Câu trả lời trước tiên: một máy biến áp nhà máy lọc dầu hoặc hóa dầu được định cỡ từ danh mục phụ tải công nghệ và từ hậu quả của việc mất một phân xưởng công nghệ, chứ không phải từ một quy tắc kinh nghiệm kVA-trên-mỗi-thùng. Điều thực sự quyết định cấp công suất là sự kết hợp của ba yếu tố không liên quan gì đến nhu cầu trung bình: động cơ máy nén hoặc máy bơm lớn nhất phải khởi động trong khi phần còn lại của nhà máy đang vận hành, lượng dòng điện phi hình sin mà các bộ biến tần đẩy ngược qua máy biến áp, và thực tế là máy biến áp thường phải đặt bên ngoài khu vực nguy hiểm trong khi phụ tải mà nó cấp điện lại nằm bên trong khu vực đó. Do đó, một bản đặc tả đủ năng lực bắt đầu bằng danh mục phụ tải theo từng phân xưởng công nghệ, áp dụng hệ số nhu cầu và hệ số đồng thời, kiểm tra độ sụt áp khi khởi động động cơ lớn nhất, giảm định mức do tổn thất sóng hài, và chỉ sau đó mới chọn một cấp công suất tiêu chuẩn và một tổng trở giữ cho thiết bị đóng cắt và năng lượng hồ quang nằm trong giới hạn của chúng.
Một nhà máy lọc dầu không phải là một phụ tải đơn lẻ. Nó là một chuỗi các phân xưởng công nghệ — chưng cất dầu thô, chưng cất chân không, xử lý hydro, reforming, cracking xúc tác tầng sôi, cốc hóa chậm, thu hồi lưu huỳnh, xử lý sản phẩm, pha trộn, và các hệ thống tiện ích giữ toàn bộ nhà máy vận hành — và mỗi phân xưởng có sự kết hợp riêng của các máy bơm chạy liên tục, máy nén lớn, lò đốt, máy làm mát bằng không khí và thiết bị đo lường. Hệ thống điện phục vụ chúng được xây dựng theo tầng, từ điểm đấu nối với lưới điện xuống đến các tủ điều khiển động cơ 0.4 kV, và một máy biến áp nằm ở mỗi ranh giới giữa các tầng đó. Định cỡ sai tầng là cách một dự án rơi vào tình trạng có một máy biến áp 40 MVA không thể khởi động máy nén của chính nó, hoặc có một tủ phân phối 11 kV không thể vận hành an toàn vì tổng trở phía thượng nguồn được chọn để tối ưu tổn thất thay vì mức dòng ngắn mạch.
Hướng dẫn này được viết cho những người thực sự phải đặc tả và mua thiết bị đó: một kỹ sư điện nhà máy lọc dầu đang chuẩn bị bảng dữ liệu, một nhà thầu EPC đang xây dựng sơ đồ một sợi, hoặc một đội thu mua đang so sánh các đề nghị từ ba nhà sản xuất đã báo giá ba giá trị tổng trở khác nhau và ba cấp làm mát khác nhau cho cùng một nhiệm vụ. Hướng dẫn tuân theo cùng phương pháp chúng tôi sử dụng khi định cỡ thiết bị cho các nhà máy xi măng, khai khoáng và khử muối, áp dụng cho các ràng buộc cụ thể của chế biến hydrocarbon: môi trường cháy nổ, động cơ rất lớn, hàm lượng sóng hài cao, và một nhà máy không thể chịu đựng việc dừng máy ngoài kế hoạch. Nếu bạn đang định cỡ một hệ thống phân phối công nghiệp thông thường thay vào đó, hãy bắt đầu với hướng dẫn định cỡ hệ thống phân phối của chúng tôi và quay lại đây để xem chi tiết về khu vực nguy hiểm và khởi động động cơ.
Những điểm chính cần nắm
- Định cỡ từ danh mục phụ tải, không phải từ công suất chế biến. Lập danh mục theo từng phân xưởng, chỉ tính một lần cho các máy bơm có dự phòng, cộng thêm biên thiết kế 10–20%, và định cỡ máy biến áp cho trường hợp khởi động động cơ xấu nhất có thể xảy ra thay vì cho tổng số học của các nhãn máy.
- Phân loại khu vực nguy hiểm làm dịch chuyển máy biến áp, nhưng thường không thay đổi chứng nhận của nó. Máy biến áp lực ngâm dầu hiếm khi được chứng nhận Ex; giải pháp thông thường là một trạm biến áp không nguy hiểm hoặc có tăng áp, với tường chắn lửa và cửa hút khí an toàn, được thiết kế theo IEC 60079-13 và API RP 540.
- Động cơ lớn nhất quyết định máy biến áp, không phải tổng kVA. Một máy nén 10 MW khởi động trực tiếp với dòng điện khóa rôto 5.5× có thể kéo công suất phản kháng nhiều hơn phần còn lại của trạm biến áp cộng lại, và sẽ làm sụt áp thanh cái 15% hoặc hơn trừ khi tổng trở, phương pháp khởi động hoặc cấp công suất máy biến áp được thay đổi.
- Phụ tải VFD không phải là phụ tải trên nhãn máy. Một thanh cái nhà máy lọc dầu có nhiều bộ biến tần cần máy biến áp có cấp K hoặc được giảm định mức do sóng hài, hoặc giảm thiểu tại bộ biến tần, vì tổn thất dòng xoáy và tổn thất tản tăng theo bình phương bậc sóng hài và điểm nóng của cuộn dây tăng nhanh hơn nhiệt độ trung bình.
- Tổng trở là một sự đánh đổi ba chiều. Tổng trở cao hơn làm giảm dòng ngắn mạch và năng lượng hồ quang nhưng làm xấu đi độ sụt áp, khởi động động cơ và điều chỉnh điện áp; 7.5–10% trên một máy 25–40 MVA, 33 kV là sự thỏa hiệp thông thường, và nó phải được kiểm tra đối chiếu với cấp của thiết bị đóng cắt và động cơ lớn nhất, chứ không phải chọn từ catalogue.
Một máy biến áp nhà máy lọc dầu thực sự cấp điện cho cái gì? Kiến trúc điện áp trong năm tầng
Hầu như mọi nhà máy lọc dầu và hóa dầu trên thế giới đều sử dụng cùng một cấu trúc năm tầng, với các con số hơi khác nhau tùy thuộc vào việc nhà máy được xây dựng theo tiêu chuẩn IEC hay theo thực tiễn Bắc Mỹ. Máy biến áp tại mỗi ranh giới có một nhiệm vụ khác nhau, và việc nhầm lẫn các nhiệm vụ này là nguồn gốc phổ biến nhất của việc định cỡ quá lớn.
