Việc lựa chọn giữa máy biến áp ngâm dầu và máy biến áp loại khô thường bắt đầu bằng môi trường làm mát: dầu khoáng và không khí. Tuy nhiên, câu chuyện kỹ thuật sâu sắc hơn lại được viết trong lõi máy biến áp. Mạch từ, hệ thống cách điện và kênh làm mát được kết nối chặt chẽ với nhau, do đó, quyết định ở giai đoạn cốt lõi sẽ được truyền qua mọi thông số kỹ thuật sau này. Đối với các công ty điện lực, nhà thầu và kỹ sư nhà máy, việc hiểu rõ các mối quan hệ này là điều cần thiết.
Tại Jiangsu Jingtianxia Electric Technology Co., Ltd., chúng tôi sản xuất cả lõi biến áp loại khô và lõi biến áp ngâm trong dầu, cũng như các thiết bị chính xác được sử dụng để chế tạo chúng. Dựa trên kinh nghiệm thực tế đó, hướng dẫn này xem xét sự khác biệt về thiết kế, chiến lược cách nhiệt và cách bố trí kênh làm mát tách biệt hai dòng cốt lõi. Bạn có thể đọc thêm về nền tảng kỹ thuật và sản xuất của chúng tôi trước khi đi sâu vào so sánh kỹ thuật.
Cả hai loại cốt lõi đều bắt đầu từ cùng một nhóm nguyên liệu thô: thép điện định hướng dạng hạt. Các tấm thép silicon, thường dày 0,23 đến 0,35 mm, được cắt, xếp chồng lên nhau và kẹp để tạo thành đường dẫn từ có mức tổn thất thấp. Sau bước đó, các công trình sẽ phân kỳ rõ rệt vì môi trường xung quanh thay đổi các quy tắc về khe hở, kẹp và thông gió.
Lõi máy biến áp loại khô không được bịt kín. Vì lõi và cuộn dây tiếp xúc với không khí hoặc nhựa đúc nên hơi ẩm, bụi và chất gây ô nhiễm có thể chạm tới bề mặt lõi. Do đó, lớp phủ cán màng phải chắc chắn về mặt cơ học và các nhà thiết kế phải tôn trọng khoảng cách đường rò và khe hở rộng rãi giữa lõi, cấu trúc kẹp và các bộ phận mang điện. Bởi vì không khí là chất làm mát kém nên các thiết kế kiểu khô thường tích hợp các ống dẫn khí thẳng đứng giữa các lớp quấn để thúc đẩy sự đối lưu tự nhiên.
Trong máy biến áp ngâm trong dầu, lõi nằm bên trong một thùng kín chứa đầy dầu cách điện. Dầu thực hiện ba nhiệm vụ: cách nhiệt, làm mát và bảo vệ lõi khỏi oxy và độ ẩm. Bởi vì độ bền điện môi của dầu cao hơn nhiều so với không khí nên khe hở có thể nhỏ gọn hơn. Tuy nhiên, lõi phải bao gồm các kênh dẫn dầu, chẳng hạn như các ống dẫn hướng trục và các khe hở xuyên tâm, cho phép dầu nóng dâng lên về phía bộ tản nhiệt.
Mối nối bậc thang giảm nhẹ phổ biến ở cả hai dòng vì chúng làm giảm tổn thất không tải và dòng điện từ hóa. Thiết kế ngâm trong dầu thường sử dụng mặt cắt ngang lớn hơn vì làm mát bằng dầu cho phép mật độ từ thông cao hơn mà không có điểm nóng. Các lõi loại khô, đặc biệt là các phiên bản bằng nhựa đúc, thường sử dụng bố trí ba pha ba nhánh hoặc năm nhánh với các khoảng trống thông gió có chủ ý. Một lựa chọn mới hơn là cấu hình lõi vết thương, chẳng hạn như lõi vết thương hình tam giác ba chiều, giúp giảm tổn thất khớp bằng cách loại bỏ các khớp thông thường.
