Máy biến dòng shunt là gì?
Máy biến dòng shunt tương tự như máy biến áp công suất nhưng chỉ có một cuộn dây trên mỗi pha so với máy biến áp công suất. Máy biến dòng shunt được sử dụng để tăng hiệu quả công suất và hệ thống năng lượng vì nó hấp thụ và bù trừ công suất phản kháng trong cáp và đường dây truyền tải điện áp cao dài. Nó có thể được kết nối trực tiếp với đường dây điện hoặc cuộn dây phụ của máy biến áp ba cuộn dây.
Sự khác biệt giữa máy biến dòng shunt và máy biến áp công suất
Cả máy biến dòng shunt và máy biến áp công suất đều giống nhau về cấu tạo nhưng cũng có một số khác biệt chính như:
- Máy biến dòng shunt chỉ có một cuộn dây trong khi máy biến áp công suất có ba cuộn dây.
- Máy biến dòng shunt cung cấp công suất phản kháng tỷ lệ nghịch (Hoặc nó có thể tiêu thụ và hấp thụ công suất phản kháng) để tăng hiệu quả hệ thống trong khi máy biến áp công suất được vận hành để biến đổi điện áp (tức là tăng áp hoặc hạ áp)
- Trong máy biến dòng shunt, Ampere vòng (AT) sơ cấp bằng AT thứ cấp do không có cuộn dây khác trong khi đối với máy biến áp công suất, AT sơ cấp là tổng của AT kích từ và AT thứ cấp.
- Máy biến dòng shunt có thể được thiết kế không có lõi không khí hoặc lõi sắt để ngăn ngừa tổn hất hồi từ vì có dòng điện từ hóa lớn hơn so với máy biến áp công suất.
- Máy biến dòng shunt được đánh giá bằng MVAr trong khi máy biến áp công suất được đánh giá bằng kVA.
- Máy biến dòng shunt được sử dụng trong hệ thống điện áp cao và mạng lưới cáp để cải thiện hiệu quả hệ thống trong khi máy biến áp công suất được sử dụng để chuyển đổi mức điện áp.
Tại sao sử dụng máy biến dòng shunt? Ứng dụng của máy biến dòng shunt
Ngoài điện trở, các mạch điện thực tế còn có thành phần dự và/hoặc tụ, gây ra sự dịch pha giữa điện áp và dòng điện, như minh họa trong Hình 1, và công suất phản kháng (đơn vị: VAr) sẽ chảy trong mạch.
Nếu điện kháng (XL = 2πfL = ωL) chiếm ưu thế, dòng điện sẽ bị lệch pha lạc (Hình 2) và công suất phản kháng được gọi là công suất dự.
Trong đó:
XL (Ω – ohm): Điện kháng dự. f (Hz – héc): Tần số. L (H – hen-ry): Cảm kháng. ω = 2πf: Tốc độ quay (rad/s hoặc vòng/phút – radian/giây hoặc vòng/phút)
Đây là trường hợp của đường dây trên không dài. Hậu quả của dòng điện lệch pha lạc là điều đã biết (hệ số công suất thấp), cũng như cách tăng hệ số công suất (lắp đặt tụ điện ngưng).
Nếu tính dẫn (XC = 1/2πfC = 1/ωC) chiếm ưu thế, đó là trường hợp của mạng lưới có cáp ngầm dài. Dòng điện sẽ dẫn đầu (Hình 3) và công suất phản kháng được gọi là công suất tụ.
Trong đó:
XC (Ω – ohm): Điện kháng tụ. C (F – fa-ra): Tụ kháng.
Tình huống này cũng gây hại cho máy biến áp công suất và đặc biệt là máy phát điện.
Máy biến áp công suất có thể bị hiện tượng đề cộng hưởng sắt, một hiện tượng quá điện áp có thể làm hỏng máy biến áp và/hoặc thiết bị chống sét. Trong các mạng lưới yếu, hoạt động như một hòn đảo và không được tích hợp trong một mạng điện lớn và phức tạp, máy phát điện phải cung cấp công suất tụ dư thừa, tình huống này sẽ gây ra quá nhiệt và trục trặc của máy phát điện, làm giảm tuổi thọ sử dụng của thiết bị.
Công suất phản kháng dư thừa đó phải được bù trừ, sử dụng máy biến dòng shunt, là thiết bị phải tuân thủ Tiêu chuẩn IEC 60076-7, một ví dụ được thể hiện trong Hình 4.
Cấu tạo của máy biến dòng shunt
Như đã đề cập ở trên, máy biến dòng shunt tương tự như máy biến áp công suất, nhưng chỉ có một cuộn dây trên mỗi pha.
Ba cuộn dây này được nối hình sao với điểm trung tính có thể tiếp cận (YN). Điểm trung tính được kết nối với hệ thống nối đất của cơ sở thông qua cuộn dây phụ của một máy biến áp công suất hoặc trực tiếp. Hình 5 cho thấy một sơ đồ kết nối điển hình của một máy biến dòng shunt.
Máy biến dòng shunt có thể là loại ngâm dầu có bình tích áp hoặc loại khô.
Các thiết bị bảo vệ tích hợp giống như những thiết bị sử dụng trong máy biến áp công suất (rơ le Buchholz và cảm biến áp suất dầu và nhiệt độ dầu cho loại ngâm dầu; cảm biến nhiệt độ cuộn dây cho loại khô). Phụ kiện cũng tương tự như những phụ kiện sử dụng trong máy biến áp công suất, đặc biệt là loại ngâm dầu, trong đó phải nhấn mạnh đến van xả áp dầu và lọc khí.
Các loại máy biến dòng shunt
Máy biến dòng shunt thông thường có công suất định mức cố định (MVAr; kVAr) và chúng có thể được kết nối vĩnh viễn với mạng lưới, hoặc được đóng ngắt, tùy thuộc vào tải và tính dẫn của các cáp ngầm đang hoạt động. Cách vận hành và đóng ngắt này tương tự như cách thực hiện với tụ điện ngưng.
Công nghệ mới hơn, tùy thuộc vào đặc tính của mạng lưới và sự thay đổi của tải, yêu cầu sử dụng máy biến dòng shunt biến đổi (VSR), công suất định mức của nó có thể thay đổi theo từng bước. Máy biến dòng shunt thông thường chủ yếu được sử dụng trong các mạng lưới điện áp trung bình (lên đến 36 kV).
VSR chủ yếu được sử dụng trong các mạng lưới điện áp cực cao và cao (điện áp định mức của mạng lưới ≥ 60 kV).
Điện áp định mức tối đa của máy biến dòng shunt hiện nay là 800 kV và công suất định mức lên đến 300 MVAr.
Tương tự như máy biến áp công suất, máy biến dòng shunt cũng có thể được thiết kế như máy biến áp ngâm dầu và máy biến áp khô.