| Cấp | Điện áp điển hình (IEC / Hoa Kỳ) | Cấp nguồn cho | Vai trò và kích cỡ điển hình của máy biến áp |
|---|---|---|---|
| Giao diện lưới điện / trạm biến áp nhận chính | 132 hoặc 110 kV / 138 kV (220–400 kV tại các cơ sở tích hợp rất lớn) → 33 kV / 34,5 kV | Toàn bộ cơ sở, cộng với khả năng xuất điện đồng phát | Hai hoặc nhiều máy biến áp lực, N-1, bộ đổi nấc có tải, làm mát ONAF hoặc ODAF, mỗi máy 40–150 MVA |
| Phân phối trong cơ sở | 33 kV / 34,5 kV mạch vòng hoặc tuyến hướng tâm | Trạm biến áp khu vực công nghệ, tuyến cáp dài, động cơ lớn trên khoảng 5 MW | Thường không biến áp; tủ đóng cắt, cáp và thanh cái đảm nhận |
| Trạm biến áp khu vực công nghệ | 33 / 34,5 kV → 11 kV, 13,8 kV hoặc 6,6 kV | Trạm biến áp tổ hợp, động cơ trung áp, biến tần trung áp, tuyến cấp nguồn MCC tổ hợp | Trạm biến áp tổ hợp hai máy biến áp, 10–40 MVA, Dyn11 hoặc YNd11 tùy theo phương thức nối đất |
| Phân phối trung áp/hạ áp | 11 / 13,8 / 6,6 kV → 0,4 kV, 0,48 kV hoặc 0,69 kV | Trung tâm điều khiển động cơ, chiếu sáng, biến tần nhỏ, gia nhiệt bằng điện trở | Máy biến áp khô hoặc dầu kín 1–2,5 MVA, thường một máy cho mỗi phòng MCC |
| Điều khiển và đo lường | 0,4 kV → 230/120 V, sau đó DC | DCS, SIS, thiết bị phân tích, phát hiện cháy và khí | Máy biến áp cách ly nhỏ cộng với UPS; máy biến áp là phần nhỏ nhất của bài toán thiết kế, tính dự phòng mới là toàn bộ vấn đề |
Hai khác biệt về cấu trúc phân biệt một nhà máy lọc dầu với một nhà máy thông thường. Thứ nhất, cấp trung áp thường là thanh cái động cơ, không phải thanh cái phân phối: các tuyến 11 kV hoặc 6,6 kV đi trực tiếp đến máy nén, bơm và quạt, nên máy biến áp phải chịu các quá độ khởi động động cơ nhiều lần mỗi ca. Thứ hai, cấp hạ áp bị phân tán thành hàng chục trạm biến áp nhỏ rải rác khắp các khu vực công nghệ, mỗi trạm đều thuộc một phân loại khu vực nguy hiểm mà máy biến áp phải tuân thủ, dù bản thân máy biến áp là thiết bị thụ động, kín.
Làm thế nào để lập bảng phụ tải cho một phân xưởng công nghệ mà không chọn quá lớn hoặc quá nhỏ?
Bảng phụ tải là cơ sở duy nhất có thể bảo vệ được cho việc chọn công suất định mức. Bảng phụ tải của nhà máy lọc dầu được lập theo phân xưởng, không phải theo toàn nhà máy, và mỗi phân xưởng được lập theo loại phụ tải: bơm chạy liên tục (thường có dự phòng), máy nén lớn (thường không có dự phòng), máy làm mát bằng không khí, thiết bị phụ trợ của lò đốt, khí dụng cụ và phụ tải tiện ích. Phương pháp này mang tính cơ học một khi đã có quy trình kỷ luật:
- Liệt kê mọi phụ tải với kW định mức, hiệu suất, hệ số công suất, chế độ làm việc (liên tục, gián đoạn, dự phòng) và phương thức khởi động. Với động cơ trên khoảng 1 MW, dòng điện khóa rôto và hệ số công suất khởi động quan trọng không kém kW định mức.
- Chỉ tính bơm dự phòng một lần. Một cặp chạy/dự phòng là một phụ tải đang chạy cộng với một dự phòng được khởi động, không phải hai phụ tải đang chạy. Cộng cả hai là nguyên nhân phổ biến nhất khiến trạm biến áp bị chọn quá lớn 30%. Thiết bị dự phòng có ý nghĩa đối với nghiên cứu khởi động và kiểm tra N-1.
- Áp dụng hệ số nhu cầu cho từng phân xưởng và hệ số đồng thời giữa các phân xưởng. Thực tiễn điển hình của nhà máy lọc dầu là hệ số nhu cầu 0,85–0,95 trong một phân xưởng và hệ số đồng thời 0,85–0,95 giữa các phân xưởng, vì các phân xưởng hiếm khi đạt đỉnh đồng thời; không nên giả định mất phụ tải đơn lẻ lớn nhất, vì sự cố cắt điện chính là trường hợp bạn đang thiết kế để đối phó.
- Cộng thêm biên thiết kế và công suất dự phòng. 10–15% cho tăng trưởng phụ tải trong năm năm đầu, cộng thêm một hoặc hai tuyến dự phòng có chủ đích cho việc nâng cấp công suất trong tương lai là bình thường; dự phòng bao trùm 40% thì không, và nó gây tốn kém vốn hóa tổn thất trong hai mươi năm.
- Quy đổi sang kVA tại hệ số công suất thiết kế. Nhà máy lọc dầu vận hành ở 0,85–0,90 trễ trước khi bù, thấp hơn trong quá trình khởi động động cơ; nếu có lắp đặt bù hệ số công suất, hãy bù tại MCC hoặc tại thanh cái trung áp và không giả định việc bù đang hoạt động trong lúc khởi động.
Như một kiểm tra hợp lý, không phải cơ sở thiết kế: một nhà máy lọc dầu 100.000 thùng/ngày thường tiêu thụ trong khoảng 60–100 MW, và một cơ sở 200.000 thùng/ngày có các phân xưởng chuyển hóa (FCC, coker, hydroprocessing) tiêu thụ vào khoảng 150–250 MW. Những con số này là giá trị kinh nghiệm ngành chỉ để kiểm tra bậc độ lớn. Chúng không bao giờ được thay thế bảng phụ tải, vì hai nhà máy lọc dầu có cùng công suất chế biến có thể chênh lệch 40% về nhu cầu điện tùy thuộc vào cấu hình, nguồn cung hydro và mức độ sử dụng truyền động hơi nước so với truyền động điện trong thiết kế.
| Phân xưởng công nghệ | Phụ tải điện chính | Nhu cầu điện năng điển hình của phân xưởng (nhà máy 100–150 kbd) | Lưu ý chọn công suất |
|---|---|---|---|
| Chưng cất dầu thô và chân không | Bơm nạp dầu thô, ejector chân không, máy làm mát bằng không khí, thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp | 8–20 MW | Bơm lớn thường dẫn động bằng tuabin hơi; phụ tải điện có thể dao động theo chủng loại dầu thô |
| Hydrotreating / hydrocracking | Máy nén tuần hoàn áp suất cao, bơm nạp liệu, máy nén khí tuần hoàn | 15–45 MW | Máy nén 5–20 MW, thường dùng VFD hoặc dẫn động bằng hơi; phụ tải khởi động đơn lẻ lớn nhất tại nhà máy |
| Cracking xúc tác tầng sôi | Quạt gió chính, máy nén khí ướt, bơm bùn | 20–50 MW | Quạt gió là động cơ rất lớn, thường có tuabin hơi hỗ trợ dẫn động |
| Reforming | Máy nén tuần hoàn, bơm nạp liệu, máy làm mát bằng không khí | 8–25 MW | Vận hành liên tục; yêu cầu độ khả dụng cao |
| Coking trễ | Bơm nạp liệu, bơm nước cắt coke, quạt gió | 5–15 MW | Phụ tải theo chu kỳ mẻ; khởi động động cơ lặp lại mỗi chu kỳ trống coke |
| Tiện ích và ngoại vi | Bơm nước cấp lò hơi, bơm nước làm mát, khí nén dụng cụ, đuốc đốt, bãi chứa bồn | 15–35 MW | Chủ yếu là động cơ hạ thế và trung thế nhỏ; số lượng lớn máy biến áp nhỏ |
Các số liệu phụ tải trên là khoảng kinh nghiệm trong ngành đối với một nhà máy lọc dầu cỡ trung bình và thay đổi rất nhiều tùy theo cấu hình, khí hậu và lựa chọn thiết bị dẫn động. Chỉ dùng chúng để kiểm tra bậc độ lớn của bảng phụ tải, tuyệt đối không dùng để thay thế bảng phụ tải.
