổ. Do đó một vấn đề tất yếu đặt ra là phải tìm cách loại bỏ nguy cơ tiềm tàng đó: chế tạo loại máy biến áp không có dầu, mà các chuyên gia quen gọi là máy biến áp khô.
Thực ra ý tưởng chế tạo máy biến áp khô đã có từ nửa đầu thế kỷ trước, nhưng vào thời kỳ đó các vật liệu dẫn điện, cách điện, thép từ… các trang bị bảo vệ, đo lượng, điều khiển còn lạc hậu không cho phép phát triển máy biến áp khô như những năm gần đây. Ngày nay, máy biến áp khô được sử dụng ngày càng nhiều vì những yếu tố sau:
– Nhờ việc chế tạo ra tôn silic có tổn hao dòng điện Fuko thấp kết hợp với việc sử dụng bối dây cuốn bằng đồng lá, lõi thép xếp kiểu bậc thang, khe hở nhỏ nên độ ồn thấp không gây ô nhiễm môi trường như các máy biến áp dầu hiện hành [tiếng ồn của các máy biến áp dầu ở khoảng cách 1m thường xấp xỉ 80db gây tác hại đến sức khoẻ nhân dân xung quanh]. Việc thiết kế tối ưu các phần tử máy biến áp khô trên máy tính đã bổ sung thêm các ưu việt của nó: tiết kiệm điện năng đáng kể nhờ giảm được tổn thất thép từ [tổn thất không tải dòng Fuko và tổn thất đồng, tổn thất có tải], máy biến áp vận hành với độ ồn thấp.
– Nhờ thiết kế trên máy tính, việc lựa chọn các thông số được tối ưu hoá, công nghệ chế tạo thép silic, sơn tẩm ngày càng hiện đại, hệ thống đo lường, điều khiển, bảo vệ ngày càng hoàn thiện nên độ tin cậy và tuổi thọ của máy biến áp khô rất cao.
– Máy biến áp khô đạt được các tiêu chuẩn môi trưởng HD484 của EU về điều kiện khí hậu [C0, C1, C2], môi trường [E0, E1, E2] và chịu lửa [F0, F1, F2].
– Công suất của máy biến áp khô khá lớn. Các máy biến áp khô dùng cho hệ thống phân phối được chế tạo với công suất từ 50 đến 2.500KVA, các máy biến áp khô điện lực [dry power transformer] có công suất từ 10.000 đến 20.000KVA/35KV và trong tương lai công suất sẽ còn lớn hơn.
– Máy biến áp khô được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống phân phối điện, hệ thống tự dùng của các nhà máy điện, hệ thống kích từ, hệ thống cung cấp điện đầu máy chạy trên đường sắt, xe điện ngầm, nhà máy điện nguyên tử. Máy biến áp khô còn được sử dụng phổ biến cho các khách sạn, sân vận động, xí nghiệp hoá dầu, sân bay, dàn khoan và đặc biệt sử dụng ở nơi có yêu cầu phòng hoả nghiêm ngặt.
– Máy biến áp khô có khả năng chịu quá tải. Đối với những nơi phụ tải không đồng đều trong ngày như điện chiếu sáng, khu văn hoá, máy điều hoà nheịet độ… có thể chọn công suất của các máy biến áp khô nhỏ hơn phụ tải để tận dụng khả năng chịu quá tải của chúng. Thời gian vận hành chính của máy biến áp sẽ ở trạng thái quá tải hoặc quá tải ít. Khi sử dụng máy biến áp khô có thể giảm bớt công suất dự phòng của chúng hoặc giảm số máy biến áp khô dự phòng.
Trong các hệ thống điện ngày nay, cứ mỗi KW công suất nguồn điện cần phải có khoảng 5 – 6KVA công suất máy biến áp. Tổng thất điện năng trong các máy biến áp chiếm tới gần 30% toàn bộ tổn thất điện năng trong các lưới điện.
Do đó máy biến áp là một trong các thành phần chủ yếu của các hệ thống điện, có ý nghĩa quyết định tới tính kinh tế của chúng.
Đến những năm cuối của thế kỷ 20 hầu như tất các các máy biến áp đều thuộc loại máy biến áp dầu, trong đó dầu đóng vai trò vừa hỗ trợ làm mát các cuốn dây, vừa làm tăng độ bền cách điện của chúng.
Chất lượng dầu ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy, tuổi thọ của máy biến áp. Trong quá trình vận hành cần phải thường xuyên theo dõi tình trạng dầu để kịp thời phát hiện những thay đổi tính chất của dầu thông qua việc xác định hàng loạt các chỉ tiêu quan trọng như tạp chất cơ khí và carbon lơ lửng, độ bền cách điện, chỉ số acid, nhiệt độ chớp cháy của dầu, độ nhớt, độ trong, độ ổn định, góc tổn thất điện môi… Để quản lý chất lượng dầu cần phải trang bị nhiều phương tiện kỹ thuật, cần có các cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật giỏi, biến chế công nhân đông đảo với tay nghề cao… Mặt khác, với số lượng lớn máy biến áp dầu thì nguy cơ cháy, nổ luôn luôn thường trực, đe doạ sự cố thiết bị và gây tai nạn cho người, ô nhiễm môi trường xung quanh.
