Tính toán công suất máy biến áp nhiều hơn việc chia tổng tải cho một tỷ lệ phần trăm. Việc lựa chọn đáng tin cậy chuyển đổi tải thực tế thành kVA, áp dụng hệ số nhu cầu và hệ số đa dạng, kiểm tra động cơ và sóng hài, tính toán đến môi trường và sự phát triển trong tương lai, sau đó phối hợp bảo vệ sơ cấp và thứ cấp. Hướng dẫn này cung cấp các công thức cốt lõi, quy trình tính toán kích thước thực tế và các cân nhắc về cầu dao/cầu chì cho máy biến áp một pha và ba pha.
Công thức tính kích thước máy biến áp
Đối với tải được biểu diễn bằng công suất thực:
kVA yêu cầu = Tải kW ÷ hệ số công suất
Đối với điện áp và dòng điện đã đo:
- Một pha kVA = V × A ÷ 1.000
- Ba pha kVA = √3 × V × A ÷ 1.000
Đối với tải ba pha 240 kW ở hệ số công suất 0,8, công suất biểu kiến là 300 kVA. Đó là giá trị ban đầu, không phải định mức máy biến áp cuối cùng.
Xây dựng Lịch trình Tải trọng Đa dạng hóa
Liệt kê công suất kW hoặc kVA, điện áp, số pha, hệ số công suất, hiệu suất, chế độ làm việc và phương pháp khởi động của từng phụ tải. Phân tách các phụ tải liên tục, gián đoạn, dự phòng, theo chu kỳ và phụ tải tương lai. Áp dụng hệ số nhu cầu và hệ số đồng thời được hỗ trợ bởi dữ liệu vận hành hoặc tiêu chí dự án. Không áp dụng một hệ số tùy ý cho mọi phụ tải.
Đánh giá riêng biệt các trạng thái bình thường và trạng thái sự cố. Một tải dự phòng có thể tắt trong vận hành bình thường nhưng lại quan trọng trong thời gian mất điện. Hai dây chuyền xử lý có thể không bao giờ chạy cùng nhau, trong khi thông gió và chiếu sáng có thể hoạt động liên tục.
Ví dụ tính toán kích thước máy biến áp ba pha
Xem xét 180 kW tải quy trình đa dạng ở hệ số công suất 0,85, 40 kW tải phụ liên tục ở hệ số công suất 0,9 và 50 kVA được dự trữ để phát triển:
- Quy trình: 180 ÷ 0.85 = 211.8 kVA
- Phụ trợ: 40 ÷ 0,9 = 44,4 kVA
- Công suất dự phòng tương lai: 50 kVA
- Tổng cộng: 306,2 kVA
Kích thước tiêu chuẩn tiếp theo có thể là 315 hoặc 400 kVA tùy thuộc vào định mức theo khu vực, điều kiện môi trường xung quanh, chế độ khởi động và độ tin cậy. Kỹ sư nên kiểm tra sụt áp, tổn thất và tải thực tế thay vì tự động cộng thêm một hệ số dự phòng lớn.
Bảng tính chọn máy biến áp: Dòng điện đầy tải
| kVA ba pha | Dòng điện 400 V | Dòng điện 480V | Dòng điện 11 kV |
|---|---|---|---|
| 100 | 144 A | 120 A | 5.25 A |
| 250 | 361 A | 301 A | 13.1 A |
| 500 | 722 A | 601 A | 26.2 A |
| 1,000 | 1.443 A | 1,203 A | 52.5 A |
| 2,000 | 2.887 A | 2.406 A | 105 A |
Đây là dòng điện đầy tải được tính toán. Chúng không phải là định mức của thiết bị đóng cắt hoặc cáp và không bao gồm hệ số quy chuẩn hoặc hệ số giảm tải.
Khởi động động cơ và sụt áp
Một động cơ có thể tiêu thụ dòng điện gấp nhiều lần dòng định định mức trong quá trình khởi động. Máy biến áp phải duy trì điện áp đầu cực trong giới hạn cho phép trong khi các tải khác vẫn ổn định. Kiểm tra kích thước động cơ, dòng điện khởi động, thời gian khởi động, độ sụt áp cho phép và tổng trở nguồn. Bộ khởi động mềm hoặc biến tần có thể làm giảm dòng điện khởi động nhưng có thể sinh ra sóng hài.
Tải trọng điều hòa
Bộ biến tần, hệ thống UPS, bộ chỉnh lưu và tải LED lớn hút dòng điện không hình sin. Các sóng hài làm tăng tổn thất dây quấn và tổn thất tản mạn, đồng thời có thể gây quá tải nặng cho dây trung tính. Hãy sử dụng nghiên cứu sóng hài hoặc phổ tải để xác định xem có cần giảm tải, thiết kế định mức theo hệ số K, chắn tĩnh điện hay các cấu trúc khác hay không.
Môi trường, Độ cao và Làm mát
Định mức máy biến áp giả định nhiệt độ môi trường và độ cao đã chỉ định. Nhiệt độ cao và không khí loãng làm giảm hiệu suất làm mát và cách điện. Các thiết bị khô trong nhà yêu cầu thông gió phòng; máy biến áp ngâm dầu cần luồng không khí qua dàn tản nhiệt, hệ thống chứa dầu và các biện pháp phòng cháy chữa cháy. Các lồng vỏ có thể hạn chế khả năng làm mát và phải được tính toán trong thiết kế nhiệt.
Tính toán kích thước máy cắt máy biến áp
Tính toán dòng điện đầy tải sơ cấp và thứ cấp, sau đó áp dụng quy chuẩn điện hành chính và các khuyến nghị của nhà sản xuất. Thiết bị phải mang được tải cho phép, chịu được dòng điện khởi động từ hóa và phối hợp với các giới hạn nhiệt độ và dòng sự cố qua máy biến áp. Định mức cắt của thiết bị phải vượt quá dòng sự cố dự kiến.