Tại sao phân loại vùng nguy hiểm lại thay đổi đặc tính kỹ thuật của máy biến áp nhiều hơn so với trị số kVA?
Bởi vì máy biến áp hầu như không bao giờ là thiết bị mang chứng nhận Ex. Máy biến áp lực là một khối kín, ngâm dầu hoặc đúc nhựa, không có tiếp điểm phát hồ quang trong vận hành bình thường, và máy biến áp lực có chứng nhận Ex ở cấp 10–40 MVA thực tế không tồn tại như một sản phẩm trong danh mục. Điều mà phân loại thực sự kiểm soát là vị trí được phép đặt máy biến áp, và do đó là những gì ngăn cách nó với khu vực công nghệ, hệ thống chữa cháy mà nó cần, và cách cáp của nó đi vào và đi ra.
Theo IEC 60079-10-1, việc phát thải khí hoặc hơi dễ cháy tạo ra Zone 0 (hiện diện liên tục), Zone 1 (có khả năng trong vận hành bình thường) hoặc Zone 2 (không có khả năng, và chỉ trong thời gian ngắn). Theo NEC Article 500 và API RP 500, các khái niệm tương đương là Class I Division 1 và Division 2; Article 505 ánh xạ cùng nguyên lý vật lý đó sang Zones, còn Article 506 và bộ tiêu chuẩn bụi IEC 60079-31 bao gồm bụi dễ cháy. Trên thực tế, các nhà máy lọc dầu và hóa dầu chủ yếu thuộc vùng Zone 2 / Division 2, với Zone 1 / Division 1 chỉ giới hạn trong các vùng nhỏ xung quanh phớt bơm, điểm lấy mẫu, phớt máy nén và cống hở. Sự khác biệt này có ý nghĩa về mặt thương mại: một máy biến áp đặt cách ranh giới Zone 2 ba mét có chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với máy biến áp phải lắp đặt bên trong vùng đó.
| Phương án lắp đặt | Nơi áp dụng | Yêu cầu | Hệ quả thực tế |
|---|---|---|---|
| Máy biến áp ngâm dầu trong khu vực không nguy hiểm | Trạm biến áp chính của nhà máy, trạm biến áp phân xưởng tại ranh giới khu công nghệ | Khoảng cách hoặc tường chống cháy tới khu vực được phân loại; bể chứa dầu; tuyến cáp đi ra khỏi vùng | Rẻ nhất và hiệu quả nhất trên mỗi MVA; tuyến cáp trung thế dài vào khu vực công nghệ |
| Máy biến áp ngâm dầu trong trạm biến áp có ngăn cháy, được điều áp bên trong nhà máy | Các phân xưởng công nghệ lớn nơi tuyến cáp trung thế nếu không sẽ quá dài | Điều áp dương theo IEC 60079-13, đầu hút khí an toàn, phát hiện khí, tự động ngắt thông gió khi có báo động khí, cấp chịu lửa của tường và cửa | Giải pháp phổ biến tại nhà máy lọc dầu; chi phí vốn của tòa nhà, chứ không phải máy biến áp, chiếm ưu thế |
| Máy biến áp khô đúc nhựa trong phòng điện được điều áp | Trạm biến áp phân xưởng hạ thế/trung thế liền kề khu công nghệ, phòng MCC | Máy biến áp khô theo IEC 60076-11, cấp IP, điện trở sấy chống ngưng tụ, điều áp phòng | Không dầu, không bể chứa, tải trọng cháy thấp hơn; hiệu suất thấp hơn và giới hạn kVA thấp hơn so với máy ngâm dầu |
| Thiết bị có chứng nhận Ex bên trong vùng | Thiết bị đo lường, điện năng nhỏ, chiếu sáng | Chứng nhận Ex d, Ex e, Ex i hoặc Ex p | Không phải là lựa chọn thực tế cho một máy biến áp lực 10 MVA |
Ba chi tiết thường bị bỏ qua. Thứ nhất, cửa hút gió làm mát phải đến từ khu vực không phân loại, nếu không thì khái niệm điều áp sẽ bị vô hiệu hóa ngay khi hướng gió thay đổi; điều này thường buộc trạm biến áp phải đặt ở mặt đón gió của tổ máy. Thứ hai, các lỗ xuyên cáp cần có đầu nối bịt kín và, đối với phòng điều áp, cần có tỷ lệ rò rỉ được ghi nhận để hệ thống điều áp có thể duy trì áp suất dư yêu cầu. Thứ ba, bản thân máy biến áp ngâm dầu là một nguồn cháy, vì vậy tường chắn lửa, tường chống nổ và khoảng cách ly là một phần của thiết kế điện, không phải là việc tính sau của nhà thầu xây dựng — cả API RP 540 và NFPA 30 đều coi dầu máy biến áp là một lượng chất lỏng dễ cháy phải được chứa và thoát xa khỏi quy trình công nghệ.
Loại ngâm dầu, loại khô đúc nhựa epoxy, hay trạm biến áp điều áp: loại nào phù hợp bên trong một phân xưởng công nghệ?
Việc lựa chọn được quyết định bởi tải trọng cháy và điều kiện môi trường xung quanh, không chỉ bởi hiệu suất. Các tổ máy ngâm dầu có hiệu suất cao hơn, rẻ hơn trên mỗi MVA và có sẵn ở các kích cỡ lên đến và vượt quá 100 MVA, nhưng chúng mang theo một lượng chất lỏng dễ cháy và yêu cầu về chứa đựng. Các tổ máy khô đúc nhựa epoxy loại bỏ dầu và yêu cầu chứa đựng, chịu ẩm và bụi tốt hơn các loại khô cũ, và có thể được lắp đặt gần tải hơn, nhưng trên thực tế chúng bị giới hạn ở vài MVA mỗi tổ máy ở 11–33 kV, có giá thành cao hơn trên mỗi MVA và hiệu suất thấp hơn ở cùng công suất định mức.
