So sánh máy biến áp khô và dầu. Nên mua loại nào?

Hiện nay, trong ngành công nghiệp, có hai loại máy biến áp phổ biến: máy biến áp khô và máy biến áp dầu. Cả hai đều được thiết kế để giải nhiệt hiệu quả nhưng áp dụng các phương pháp làm mát khác nhau. Vậy đâu là lựa chọn phù hợp hơn? Hãy cùng VN Đại Phong so sánh máy biến áp khô và dầu qua bài viết dưới đây!

Tổng quan về máy biến áp khô và dầu

Máy biến áp 3 pha làm mát bằng dầu khoáng: Có cấu tạo cơ bản như các loại máy biến áp khác. Chúng được sử dụng ở mọi phạm vi, quy mô, từ nhà máy điện cho đến trường học, bệnh viện, khu đô thị, nhà xưởng. So sánh máy biến áp khô và dầu về trọng lượng, biến áp dầu nặng hơn biến áp khô vì ngoài khối lượng lõi từ và cuộn dây, chúng còn phải mang thêm khối lượng dầu kèm vỏ thép. Việc vận chuyển lắp đặt theo đó cũng tốn nhiều công sức hơn so với loại biến áp khô.

Máy biến áp khô làm mát tự nhiên bằng không khí. Có 4 loại máy biến áp khô:

• Máy biến áp mở: Được chế tạo bằng phương pháp nhúng và nướng. Toàn bộ cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được nung nóng, sau đó nhúng vào vecni ở nhiệt độ cao. Lớp vecni sẽ giúp cách điện, cách nhiệt cho máy biến áp.

• Cast Coil resin transformer – CRT: Có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đặt trong khối nhựa epoxy và được hút chân không. Loại này có khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt, chống ẩm tốt, thường sử dụng trong các đường hầm hoặc trong ngành khai khoáng mỏ.

• Vacuum pressure impregnation transformer – VPI: Có các cuộn dây được cách nhiệt và cách điện bằng sợi thủy tinh polyester thông qua quá trình ngâm tẩm áp suất chân không.

• Vacuum Pressure Encapsulated – VPE: Có quy trình sản xuất gần giống VPL nhưng khác ở chỗ thay cho polyester, VPE sử dụng silicone VPE có quy trình phủ nhựa cách điện, cách nhiệt nhiều hơn 4 lần so với VPL, VPE có khả năng chống chịu môi trường nhiễm mặn, hóa chất và ẩm ướt.

So sánh tổn thất công suất

Tổn thất khi tải kết hợp 100%

Để minh họa tổn thất khi vận hành ở mức tải 100%, hãy xem xét một máy biến áp 3 pha công suất 2500kVA và so sánh hiệu suất của ba loại: máy biến áp dầu, máy CRT và máy VPI. Khi hoạt động tối đa công suất, máy dầu đạt hiệu suất 99.2%, trong khi máy CRT đạt 99%. Máy VPI có hiệu suất thấp nhất, chỉ đạt 98.9%.

STT	Nội dung so sánh	Máy biến áp dầu	Máy CRT	Máy VPI
1	Tổn thất khi tải 100% (kW)	16,38	21	18,52
2	Tổn thất không tải (kW)	2,66	7	7,55
3	Tổng tổn thất không tải và có tải 100% (kW)	19,04	28	28

Tổn thất khi tải 50% công suất

Tiếp tục so sánh ba loại máy biến áp có cùng dung lượng trên, khi tải giảm xuống 50%, tổn thất không tải vẫn giữ nguyên, trong khi tổn thất do tải giảm theo tỷ lệ nghịch bình phương.

STT	Nội dung so sánh	Máy biến áp dầu	Máy CRT	Máy VPI
1	Tổn thất khi tải 50% (kW)	4,1	4,63	5,25
2	Tổn thất không tải (kW)	2,66	7	7,55
3	Tổng tổn thất không tải và có tải 50% (kW)	6,76	12,18	12,25

So sánh chi phí tổn thất

Với máy biến áp dung lượng 2500 kVA và điện áp đầu vào đồng nhất cho cả ba loại, chúng ta tiến hành so sánh máy biến áp khô và dầu dựa trên các thông số cố định sau:

• Mức chi phí điện bình quân tại cấp điện áp 22kV: 2.000 VND/kWh (giả định không thay đổi trong 10 năm).
• Tổng số giờ vận hành mỗi năm: 24 giờ/ngày × 365 ngày = 8.760 giờ.
• Máy biến áp hoạt động ở mức tải 50% công suất.