Chất lượng cốt lõi cuối cùng được quyết định trong quá trình xếp và kẹp. Các lớp ghép không khớp tạo ra các khe hở không khí làm tăng tổn thất lõi, tăng tiếng ồn và làm giảm hiệu suất. Xếp chồng tự động sử dụng bộ điều khiển được điều khiển bằng servo để định vị chính xác từng tờ giấy, mức độ kiểm soát cần thiết cho các lõi tổn thất thấp hiện đại.
Dây chuyền sản xuất xếp chồng lõi biến áp nội tuyến tự động ZXD-440 Dây chuyền tự động này tích hợp quá trình cắt và xếp chồng trong một quy trình liên tục, loại bỏ việc xử lý thủ công và cải thiện độ chính xác cán cho các lõi có tổn hao thấp. Nó trực tiếp giải quyết các mối quan ngại về chất lượng xếp chồng đã nêu trong cuộc thảo luận trước đó. Xem sản phẩm → Khả năng cách nhiệt là sự khác biệt kỹ thuật rõ ràng nhất giữa hai công nghệ và nó định hình phần cốt lõi theo những cách tinh tế. Trong lõi máy biến áp, lớp cách điện phải tách lõi nối đất và các kẹp ra khỏi cuộn dây trong khi vẫn tồn tại được ứng suất nhiệt và cơ học sau nhiều thập kỷ sử dụng.
Máy biến áp loại khô dựa vào không khí, nhựa epoxy hoặc nhựa đúc làm môi trường điện môi. Lõi được tách ra khỏi cuộn dây điện áp thấp bằng giấy aramid, tấm chắn tẩm nhựa hoặc xi lanh bằng nhựa đúc. Do độ bền điện môi của không khí bị hạn chế nên khoảng cách cách ly giữa lõi, kẹp và cuộn dây phải lớn hơn, buộc phải bố trí thoáng hơn. Bản thân lõi vẫn là điểm nền tảng tham chiếu cho toàn bộ tổ hợp.
Trong các thiết bị ngâm trong dầu, hệ thống cách nhiệt làm từ xenlulo: giấy kraft, tấm ép, vòng góc và dầu biến áp tạo thành chất điện môi tổng hợp. Lõi được tách ra khỏi cuộn dây điện áp thấp bằng các xi lanh và miếng đệm của bảng ép, toàn bộ cụm được sấy khô chân không và tẩm dầu đã khử khí trước khi bịt kín. Độ bền điện môi cao hơn của dầu cho phép khoảng cách từ lõi đến cuộn dây nhỏ gọn hơn, giúp giảm từ thông rò rỉ và tổn thất dòng điện xoáy trong kẹp.
Lớp cách nhiệt loại F và loại H là tiêu chuẩn cho lõi loại khô, cho phép nhiệt độ hoạt động tương ứng là 155°C và 180°C. Máy biến áp ngâm trong dầu bị hạn chế bởi sự xuống cấp của giấy, thông thường mức tăng nhiệt độ cuộn dây trung bình là 65°C so với nhiệt độ môi trường xung quanh là 40°C. Sự khác biệt đó làm thay đổi mức độ chịu tải của lõi và ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế của từng thiết kế.
Đối với hệ thống lắp đặt trong nhà yêu cầu cấu trúc an toàn cháy nổ và ít bảo trì, chúng tôi cung cấp lõi biến áp loại khô được thiết kế để cách nhiệt Loại H và làm mát không khí tự nhiên.
Lõi biến áp loại khô cho các ứng dụng đúc nhựa Được chế tạo bằng thép silicon định hướng hạt và xếp chồng từng bước, lõi này giữ tiếng ồn dưới 55 dB và đáp ứng các tiêu chuẩn tổn thất thấp. Nó phù hợp với máy biến áp loại khô SCB10–SCB13 để lắp đặt trong nhà nhạy cảm với tiếng ồn, như được nêu bật trong phần văn bản xung quanh. Xem sản phẩm → Các kênh làm mát là nơi mà sự khác biệt về thiết kế biến thành hiệu suất nhiệt có thể đo lường được. Lõi có thể trở thành bộ phận nóng nhất của tổ hợp nếu đường làm mát không được bố trí bằng mạch từ.
