Hướng dẫn chọn máy biến áp khô cho tòa nhà cao tầng: Hướng dẫn toàn diện về an toàn cháy nổ và xác định kích thước

Các tòa nhà cao tầng, do cấu trúc phức tạp, mật độ dân số cao, mức tiêu thụ điện năng lớn và yêu cầu cao về độ tin cậy của nguồn cung cấp điện, đã đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt đối với việc lựa chọn thiết bị phân phối điện trọng yếu. Máy biến áp khô, nhờ những ưu điểm cốt lõi như không dùng dầu, chống cháy và kích thước nhỏ gọn, đã trở thành thiết bị được ưu tiên lựa chọn cho các hệ thống phân phối điện trong các tòa nhà cao tầng. Bài viết này sẽ cung cấp một hướng dẫn chuyên nghiệp về lựa chọn thiết bị dành cho thiết kế kỹ thuật và mua sắm dự án dựa trên hai khía cạnh cốt lõi: an toàn phòng cháy chữa cháy và lựa chọn công suất.

---

i. An toàn phòng cháy chữa cháy: Vì sao các tòa nhà cao tầng bắt buộc phải sử dụng Biến áp khô

Các tòa nhà cao tầng có yêu cầu phòng cháy chữa cháy khắt khe nhất trong tất cả các tình huống ứng dụng. Theo Điều 4.3.5 của "Quy chuẩn thiết kế điện cho công trình dân dụng" (GB51348-2019), đây là một **quy định bắt buộc**: Các máy biến áp lắp đặt trong công trình dân dụng phải được lựa chọn từ máy biến áp kiểu khô, máy biến áp cách điện bằng khí hoặc máy biến áp cách điện bằng chất lỏng không cháy.

Lý do cơ bản đằng sau quy định bắt buộc này là những cân nhắc rõ ràng về an toàn: Các máy biến áp ngâm dầu chứa một lượng lớn dầu cách điện dễ cháy. Trong trường hợp xảy ra sự cố ngắn mạch giữa các vòng dây hoặc quá tải, chúng có thể sinh khí và gây cháy, thậm chí nổ. Ngược lại, máy biến áp kiểu khô sử dụng không khí hoặc nhựa epoxy đổ để cách điện, và thiết kế không dùng dầu của chúng loại bỏ hoàn toàn rủi ro rò rỉ dầu và cháy liên quan đến dầu. Trong các tòa nhà cao tầng có đông người và việc sơ tán gặp khó khăn, việc lựa chọn máy biến áp kiểu khô là bảo đảm cơ bản cho an toàn tính mạng và tài sản.

Các điểm then chốt về lựa chọn và triển khai:

- Nếu lắp đặt tại các khu vực quan trọng như phòng phân phối điện phòng cháy chữa cháy và phòng máy tính lõi, cần ưu tiên sử dụng máy biến áp kiểu khô chịu lửa. Các cuộn dây, lõi và các thành phần khác của chúng đã được gia cố để chịu lửa.

- Đối với những nơi có yêu cầu phòng cháy cao, cấp độ chống cháy của máy biến áp phải đạt F1.

- Vật liệu cách điện cần có tính chất chậm cháy hoặc không cháy. Vật liệu cách điện cấp F (cho phép nhiệt độ tối đa 155℃) và cấp H (180℃) là các lựa chọn thông dụng. Trong đó, vật liệu cấp H có dự trữ chịu nhiệt lớn hơn và đặc biệt phù hợp cho các phòng phân phối kín với thông gió kém.

---

iI. Lựa chọn công suất cho Biến áp khô loại công suất : Cách khớp chính xác yêu cầu tải của các tòa nhà cao tầng

Việc lựa chọn công suất máy biến áp kiểu khô ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của nguồn cung cấp điện và hiệu quả kinh tế trong vận hành. Điều này đòi hỏi phải xem xét toàn diện từ cả góc độ tính toán tải và chiến lược bố trí.

1. Tính toán tải và xác định công suất

Bước đầu tiên trong việc lựa chọn công suất máy biến áp là tính toán tổng tải tính toán của tòa nhà. Tải điện của các tòa nhà cao tầng rất phức tạp, bao gồm chiếu sáng, điều hòa không khí, thang máy, cấp và thoát nước, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống an ninh thông minh, v.v. Công suất cần được xác định dựa trên tải tính toán, tức là công suất định mức của máy biến áp phải không nhỏ hơn tải tính toán.