STT	Nội dung so sánh	Máy biến áp dầu	Máy CRT	Máy VPI
1	Tổng tổn thất tính không tải và có tải 50% tính theo giờ (kW)	6,76	12,18	12,25
2	Số giờ sử dụng theo năm	8.760	8.760	8.760
3	Tổng tổn thất tính không tải và có tải 50% tính theo năm (kW)	59.217,6	106.696,8	107.310
4	Đơn giá/kWh	2.000	2.000	2.000
5	Chi phí (VND) tiền điện do tổn thất tính trong 1 năm	118.435.200	213.393.600	214.620.000
6	Chi phí (VND) tiền điện do tổn thất trong 1 năm so với máy dầu	Mốc so sánh	94.958.400	96.184.800
7	Chi phí (VND) tiền điện do tổn thất trong 10 năm so với máy dầu	Mốc so sánh	940.958.400	960.184.800

Tuổi thọ và hoạt động

Tuổi thọ

Bảo trì

Máy biến áp khô yêu cầu bảo trì thường xuyên và định kỳ, bao gồm kiểm tra cấu trúc, độ liên kết giữa các bộ phận cũng như vệ sinh bụi bẩn bám trên bề mặt. Trong khi đó, máy biến áp dầu có quy trình bảo dưỡng đơn giản hơn, chủ yếu tập trung vào việc giám sát và kiểm tra chất lượng dầu. Việc duy trì dầu ở trạng thái tốt giúp ngăn ngừa tình trạng thiếu hụt, tích tụ cặn bẩn, acid hay kiềm, từ đó kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc, sự cố cháy nổ.

Sửa chữa

Một nhược điểm lớn của máy biến áp khô là khi gặp sự cố hoặc hỏng hóc, cuộn dây không thể được sửa chữa riêng lẻ. Ngược lại, đây lại là lợi thế của máy biến áp dầu, khi việc sửa chữa và thay thế linh kiện trở nên đơn giản và thuận tiện hơn đối với các đơn vị sản xuất.

Trong trường hợp quá tải hoặc cháy nổ, các thành phần như lõi từ và cuộn dây của máy biến áp khô gần như không thể tái sử dụng. Trong khi đó, với máy biến áp dầu, khả năng tận dụng lại các bộ phận này cao hơn, giúp giảm thiểu chi phí thay thế.

Khả năng tận dụng

Khi so sánh máy biến áp khô và dầu về khả năng tận dụng thì máy biến áp dầu có khả năng tái sử dụng cao và được nhiều đơn vị, từ nhà sản xuất thiết bị đến các cơ sở tái chế, thu mua và xử lý. Trong nhiều trường hợp, sau khi thực hiện các quy trình như quấn lại cuộn dây, tẩm sấy, hút chân không và bơm dầu, máy cũ có thể tiếp tục vận hành trong hệ thống điện. Nếu thiết bị đã quá tuổi thọ hoặc không thể sửa chữa, hầu hết các vật liệu cấu thành máy biến áp dầu vẫn có thể được tái chế.

Còn với đặc điểm cấu tạo của máy biến áp khô, khi cuộn dây bị cháy, toàn bộ lõi từ, vật liệu cách điện và dây đồng/nhôm hầu như không thể tái chế. Điều này dẫn đến sự lãng phí đáng kể, bởi khi hết vòng đời sử dụng, máy biến áp khô gần như chỉ có thể bị loại bỏ tại các bãi rác công nghiệp.

Diện tích chiếm dụng

Diện tích lắp đặt của máy biến áp ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí mặt bằng, phương án bố trí không gian và lựa chọn vị trí đặt máy. Với cùng mức công suất, loại máy có kích thước gọn hơn sẽ có lợi thế trong việc tối ưu diện tích sử dụng.

Tuy nhiên, sau khi xem xét các dòng máy biến áp, có thể thấy rằng sự khác biệt về diện tích giữa máy biến áp dầu và máy biến áp khô không quá đáng kể. Mặc dù vẫn có sự chênh lệch, nhưng điều này chỉ xảy ra ở một số dòng máy.

Độ ồn

So sánh máy biến áp khô và dầu về độ ồn ta thấy máy biến áp dầu có thiết kế thùng kín chứa đầy dầu khoáng, giúp hấp thụ và giảm thiểu tiếng ồn trong quá trình vận hành. Nhờ đó, mức độ ồn của máy biến áp dầu thấp hơn so với máy biến áp khô. Đây cũng là một ưu điểm đáng kể của máy biến áp dầu.