| Tiêu chí | Ngâm dầu (IEC 60076-1) | Khô đúc nhựa epoxy (IEC 60076-11) |
|---|---|---|
| Công suất thực tế ở 11–33 kV | 5–100+ MVA | 0,5–10 MVA, đôi khi 15 MVA |
| Hiệu suất ở 2 MVA | Cao hơn; tổn thất không tải khoảng 1,5–2,5 kW | Thấp hơn; tổn thất không tải thường cao hơn 30–50% |
| Tải trọng cháy | Thể tích dầu, bể chứa đến 110% lượng dầu, tường chắn lửa, hệ thống phun nước hoặc bọt | Không có dầu; nhựa là chất dễ cháy nhưng lượng chứa nhỏ |
| Khoảng cách tới khu vực nguy hiểm | Yêu cầu vị trí không nguy hiểm hoặc phòng điều áp được ngăn cháy | Có thể đặt trong phòng điều áp gần quy trình công nghệ hơn; vẫn không được chứng nhận Ex như một tổ máy |
| Môi trường xung quanh và bụi | Chịu được 50 °C nếu giảm công suất; thùng kín bảo vệ lõi thép | Nhạy cảm với nhiệt độ môi trường cao kéo dài; cần không khí sạch, được lọc, điều áp và điện trở sưởi chống ngưng tụ |
| Khả năng quá tải | Khối lượng nhiệt lớn; quá tải ngắn hạn thoải mái | Khối lượng nhiệt nhỏ hơn; khả năng quá tải bị giới hạn bởi điểm nóng của nhựa |
| Sử dụng tốt nhất trong nhà máy lọc dầu | Trạm nhận chính, trạm biến áp phân xưởng tại ranh giới nhà máy, máy nén lớn cấp nguồn bằng VFD | Phòng MCC, phân phối hạ áp bên trong khu vực công nghệ, trạm biến áp phân xưởng nhỏ |
Quy tắc quyết định đứng vững qua thực tế các dự án: đặt loại ngâm dầu ở nơi có công suất MVA lớn, đặt loại khô ở nơi tải trọng cháy không thể chấp nhận, và đặt cả hai sau một bức tường nếu ranh giới phân loại gần hơn khoảng cách ly cháy cho phép. Để so sánh sâu hơn về các đánh đổi điện, bao gồm trở kháng và hành vi ngắn mạch, hãy xem hướng dẫn lựa chọn loại ngâm dầu so với loại khô của chúng tôi.
Khởi động động cơ: máy nén 10 MW có thể khởi động trực tiếp trên máy biến áp này không?
Thường là không, và phép tính đủ đơn giản để thực hiện trước khi đặt hàng. Lấy một động cơ đồng bộ 10 MW, 11 kV với hiệu suất 0,97, hệ số công suất 0,92 và dòng điện khóa rôto gấp 5,5 lần định mức. Công suất đầu vào định mức của nó khoảng 11,2 MVA và dòng điện toàn tải khoảng 588 A. Khi khởi động, nó tiêu thụ khoảng 3.235 A với hệ số công suất khởi động gần 0,2–0,25, tức là công suất biểu kiến khởi động khoảng 61,6 MVA — hơn năm lần công suất định mức của máy biến áp được cho là cấp nguồn cho nó.
Sụt áp phụ thuộc trực tiếp vào độ mạnh của nguồn. Nếu máy biến áp thượng nguồn 25 MVA có trở kháng 8%, công suất ngắn mạch của nó tại thanh cái 11 kV là 25 / 0,08 = 312 MVA, và độ sụt áp trong quá trình khởi động xấp xỉ bằng công suất biểu kiến khởi động chia cho (công suất biểu kiến khởi động + công suất nguồn), tức là 61,6 / (61,6 + 312) = 16,5%. Con số này vượt quá 10% thường được chấp nhận tại thanh cái MCC và gần với 15% mà các đầu cực động cơ có thể chịu đựng, và nó được tính với tất cả các động cơ khác đã đang chạy. Cộng thêm tải đang vận hành, và một nhà máy đã giả định "10 MW trên máy biến áp 25 MVA là tải 40%, nên không sao" sẽ phát hiện khi chạy thử nghiệm rằng máy nén làm ngắt cầu dao thượng nguồn do điện áp thấp.
| Động cơ | Đầu vào định mức | Dòng điện rôto bị hãm | MVA khởi động tại 5,5–6× | Sụt áp trên nguồn 25 MVA, 8% |
|---|---|---|---|---|
| 2 MW, 6,6 kV | 2,2 MVA | 6× = 1.176 A | 13,4 MVA | 4,1% |
| 5 MW, 6,6 kV | 5,6 MVA | 6× = 2.941 A | 33,6 MVA | 9,7% |
| 10 MW, 11 kV | 11,2 MVA | 5,5× = 3.235 A | 61,6 MVA | 16,5% |
| 16 MW, 11 kV | 17,9 MVA | 5,5× = 5.176 A | 98,6 MVA | 24,0% |
Độ sụt áp được tính bằng MVA khởi động / (MVA khởi động + MVA ngắn mạch nguồn), giả định động cơ là tải duy nhất đóng cắt và nguồn là một máy biến áp 25 MVA duy nhất có tổng trở 8%. Các nghiên cứu thực tế bổ sung thêm tải đang vận hành, đóng góp của động cơ và tổng trở cáp, và nên được thực hiện bằng chương trình tính toán phân bố công suất và khởi động động cơ, không nên tính tay.
Bốn giải pháp, theo thứ tự mà một nhà máy lọc dầu thường xem xét:
| Phương pháp | Ảnh hưởng đến dòng khởi động | Ảnh hưởng đến mô-men khởi động | Khi nào đây là giải pháp đúng |
|---|---|---|---|
| Tăng công suất máy biến áp hoặc giảm tổng trở | Độ sụt áp giảm gần như tỷ lệ với mức tăng MVA của nguồn | Không đổi | Thanh cái thực sự thiếu công suất; đồng thời cũng là giải pháp tốn kém nhất vì bạn phải trả giá 24/7 bằng tổn thất không tải |
| Khởi động bằng VFD (LCI hoặc VSI) | Dòng điện được giữ gần 100–110% định mức | Có sẵn mô-men toàn phần từ tốc độ bằng không | Máy nén lớn, khởi động thường xuyên, có lợi ích điều khiển quá trình; tăng thêm sóng hài, từ đó lại ảnh hưởng ngược đến việc chọn công suất máy biến áp |
| Khởi động bằng cuộn kháng hoặc biến áp tự ngẫu | 50–65% dòng điện khởi động trực tiếp | Giảm theo bình phương điện áp | Bơm và quạt có thể tăng tốc với mô-men 25–42%; rẻ, nhưng động cơ phải có biên độ mô-men dự trữ |
| Khởi động có hỗ trợ tụ điện, hoặc dùng động cơ lớn hơn có LRC thấp hơn | Giảm khiêm tốn | Cải thiện hệ số công suất trong quá trình khởi động | Chỉ dùng cho các trường hợp cận biên; không thể thay thế cho một nghiên cứu khởi động thực sự |
Có một hiệu ứng bậc hai khiến các nhà thiết kế dễ mắc sai lầm: máy biến áp cấp nguồn cho VFD không được chọn theo dòng khởi động của động cơ mà theo dòng sóng hài của nó và theo đặc tính quá tải của chính bộ biến tần. VFD loại bỏ độ sụt áp và tạo ra vấn đề sóng hài, và vấn đề sóng hài chính là điều mà bảng dữ liệu máy biến áp phải phản ánh.