Vào những năm 50 của thế kỷ trước, một số nước đã chuyển sang sử dụng một số loại dầu chống cháy, nổ. Trong số đó phần lớn là loại dầu sô vốn rất độc hại và không bị phân huỷ. Từ năm 1970 loại dầu nói trên đã bị cấm sử dụng do độc tố của nó ảnh hưởng rất xấu tới sức khoẻ con người và môi trường, ngay cả khi hàm lượng dầu sô vốn rất nhỏ lẫn trong dầu máy biến áp thông thường.
Những ưu điểm của máy biến áp khô
Bên cạnh việc không dễ bị xảy ra sự cố cháy nổ như máy biến áp dầu, máy biến áp khô còn có rất nhiều ưu điểm nổi trội khác:
– Về mặt kinh tế: Máy biến áp khô có tuổi thọ cao hơn so với một số loại máy biến áp khác. Và khả năng lắp đặt di chuyển đi lại cũng thuận lợi và dễ dàng hơn. Có thể giảm chi phí đường cáp và tổn thất cáp khi được lắp đặt ngay gần phụ tải.
– Máy biến áp khô có khả năng làm việc ở trong những nơi có môi trương khắc nghiệt và chịu được lửa.
– Máy biến áp khô có công suất làm việc khá lớn, có khả năng phân phối điện năng cho những nơi công cộng cao hơn.
– Với những trung tâm phụ tải phân phối không đồng đều có thể sử dụng máy biến áp khô để tận dụng khả năng quá tải của chúng.
– Máy biến áp khô còn vô cùng thân thiện với môi trường xung quanh, luôn đem lại sự an toàn và giảm thiểu ô nhiễm
– Thời gian làm việc của máy biến áp khô thường lâu hơn so với các loại máy biến áp ngâm dầu
Dòng điện xoay chiều [AC] thay đổi hướng thường xuyên; nó là dòng điện thường được cung cấp bởi công ty phân phối điện tại Mỹ và châu Âu. Dòng điện một chiều [DC] theo cùng một hướng hằng định; nó là dòng điện do pin cung cấp. Máy khử rung tim và máy chuyển nhịp tim thường dùng dòng điện DC. Làm thế nào AC ảnh hưởng đến cơ thể phụ thuộc phần lớn vào tần số. AC tần số thấp [từ 50 đến 60 Hz] được sử dụng trong các hộ gia đình ở Mỹ [60 Hz] và Châu Âu [50 Hz]. Vì AC tần số thấp gây ra sự co cơ kéo dài [tetany], có thể gây co quắp bàn tay vào nguồn điện và kéo dài thời gian tiếp xúc, nó có thể nguy hiểm hơn AC tần số cao và nguy hiểm hơn gấp 3 đến 5 lần so với DC cùng điện thế và cường độ dòng điện. Tiếp xúc với DC có thể gây ra co giật một lần, thường đánh bật người tiếp xúc ra khỏi nguồn điện.
Tổn thương tổ chức do phơi nhiễm điện chủ yếu do chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt, dẫn đến tổn thương nhiệt. Lượng năng lượng nhiệt tán xạ bằng Ampe2× điện trở × thời gian; do đó, đối với bất kỳ dòng và thời gian nhất định nào, các tổ chức có điện trở cao nhất có xu hướng chịu nhiều tổn thương nhất. Điện trở của cơ thể [đo bằng Ohms / cm2] được tạo ra chủ yếu bởi da, bởi vì tất cả các mô bên trong [trừ xương] có điện trở không đáng kể. Độ dày da và độ khô tăng điện trở; da khô, sừng hóa tốt, còn nguyên vẹn có điện trở trung bình 20.000 đến 30.000 ohms / cm2. Đối với lòng bàn tay hoặc bàn chân, điện trở có thể từ 2 đến 3 triệu ohms / cm2; Ngược lại, da ẩm, da mỏng có điện trở khoảng 500 ohms / cm2. Điện trở đối với da bị thủng [ví dụ: vết cắt, mài mòn, chọc kim] hoặc màng niêm mạc ẩm [ví dụ: miệng, trực tràng, âm đạo] có thể thấp đến 200-300 ohms / cm2.
Nếu điện trở của da cao, nhiều năng lượng điện có thể bị tiêu tan ở da, dẫn đến da bị bỏng nhưng tổn thương nội tạng ít hơn. Nếu điện trở của da thấp, da bị bỏng ít hơn hoặc không bị bỏng, và năng lượng điện được truyền đến các cấu trúc bên trong. Do đó, sự vắng mặt của các vết bỏng bên ngoài không tiên đoán sự vắng mặt của tổn thương điện, và mức độ nghiêm trọng của các vết bỏng bên ngoài không tiên đoán mức độ nghiêm trọng của tổn thương do điện.
|
Tổn thương các tổ chức bên trong phụ thuộc vào điện trở của chúng cũng như cường độ dòng điện [dòng điện trên mỗi đơn vị diện tích, năng lượng tập trung khi dòng điện đi qua một khu vực nhỏ hơn]. Ví dụ, khi năng lượng điện đi trong cánh tay [chủ yếu là qua các mô có điện trở thấp, ví dụ như cơ, mạch, dây thần kinh], mật độ dòng chảy tăng tại các khớp bởi vì một tỷ lệ đáng kể diện tích cắt ngang của khớp bao gồm các mô có điện trở cao hơn ví dụ, xương, gân], làm giảm diện tích mô có điện trở thấp; do đó, tổn thương cho các mô có điện trở thấp có xu hướng nghiêm trọng nhất ở khớp.