Lõi ngâm trong dầu sử dụng các kênh cho phép dầu chảy theo hướng trục giữa các chi và hướng tâm qua các khối đệm dọc theo chiều cao cuộn dây. Trong quá trình vận hành ONAN, dầu lưu thông bằng đối lưu: dầu nóng đi qua các ống dẫn lõi, giải phóng nhiệt trong bộ tản nhiệt hoặc ống làm mát và quay trở lại đáy bể. Việc bổ sung các giai đoạn không khí cưỡng bức (ONAF) hoặc dầu cưỡng bức (OFAF) sẽ tăng công suất nhưng yêu cầu hình dạng kênh phải được thiết kế cho dòng dầu được định hướng ngay từ đầu.
Lõi loại khô phụ thuộc vào sự đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức. Lõi và cuộn dây được lắp ráp bằng các ống dẫn khí thẳng đứng, vỏ máy biến áp được thông gió ở phía dưới và phía trên để tạo hiệu ứng ống khói. Ở các thiết bị được đánh giá cao hơn, quạt sẽ đẩy không khí qua các kênh giống nhau. Do không khí có nhiệt dung thấp hơn nhiều so với dầu nên lõi loại khô được thiết kế với biên nhiệt lớn hơn và mật độ từ thông hoạt động thấp hơn.
Các điểm nóng làm tăng tốc độ lão hóa cách điện và tăng tổn thất lõi. Trong lõi ngâm trong dầu, nhiệt độ điểm nóng được kiểm soát bằng cách bố trí ống dẫn và hướng dòng dầu. Trong lõi loại khô, nó được kiểm soát bởi kích thước ống dẫn, diện tích bề mặt nhựa và đường dẫn khí làm mát. Trong cả hai trường hợp, các nhà thiết kế cân bằng mật độ từ thông, độ rộng kênh và độ cứng cơ học để giữ các điểm nóng dưới giới hạn định mức.
Đối với công ty điện lực và trạm biến áp đòi hỏi công suất liên tục cao, lõi máy biến áp ngâm trong dầu của chúng tôi được chế tạo với cách bố trí ống dẫn được tối ưu hóa cho hoạt động ONAN và ONAF.
Lõi máy biến áp ngâm dầu cho máy biến áp phân phối Được thiết kế cho máy biến áp ngâm trong dầu S11 và S13, lõi này sử dụng thép silicon có độ thấm cao và xếp chồng chính xác để đạt được tổn thất cực thấp và dòng điện không tải ổn định. Nó hỗ trợ hoạt động ONAN/ONAF, phù hợp với bối cảnh nhiệm vụ tiện ích được mô tả. Xem sản phẩm → Bảng dưới đây tóm tắt những khác biệt quan trọng nhất giữa lõi biến áp loại khô và lõi biến áp ngâm trong dầu.