VFD trong nhà máy lọc dầu thực tế tạo ra bao nhiêu dòng sóng hài, và làm thế nào để chọn công suất cho phù hợp?
Nhà máy lọc dầu là một trong những cơ sở công nghiệp sử dụng nhiều biến tần nhất trên thế giới, vì bơm và máy nén là các tải chính và điều khiển tốc độ là nơi tiết kiệm năng lượng. Một bộ biến tần 6 xung không có biện pháp giảm thiểu sẽ có dạng sóng dòng điện với tổng độ méo sóng hài khoảng 25–40%, chủ yếu là sóng hài bậc 5 và bậc 7, tiếp theo là bậc 11 và bậc 13. Bộ biến tần 12 xung giảm một nửa xuống còn khoảng 10–15%, và bộ đầu vào tích cực hoặc bộ lọc tích cực đưa xuống khoảng 3–5%. Đây là các giá trị điển hình từ kinh nghiệm thực tế trong ngành và thay đổi tùy theo mạch liên kết DC của bộ biến tần, tổng trở nguồn và điểm tải.
IEEE 519-2022 giới hạn độ méo mà cơ sở gây ra tại điểm kết nối chung, thường là 5% tổng độ méo theo nhu cầu đối với một thanh cái khỏe, với các giới hạn sóng hài riêng lẻ chặt chẽ hơn khi tỷ số ngắn mạch tăng lên. Tiêu chuẩn đó bảo vệ lưới điện. Nó không bảo vệ máy biến áp. Đối với máy biến áp, tiêu chuẩn điều chỉnh là IEEE C57.110, tiêu chuẩn này giải quyết thực tế rằng tổn thất dòng xoáy và tổn thất tản tăng theo bình phương bậc sóng hài: sóng hài bậc 5 đóng góp tổn thất dòng xoáy gấp 25 lần so với sóng cơ bản với cùng dòng điện, sóng hài bậc 11 là 121 lần. Kết quả là điểm nóng của cuộn dây nóng hơn nhiều so với nhiệt độ trung bình gợi ý, và một máy biến áp không đạt thử nghiệm tăng nhiệt ở mức tải trông có vẻ như 80%.
Có hai cách để quy định giải pháp, và cách đúng phụ thuộc vào người mua:
- Định mức hệ số K. Chỉ định máy biến áp định mức K (K-4, K-9, K-13 hoặc K-20) có cuộn dây được thiết kế cho tổn thất dòng xoáy của phổ sóng hài đó. K-4 phù hợp với thanh cái có một phần nhỏ biến tần 6 xung; K-13 phù hợp với thanh cái chủ yếu là biến tần. Các thiết bị định mức K thường là loại khô và thường bị giới hạn về MVA.
- Giảm định mức và đặc tính tổn thất. Đối với các thiết bị ngâm dầu lớn, giữ nguyên thiết kế tiêu chuẩn, tính hệ số tổn thất sóng hài FHL từ phổ thực tế và giảm định mức dòng điện cho phép theo IEEE C57.110. Trong thực tế, một thanh cái chủ yếu là biến tần 6 xung không có biện pháp giảm thiểu sẽ đạt hệ số dòng điện cho phép khoảng 0,8–0,9, nghĩa là cần thêm 10–25% kVA so với danh sách phụ tải cơ bản. Giải pháp thay thế là giảm thiểu tại biến tần: cuộn kháng đường dây 4%, cuộn kháng DC-link, cấu hình 12 xung hoặc bộ chỉnh lưu tích cực phía trước.
Không tính trùng. Nếu biến tần được chỉ định với bộ chỉnh lưu tích cực phía trước, việc giảm định mức do sóng hài trên máy biến áp phần lớn sẽ biến mất và máy biến áp có thể được chọn kích cỡ theo dòng điện cơ bản cộng với biên độ nhỏ. Nếu biến tần là loại 6 xung thông thường, việc giảm định mức là thực tế và phải xuất hiện trên bảng dữ liệu dưới dạng phổ sóng hài được chỉ định, không phải là ghi chú mơ hồ rằng "phụ tải có chứa biến tần". Về nguyên lý vật lý cơ bản, xem hướng dẫn về sóng hài máy biến áp của chúng tôi và, nếu thanh cái là loại khô, xem hướng dẫn chọn hệ số K.
Máy biến áp nhà máy lọc dầu nên có trở kháng bao nhiêu?
Trở kháng quyết định đồng thời ba yếu tố: dòng điện sự cố mà thiết bị đóng cắt hạ nguồn phải ngắt, năng lượng hồ quang mà kỹ thuật viên có thể tiếp xúc, và độ sụt áp cùng khả năng điều chỉnh điện áp mà quy trình công nghệ nhìn thấy. Tăng trở kháng thì thiết bị đóng cắt rẻ hơn và an toàn hơn; giảm trở kháng thì động cơ khởi động dễ hơn và điện áp ổn định tốt hơn. Trên một thiết bị 33/11 kV, 25 MVA, mức 7,5–8% là lựa chọn phổ biến của nhà máy lọc dầu chính xác vì nó đưa thanh cái 11 kV vào dải 16–20 kA, phù hợp với thiết bị đóng cắt 25 kA tiêu chuẩn với biên độ dự phòng.
| Máy biến áp | Trở kháng | Dòng điện ngắn mạch tại thanh cái hạ áp | Nhận xét |
|---|---|---|---|
| 20 MVA, 33/11 kV | 7,5% | 14,0 kA | Sụt áp thấp hơn, mức sự cố cao hơn; phù hợp với thiết bị đóng cắt nhỏ hơn |
| 25 MVA, 33/11 kV | 8,0% | 16,4 kA | Thỏa hiệp điển hình của nhà máy lọc dầu |
| 40 MVA, 33/11 kV | 10,0% | 21,0 kA | Giữ thiết bị lớn trong thiết bị đóng cắt 25 kA; sụt áp lớn hơn |
| 40 MVA, 132/33 kV | 12,0% | 5,8 kA tại 33 kV | Thiết bị cấp truyền tải; trở kháng thường được đặt theo yêu cầu mức sự cố của đơn vị điện lực |
Hai lưu ý. Thứ nhất, trở kháng có dung sai: IEC 60076-1 cho phép giá trị đo được lệch khỏi giá trị công bố, và dung sai âm là yếu tố chi phối nghiên cứu sự cố, vì vậy hãy chỉ định dung sai và sử dụng giới hạn dưới trong tính toán. Thứ hai, máy biến áp có trở kháng cao làm giảm năng lượng hồ quang sự cố nhưng không loại bỏ nó; các tính toán theo IEEE 1584-2018 vẫn phải được thực hiện tại mọi thanh cái, và kết quả thường chi phối việc lựa chọn giữa tủ đóng cắt 25 kA và 40 kA hơn bất kỳ con số đơn lẻ nào khác. Nếu bạn đang thực hiện chính tính toán sự cố, hướng dẫn về dòng điện ngắn mạch của chúng tôi trình bày phương pháp ba bước và cạm bẫy dung sai trở kháng.
Máy biến áp nhà máy lọc dầu thực sự cần bao nhiêu dự phòng?