Việc lựa chọn kích thước aptomat thứ cấp cũng bảo vệ các dây dẫn đầu ra và thanh dẫn điện. Trở kháng máy biến áp lớn làm giảm dòng sự cố thứ cấp; trở kháng thấp làm tăng dòng sự cố đó. Cần phải nghiên cứu ngắn mạch trước khi lựa chọn định mức của tủ điện phân phối.
Tính toán kích cỡ cầu chì máy biến áp
Primary fuses can provide economical short-circuit protection, but fuse type and rating must tolerate energization inrush and coordinate with secondary protection. Verify voltage, continuous current, minimum and maximum clearing curves, interrupting rating and transformer damage curve. Do not use a generic fuse-size chart without the applicable code and actual fuse characteristic. Compare device families and project RFQ checks in our hướng dẫn cầu chì máy biến áp.
Kích thước quá lớn và kích thước quá nhỏ
Máy biến áp quá nhỏ sẽ bị quá nhiệt, sụt áp quá mức và lão hóa nhanh chóng. Máy biến áp quá khổ có phí tổn cao hơn, có thể hoạt động kém hiệu quả khi tải nhẹ thường xuyên, làm tăng dòng điện khởi động khi cấp điện và có thể làm tăng dòng sự cố có sẵn. Mục tiêu là đạt được công suất đầy đủ trong các kịch bản thực tế với mức dự phòng tăng trưởng hợp lý.
Chọn Xây dựng và Gói thầu
Sau khi chọn kVA, hãy xác định điện áp, tổ đấu dây, tổng trở, đầu phân áp, làm mát, độ tăng nhiệt, hiệu suất, độ ồn, vỏ bảo vệ và các phụ kiện. Của LBAJI Máy biến áp ngâm dầu 35 kV hỗ trợ xếp hạng theo dự án. Các hệ thống được đóng gói có thể sử dụng Trạm biến áp lắp ghép sẵn YBM-12 hoặc Trạm biến áp hợp bộ năng lượng mới 35 kV. For single-phase winding-current estimates and connection terminology, see the single-phase transformer guide.
If the design instead needs a modest supply-voltage correction, compare the special buck-boost transformer calculation with the full transformer load study.
Xác minh và Kiểm thử
Xem xét các tổn thất được đảm bảo, tổng trở, độ tăng nhiệt và âm thanh so với thiết kế. Các thử nghiệm tại nhà máy thường bao gồm điện trở cuộn dây, tỷ ðiện áp/nhóm véc-tơ, tổng trở và tổn thất có tải, tổn thất/dòng điện không tải, thử nghiệm cách điện và kiểm tra các phụ kiện chức năng. Các thử nghiệm đặc biệt phải được chỉ định trước khi đặt hàng.
Danh sách kiểm tra kích thước cuối cùng
- Kiểm tra biểu đồ tải và các kịch bản vận hành.
- Chuyển đổi kW sang kVA với hệ số công suất thực tế.
- Áp dụng nhu cầu và độ đa dạng đã được tài liệu hóa.
- Kiểm tra động cơ, tải tuần hoàn và sóng hài.
- Áp dụng các hiệu chỉnh môi trường, độ cao và vỏ bọc.
- Chọn một mức xếp hạng tiêu chuẩn với sự tăng trưởng hợp lý.
- Kiểm tra sụt áp, tổn thất và dòng sự cố.
- Phối hợp thiết bị ngắt mạch hoặc cầu chì với giới hạn dòng điện khởi động và giới hạn hư hỏng.
Quy trình tính toán kích thước máy biến áp từng bước
Tính toán tải kết nối, áp dụng hệ số nhu cầu và hệ số đồng thời thực tế, chuyển đổi kW sang kVA, cộng thêm các hiệu ứng khởi động động cơ và tải phi tuyến, đánh giá tải định mức ở chế độ bình thường và sự cố, sau đó chọn mức định mức tiêu chuẩn phù hợp tiếp theo. Kiểm tra độ sụt áp và nhiệt độ sau khi chọn kVA; không được giả định rằng một tỷ lệ dự phòng sẽ giải quyết được mọi chế độ làm việc.
Khi kích thước được tính toán không phải là kích thước cuối cùng
Sụt áp khi khởi động, sóng hài, tải chu kỳ, nhiệt độ môi trường cao hoặc nhu cầu mở rộng trong tương lai có thể đòi hỏi một máy biến áp lớn hơn. Một kích cỡ tiêu chuẩn nhỏ hơn vẫn có thể đáp ứng khi các tải chứng minh được là không đồng thời. Hãy ghi lại các kịch bản vận hành và các giả định để quyết định có thể được xem xét lại sau này.
Tài liệu kỹ thuật và đọc thêm
Các nguồn độc lập sau đây hỗ trợ các tiêu chuẩn, thuật ngữ, phép tính và bối cảnh an toàn được thảo luận trong hướng dẫn này:
- Tiêu chuẩn máy biến áp lực IEC 60076-1 — Phạm vi, thuật ngữ, định mức, ký hiệu kết nối, thử nghiệm, an toàn và các yêu cầu chung đối với máy biến áp lực.
- Bộ Năng lượng Hoa Kỳ: Máy biến áp phân phối — Các định nghĩa chính thức, yêu cầu hiệu suất, quy trình thử nghiệm và tài liệu quy định đối với máy biến áp phân phối.
- các yêu cầu về truyền tải và phân phối điện năng của OSHA — Các yêu cầu về an toàn liên quan đến xây dựng và công việc xung quanh thiết bị truyền tải và phân phối điện năng.