| tham số | Lõi loại khô | Lõi ngâm dầu |
|---|---|---|
| môi trường cách nhiệt | Không khí, nhựa epoxy, nhựa đúc | Dầu khoáng, giấy, bìa |
| Vỏ lõi | Nhà ở mở hoặc thông gió | Bể chứa dầu kín |
| Kênh làm mát | Ống gió và quạt dọc | Ống dẫn dầu hướng trục và hướng tâm, bộ tản nhiệt |
| Lớp nhiệt độ | Lớp F hoặc Lớp H | Loại A, giấy hạn chế |
| Khoảng cách từ lõi đến cuộn dây | Yêu cầu giải phóng mặt bằng lớn | Khoảng cách nhỏ gọn có thể |
| Nhu cầu bảo trì | Vệ sinh định kỳ, ít | Lấy mẫu dầu và kiểm tra rò rỉ |
| Nguy cơ hỏa hoạn | Thấp, tự dập tắt | Cao hơn, yêu cầu ngăn chặn |
| Ứng dụng điển hình | Trong nhà, thương mại, ngoài khơi | Trạm biến áp, tiện ích, ngoài trời |
Sự lựa chọn cuối cùng được quyết định bởi môi trường cài đặt, cấu hình tải và chế độ lỗi có thể chấp nhận được. Cả hai công nghệ đều có thể được thiết kế để đạt hiệu quả cao; điểm khác biệt là bối cảnh hoạt động.
Ngoài cốt lõi, quy trình sản xuất còn quyết định độ tin cậy lâu dài. Lõi được chế tạo với khả năng xếp chồng chính xác, áp suất kẹp được kiểm soát và các khe hở được xác minh sẽ phục vụ trung thực cho cả hai loại. Phạm vi lõi máy biến áp của chúng tôi bao gồm cả hai cấu hình và các kỹ sư của chúng tôi có thể điều chỉnh sơ đồ cán, bố trí ống dẫn và cấu trúc kẹp theo thông số kỹ thuật của bạn. Bạn có thể xem lại đầy đủ phạm vi lõi máy biến áp để biết thêm chi tiết.
Đúng. Các loại thép định hướng hạt như 30Q130 hoặc 27Q120 thường được sử dụng ở cả lõi loại khô và lõi ngâm trong dầu. Những thay đổi là lớp phủ cán mỏng, chất lượng cắt, kiểu xếp chồng và cách tích hợp các kênh làm mát xung quanh lõi.
Vì làm mát bằng không khí kém hiệu quả hơn làm mát bằng dầu nên lõi loại khô phải chạy ở mật độ từ thông thấp hơn và do đó sử dụng nhiều vật liệu cán màng hơn để giữ tổn thất và nhiệt độ trong giới hạn. Ngoài ra, việc đóng gói bằng nhựa đúc làm tăng thêm trọng lượng đáng kể.
Đúng. Các ống dẫn được đặt không đúng cách có thể cản trở mạch từ hoặc tạo ra tổn hao tản lạc. Các kênh được thiết kế tốt giúp loại bỏ nhiệt mà không cần mở rộng khung lõi, giữ ổn định tổn thất khi không tải và giảm nguy cơ điểm nóng.
Lõi loại khô có lớp cách nhiệt bằng nhựa gần như có khả năng tự dập tắt và do đó được ưu tiên sử dụng trong nhà. Lõi ngâm trong dầu chứa chất lỏng dễ cháy và cần có rào chắn lửa, hố ngăn chặn hoặc khoảng cách tách biệt an toàn khi lắp đặt gần các công trình.
Lõi máy biến áp loại khô và ngâm trong dầu phục vụ các ưu tiên vận hành và môi trường lắp đặt khác nhau. Lõi loại khô đánh đổi một số hiệu quả vật liệu để có được sự an toàn, đơn giản và tiện lợi trong nhà. Lõi ngâm trong dầu khai thác các đặc tính điện môi và truyền nhiệt tuyệt vời của dầu để mang lại thiết kế nhỏ gọn, công suất cao cho hoạt động quy mô tiện ích. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào vị trí đặt máy biến áp, cách thức tải và những rủi ro mà chủ sở hữu có thể quản lý.
Cho dù bạn chọn hướng nào, lõi phải được chế tạo với dung sai xếp chồng chặt chẽ, hình dạng khớp đã được xác minh và bố trí kênh làm mát phù hợp với nhiệm vụ định mức. Khi những nguyên tắc cơ bản đó được tôn trọng, cả hai loại lõi đều mang lại hiệu quả và tuổi thọ sử dụng mà thiết bị điện hiện đại yêu cầu.