Câu trả lời được quyết định bởi hậu quả của việc mất thiết bị, và các nhà máy lọc dầu thường trả lời bằng một trong ba cách bố trí. Việc lựa chọn là quyết định về chi phí vốn cần được đưa ra một cách rõ ràng, vì mặc định trong nhiều gói FEED là 2×100% ở mọi nơi, vừa tốn kém vừa, ở cấp hạ áp, thường là vô nghĩa.
| Sơ đồ bố trí | Lợi ích mang lại | Ứng dụng điển hình | Ảnh hưởng chi phí |
|---|---|---|---|
| 2 × 100% với chuyển nguồn tự động hoặc thanh cái liên kết | Mang toàn bộ tải trên một máy trong khi máy kia được bảo trì hoặc gặp sự cố | Trạm biến áp nhận chính; trạm biến áp phân xưởng công nghệ quan trọng; điểm đấu nối với lưới điện | Cao nhất; cả hai máy chạy ở 50% tải và cả hai đều mang tổn thất không tải |
| 2 × 50% với thanh cái liên kết thường mở | Mất một nửa tải khi có sự cố cho đến khi thanh liên kết đóng; khả năng quá tải đáp ứng việc chuyển tải | Trạm biến áp phân xưởng nơi có thể chấp nhận mất điện ngắn | Thấp hơn; máy cắt liên kết và định mức quá tải là cái giá phải trả |
| N+1 giữa các trạm biến áp liền kề | Trạm bên cạnh nhận tải thông qua cáp liên kết | Phòng MCC hạ áp, khu phụ trợ, bãi chứa bồn | Rẻ nhất; yêu cầu công suất dự phòng ở trạm bên cạnh và quy trình chuyển mạch được lập thành văn bản |
| Một máy đơn, không dự phòng | Không có gì | Tiện ích không quan trọng, kho bãi, khu hành chính | Thấp nhất; chỉ chấp nhận được khi chi phí ngừng máy thấp hơn chi phí máy biến áp dự phòng |
Hệ số tải quan trọng không kém gì mức dự phòng. Một máy biến áp nhà máy lọc dầu chạy ở 0,85–0,95 định mức trong 8.000 giờ một năm sẽ lão hóa nhanh hơn một máy biến áp phân phối chạy ở 0,6, và mối quan hệ Arrhenius có nghĩa là tổn thất tuổi thọ cách điện không tuyến tính. Nếu bảng phụ tải cho thấy máy sẽ nằm trên 0,85 trong phần lớn thời gian trong năm, hãy hoặc tăng kích cỡ lên một cấp tiêu chuẩn, hoặc chỉ định độ tăng nhiệt thấp hơn để điểm nóng vẫn nằm trong giới hạn cấp cách điện. Hướng dẫn về hệ số tải và quá tải của chúng tôi trình bày các tính toán nhiệt.
Nhiệt, ăn mòn và cháy: điều gì thay đổi đối với một địa điểm ven biển 50 °C?
Một nhà máy lọc dầu ở Trung Đông, Tây Phi hoặc Đông Nam Á ven biển kết hợp ba yếu tố gây áp lực mà một bảng dữ liệu kỹ thuật châu Âu không phản ánh: môi trường 45–50 °C với bức xạ mặt trời gay gắt, không khí nhiễm muối ở mức ăn mòn ISO 12944 C5-M, và nguy cơ cháy từ quá trình công nghệ. Mỗi yếu tố đều làm thay đổi một thông số kỹ thuật.
- Nhiệt độ môi trường. Định mức tiêu chuẩn giả định nhiệt độ môi trường tối đa 40 °C. Trên mức đó, một máy ONAN mất khoảng 1% định mức cho mỗi độ Kelvin, vì vậy một địa điểm 50 °C sẽ giảm định mức của máy làm mát bằng không khí khoảng 10% trước khi tính đến bất kỳ việc giảm định mức do sóng hài nào. Chỉ định thêm cấp ONAF thứ hai, hoặc độ tăng nhiệt thấp hơn (55 K thay vì 60 K nhiệt độ dầu đỉnh), sẽ bù lại công suất với cái giá là một dàn tản nhiệt lớn hơn.
- Bức xạ mặt trời. Một máy biến áp dưới ánh nắng trực tiếp chịu nhiệt độ môi trường hiệu dụng cao hơn nhiệt độ không khí vài độ; che nắng, tấm chắn nắng hoặc đặt trong nhà có giá trị hơn một cấp làm mát bổ sung trong một số thiết kế.
- Ăn mòn. C5-M yêu cầu một hệ sơn được lập thành văn bản (thường là sơn lót giàu kẽm, lớp trung gian epoxy và lớp phủ polyurethane, tổng cộng 240–320 µm), phụ kiện bằng thép không gỉ hoặc mạ kẽm nhúng nóng, và hộp cáp kín. Cánh tản nhiệt là bộ phận hỏng đầu tiên; hãy chỉ định rõ độ dày và lớp phủ của chúng.
- Cháy. Bể chứa dầu có kích thước bằng 110% thể tích dầu, tường chắn lửa hoặc tường chống nổ về phía khu công nghệ, hệ thống thoát nước xa khỏi máy, và hệ thống phun nước hoặc phun bọt nơi không thể đáp ứng khoảng cách ly. API RP 540 và NFPA 30 đặt ra khuôn khổ; cơ quan có thẩm quyền địa phương có tiếng nói cuối cùng.
- Địa chấn và vận chuyển. Các địa điểm ven biển trong vùng địa chấn cần neo giữ và gia cường thùng dầu được thiết kế theo phổ địa chấn của địa điểm, và một máy biến áp được vận chuyển bằng đường bộ đến địa điểm xa xôi cần giằng chống vận chuyển mà không làm ảnh hưởng đến kẹp lõi.
Đây không phải là những cải tiến tùy chọn. Một máy biến áp được đặt hàng theo thông số kỹ thuật 40 °C, C3, trong nhà cho một địa điểm ven biển 48 °C sẽ vượt qua các thử nghiệm tại nhà máy và hỏng trong vận hành, thường là vào năm thứ tư hoặc thứ năm, với hiện tượng ăn mòn dàn tản nhiệt hoặc xu hướng DGA liên quan đến điểm nóng mà không ai có thể giải thích.
Một máy biến áp nhà máy lọc dầu tốn bao nhiêu trong 20 năm? Tính toán vốn hóa tổn thất
Giá mua thường chiếm 25–40% chi phí vòng đời của một máy biến áp chạy liên tục. Phần còn lại là tổn thất. Cách đúng để so sánh các hồ sơ dự thầu là vốn hóa tổn thất vào việc đánh giá thầu, sử dụng chi phí năng lượng và biểu đồ phụ tải của chính địa điểm.
Phương pháp: lấy tổn thất không tải (chạy 8.760 giờ một năm) và tổn thất có tải (chạy theo bình phương hệ số tải), nhân với giá năng lượng, và chiết khấu chi phí hàng năm trong suốt tuổi thọ tài sản. Ở mức 0,08 USD/kWh, tỷ lệ chiết khấu 6% và tuổi thọ 20 năm, một kilowatt tổn thất không tải có giá trị khoảng 8.000 USD, và một kilowatt tổn thất có tải ở hệ số tải 0,75 có giá trị khoảng 4.500 USD. Hai con số đó biến một so sánh tổn thất thành một điều chỉnh giá thầu chỉ trong một dòng.
| Hạng mục | Phương án A | Phương án B | Chênh lệch |
|---|---|---|---|
| Công suất định mức | 20 MVA, 33/11 kV, Dyn11 | 20 MVA, 33/11 kV, Dyn11 | — |
| Tổn thất không tải | 18 kW | 13 kW | −5 kW |
| Tổn thất có tải tại 75 °C | 110 kW | 95 kW | −15 kW |
| Tổn thất không tải quy đổi vốn hóa | 144,700 USD | 104,500 USD | −40,200 USD |
| Tổn thất có tải quy đổi vốn hóa | 497,400 USD | 429,600 USD | −67,800 USD |
| Tổng tổn thất vòng đời quy đổi vốn hóa | 642,100 USD | 534,100 USD | −108,000 USD |
Giả định: 0.08 USD/kWh, 8,760 h/năm không tải, hệ số tải 0.75, tỷ lệ chiết khấu 6%, tuổi thọ 20 năm. Thay đổi giả định thì con số thay đổi, nhưng thứ hạng hiếm khi thay đổi. Phép tính này là công cụ đánh giá hồ sơ dự thầu, không phải bảng giá.
Trên cơ sở đó, một hồ sơ dự thầu rẻ hơn 80,000 USD ở giai đoạn mua sắm nhưng tổn thất quy đổi vốn hóa kém hơn 108,000 USD lại là máy biến áp đắt hơn. Logic tương tự cũng áp dụng cho việc lựa chọn giữa máy biến áp lõi vô định hình và máy biến áp lõi thép cán định hướng thông thường ở cấp hạ thế, nơi tổn thất không tải chiếm ưu thế vì máy biến áp hầu như không hoạt động trong phần lớn vòng đời — xem hướng dẫn về lõi vô định hình của chúng tôi nếu đó là quyết định bạn đang đưa ra.
Những gì cần có trên bảng dữ liệu kỹ thuật? Danh mục kiểm tra giúp ngăn ngừa hầu hết các tranh chấp
Hầu hết các tranh chấp về máy biến áp nhà máy lọc dầu không phải về tay nghề; mà là về một trường thông tin bị bỏ trống hoặc được ghi dưới dạng một khoảng. Bảng dữ liệu kỹ thuật phải nêu rõ ràng từng mục sau đây, với một giá trị duy nhất hoặc một khoảng được giới hạn chặt chẽ.
| Nhóm | Các trường không được để mơ hồ |
|---|---|
| Công suất và điện áp | Công suất định mức (MVA, ONAN và ONAF), điện áp sơ cấp và thứ cấp, dòng điện định mức, tần số, số pha |
| Đầu phân áp | Không điện hoặc có tải, dải và bước phân áp (ví dụ ±8 × 1.25%), vị trí phân áp cho điện áp định mức, liệu OLTC có nằm trong ngăn riêng biệt hay không |
| Tổng trở | Giá trị công bố tại nhiệt độ tham chiếu, cấp dung sai, và giá trị dùng cho nghiên cứu sự cố |
| Tổ đấu dây và nối đất | Dyn11, YNd11 hoặc loại khác, trung tính được đưa ra ngoài, phương pháp nối đất (qua điện trở hoặc trực tiếp), tỷ số CT trung tính |
| Cách điện | Mức LI/AC cho từng cuộn dây, BIL, cấp cách điện, độ tăng nhiệt (cuộn dây và dầu phía trên) |
| Làm mát | Các cấp ONAN/ONAF/ODAF, nguyên lý điều khiển quạt và bơm, nhiệt độ môi trường thiết kế, độ cao so với mực nước biển |
| Tổn thất | Tổn thất không tải và tổn thất có tải đảm bảo, dung sai, nhiệt độ tham chiếu, và liệu có áp dụng quy đổi vốn hóa hay không |
| Sóng hài | Hệ số K hoặc phổ sóng hài quy định, FHL, công suất giảm định mức, và tiêu chuẩn áp dụng (IEEE C57.110) |
| Vỏ bọc và môi trường | Cấp IP, cấp ăn mòn (ISO 12944 C5-M), hệ sơn, vật liệu phụ kiện, điện trở sấy chống ngưng tụ |
| Phụ kiện | Rơ le Buchholz, thiết bị xả áp, đồng hồ nhiệt độ cuộn dây và dầu với tiếp điểm báo động và cắt, van lấy mẫu dầu phía trên và phía dưới, bình thở silica gel, chống sét van, tủ đấu dây |
| Khu vực nguy hiểm | Phân loại vùng của công trình lắp đặt, liệu trạm biến áp có được điều áp hay không, vị trí lấy khí, giao diện phát hiện khí |
| Thử nghiệm | Thử nghiệm thường quy theo IEC 60076-1, thử nghiệm điển hình (độ tăng nhiệt, xung sét), thử nghiệm đặc biệt (ngắn mạch, sóng hài), chứng kiến FAT, đường cơ sở DGA trước khi xuất xưởng |
| Tài liệu | Bản vẽ tổng thể, sơ đồ nguyên lý, báo cáo thử nghiệm, hướng dẫn vận hành và bảo trì, danh mục phụ tùng thay thế, hướng dẫn vận chuyển và lưu kho |
Hai trường thông tin cần được đặc biệt chú ý vì đây là những trường thường bị bỏ sót nhất và tốn kém nhất để khắc phục sau này. Phổ sóng hài thường hoàn toàn không có trên bảng dữ liệu kỹ thuật, nghĩa là nhà sản xuất tính toán cho tải hình sin và nhà máy phát hiện ra vấn đề điểm nóng trong quá trình vận hành. Độ tăng nhiệt thường được để ở mức tiêu chuẩn 60 K dầu phía trên ngay cả khi nhiệt độ môi trường tại công trường là 50 °C, điều này âm thầm tiêu hao toàn bộ biên nhiệt trước lần quá tải đầu tiên. Nếu bạn muốn một phiên bản một trang của danh mục kiểm tra này để đính kèm vào yêu cầu báo giá, hướng dẫn đọc nhãn máy của chúng tôi giải thích ý nghĩa của từng trường thông tin này khi thiết bị về đến nơi, và danh mục kiểm tra trước khi xuất xưởng bao quát giai đoạn tại nhà máy.
Năm sai lầm thông số kỹ thuật tốn kém nhất là gì?
- Chọn công suất theo lưu lượng thay vì theo danh mục phụ tải. Điều này tạo ra một mức định mức hoặc lớn hơn 30% (vốn hóa tổn thất trong hai thập kỷ) hoặc quá nhỏ cho lần khởi động động cơ lớn nhất (phải thiết kế lại khi chạy thử nghiệm thu).
- Bỏ qua lần khởi động của động cơ lớn nhất. Máy biến áp vượt qua mọi kiểm tra ở trạng thái ổn định nhưng lại thất bại ở đúng quá trình quá độ xảy ra vài lần mỗi ngày.
- Không ghi phổ sóng hài trên bảng dữ liệu. Một thanh cái có nhiều biến tần làm giảm định mức của máy biến áp tiêu chuẩn từ 10–25%, và kiểu hỏng hóc là hỏng nhiệt từ từ, xuất hiện sau khi cuộc thảo luận về bảo hành đã bắt đầu.
- Chỉ định nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn 40 °C cho một địa điểm có nhiệt độ 48–50 °C. Thiết bị đạt yêu cầu trên giấy tờ nhưng tuổi thọ ngắn trong thực tế; cách khắc phục là giảm độ tăng nhiệt hoặc thêm một cấp làm mát, và chi phí gần như không đáng kể ở giai đoạn hỏi hàng.
- Coi phân loại khu vực nguy hiểm là vấn đề dân dụng hoặc thiết bị đo. Vị trí máy biến áp, tường chống cháy, hệ thống điều áp và bịt kín cáp đều là các quyết định thiết kế điện, và việc di dời một trạm biến áp sau khi sơ đồ mặt bằng đã chốt là một thảm họa về tiến độ.
Câu trả lời ngắn cho những câu hỏi kỹ sư thường hỏi nhất
Máy biến áp dầu có thể lắp đặt trong Zone 2 không?
Không thể như một hạng mục được chứng nhận theo nghĩa thông thường. Cách thực tế là đặt nó trong khu vực không nguy hiểm, hoặc trong một phòng ngăn cháy được điều áp bằng không khí từ khu vực an toàn theo IEC 60079-13, với hệ thống phát hiện khí để ngắt thông gió và ngắt máy biến áp khi có cảnh báo. Chứng nhận thuộc về khái niệm lắp đặt, không thuộc về máy biến áp.
Trạm biến áp 2×100% có luôn là câu trả lời đúng cho một phân xưởng công nghệ không?
Không. Nó đúng khi hậu quả của việc mất thiết bị là dừng nhà máy, tắt máy khẩn cấp kèm đốt bỏ khí, hoặc một sự cố an toàn. Đối với các hệ thống tiện ích và khu vực ngoài phân xưởng, 2×50% với thanh cái liên kết hoặc liên kết N+1 tới trạm biến áp lân cận thường là cách sử dụng vốn tốt hơn. Hãy quyết định điều này một cách rõ ràng và ghi lại lý do, vì câu trả lời mặc định trong một gói FEED thường là 2×100% theo thói quen.
Máy biến áp nên có bao nhiêu công suất dự phòng?
10–15% cho tăng trưởng phụ tải cộng với một tuyến cấp dự phòng có chủ đích là thông lệ bình thường; dự phòng bao trùm 40% thì không. Kiểm tra đúng đắn không phải là một tỷ lệ phần trăm mà là một nghiên cứu phân bố phụ tải ở mức phụ tải năm năm và mười năm, bao gồm cả lần khởi động động cơ lớn nhất ở trường hợp mười năm. Việc gỡ nút thắt cổ chai của nhà máy lọc dầu là có thật, nhưng chi phí mang theo phần sắt thép không dùng đến trong hai mươi năm cũng vậy.
Máy biến áp có tổng trở cao hơn có cải thiện an toàn không?
Nó làm giảm dòng sự cố và do đó giảm năng lượng sự cố hồ quang, đây là một lợi ích an toàn thực sự, nhưng nó cũng làm xấu đi sụt áp và khởi động động cơ và tăng độ điều chỉnh điện áp. Cách tiếp cận đúng là chọn tổng trở giữ cho thiết bị đóng cắt nằm trong định mức của nó và năng lượng hồ quang nằm trong chính sách PPE của địa điểm, sau đó kiểm tra lần khởi động động cơ lớn nhất ở tổng trở đó. Đây là một bài toán tối ưu hóa hệ thống, không phải là một lựa chọn con số đơn lẻ.
Sources / 资料来源
Nguồn: IEC 60076-1, Máy biến áp lực — Yêu cầu chung.
Nguồn: IEC 60076-2, Độ tăng nhiệt đối với máy biến áp ngâm trong chất lỏng.
Nguồn: IEC 60076-3, Mức cách điện, thử nghiệm điện môi và khoảng cách phóng điện ngoài trời.
Nguồn: IEC 60076-5, Khả năng chịu ngắn mạch.
Nguồn: IEC 60076-7, Hướng dẫn mang tải đối với máy biến áp lực ngâm dầu.
Nguồn: IEC 60076-11, Máy biến áp khô.
Nguồn: IEC 60079-10-1, Phân loại khu vực — Môi trường khí cháy nổ.
Nguồn: IEC 60079-13, Bảo vệ thiết bị bằng phòng có áp suất dương “p” và phòng thông gió nhân tạo “v”.
Nguồn: IEC 60079-14, Thiết kế, lựa chọn và lắp đặt hệ thống điện.
Nguồn: IEEE C57.12.00, Yêu cầu chung đối với máy biến áp phân phối, máy biến áp lực và máy biến áp điều chỉnh ngâm trong chất lỏng.
Nguồn: IEEE C57.110, Thực hành khuyến nghị để xác định khả năng mang tải của máy biến áp khi cấp dòng tải không hình sin.
Nguồn: IEEE 519-2022, Thực hành khuyến nghị và yêu cầu về kiểm soát sóng hài trong hệ thống điện.
Nguồn: IEEE 1584-2018, Hướng dẫn thực hiện tính toán nguy cơ hồ quang điện.
Nguồn: IEEE 399, Thực hành khuyến nghị về phân tích hệ thống điện công nghiệp và thương mại.
Nguồn: API RP 540, Lắp đặt hệ thống điện trong nhà máy chế biến dầu khí.
Nguồn: API RP 500, Phân loại vị trí lắp đặt hệ thống điện tại các cơ sở dầu khí.
Nguồn: API RP 505, Phân loại vị trí lắp đặt hệ thống điện tại các cơ sở dầu khí được phân loại là Zone 0, Zone 1 và Zone 2.
Nguồn: NFPA 70 (National Electrical Code), Điều 450, 500 và 505.
Nguồn: NFPA 30, Quy chuẩn về chất lỏng dễ cháy và cháy được.
Nguồn: ISO 12944, Bảo vệ chống ăn mòn kết cấu thép bằng hệ sơn bảo vệ.
Nguồn: GB/T 6451, Thông số kỹ thuật và yêu cầu đối với máy biến áp lực ngâm dầu.
Nguồn: GB 20052, Giá trị hiệu suất năng lượng tối thiểu cho phép và cấp hiệu suất năng lượng đối với máy biến áp lực.
Nguồn: Kinh nghiệm kỹ thuật QDTB — thực hành tính chọn trạm biến áp nhà máy lọc dầu, khởi động động cơ và giảm định mức do sóng hài, các giá trị kinh nghiệm ngành.
Nếu bạn đang chuẩn bị yêu cầu báo giá cho một trạm biến áp nhà máy lọc dầu hoặc hóa dầu, cách nhanh nhất để nhận được báo giá có thể so sánh là gửi đồng thời bảng phụ tải, sơ đồ một sợi, bản vẽ khu vực nguy hiểm cùng dữ liệu về môi trường xung quanh và ăn mòn. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể chuyển những thông tin đó thành đặc tính kỹ thuật máy biến áp đã được tính chọn và ngân sách dự kiến chỉ trong một lần; bạn cũng có thể bắt đầu từ các công cụ tính toán hệ thống điện để kiểm tra mức dòng ngắn mạch, độ sụt áp và vốn hóa tổn thất trước khi trao đổi với bất kỳ nhà cung cấp nào.