Các máy biến áp phân phối cho tòa nhà cao tầng thường được chọn với nhóm nối Dyn11. Lý do là nhóm nối này có thể hiệu quả kìm hãm sóng hài bậc ba và giảm trở kháng thứ tự không, từ đó mang lại lợi thế đáng kể trong việc nâng cao độ nhạy của bảo vệ ngắn mạch pha đơn.

Các điểm trọng yếu khi lựa chọn thiết bị:

- Nên dự trữ khoảng dự phòng tải 15–20% trong quá trình lựa chọn để tránh tình trạng vận hành quá tải kéo dài vào giờ cao điểm.

- Tỷ lệ tải làm việc dài hạn của máy biến áp không được vượt quá 85% để đảm bảo vận hành kinh tế.

- Khi có các tải cấp một và cấp hai (ví dụ như hệ thống phòng cháy chữa cháy, thang máy, chiếu sáng khẩn cấp), quy định yêu cầu lắp đặt ít nhất hai máy biến áp. Khi một trong số đó bị hỏng, các máy biến áp còn lại phải đủ khả năng đáp ứng nhu cầu điện cho toàn bộ tải cấp một và cấp hai.

2. Giới hạn trên về công suất đơn vị và cấu hình dự phòng

Công suất của máy biến áp không nhất thiết phải càng lớn càng tốt. Các quy định đặt ra giới hạn rõ ràng đối với công suất của từng máy biến áp đơn lẻ.

Khi điện áp phía hạ thế là 0,4 kV, công suất của một máy biến áp đơn lẻ không được vượt quá 1250 kVA; đồng thời, khi chỉ có một máy biến áp, công suất của nó cũng không được vượt quá 1250 kVA.

Đối với các tòa nhà siêu cao tầng hoặc các dự án có tải trọng tập trung đặc biệt, nên áp dụng chế độ vận hành riêng biệt cho nhiều máy biến áp, ví dụ như hai máy biến áp 800 kVA hoặc ba máy biến áp 500 kVA. Cách này không chỉ đáp ứng nhu cầu tổng tải mà còn giúp phân bổ tải và đảm bảo dự phòng cung cấp điện.

3. Sử dụng hợp lý khả năng quá tải

Máy biến áp kiểu khô có một mức độ khả năng quá tải ngắn hạn nhất định, nhưng cần được sử dụng một cách khoa học. Trong điều kiện làm mát bằng không khí tự nhiên (AN), máy biến áp có thể vận hành liên tục ở công suất định mức trong thời gian dài; với hệ thống làm mát bằng không khí cưỡng bức (AF) tùy chọn, công suất đầu ra có thể được tăng tạm thời lên 50%, tuy nhiên đây là biện pháp khẩn cấp và không nên dùng làm chế độ vận hành lâu dài.

Các điểm then chốt về lựa chọn và triển khai:

- Đối với những nơi có sự chênh lệch lớn về tải giữa ban ngày và ban đêm (ví dụ như hệ thống điều hòa không khí và chiếu sáng), khả năng quá tải của biến áp khô có thể được khai thác một cách phù hợp trong quá trình lựa chọn. Tuy nhiên, hệ thống giám sát nhiệt độ đầy đủ phải được trang bị.

- Khi biến áp vận hành ở chế độ quá tải, nhiệt độ cuộn dây phải được giám sát liên tục theo thời gian thực. Nhiệt độ cảnh báo đối với biến áp cách điện lớp F là 130°C, và nhiệt độ ngắt mạch là 150°C.

---

iII. Bảng tra cứu nhanh lựa chọn kiểu máy

---

ⅳ. Kết luận

Việc lựa chọn máy biến áp kiểu khô cho các tòa nhà cao tầng tập trung vào việc cân bằng ba mục tiêu: **an toàn phòng cháy chữa cháy, độ tin cậy cung cấp điện và tiết kiệm năng lượng cùng hiệu quả kinh tế**. Yêu cầu bắt buộc sử dụng loại "máy biến áp kiểu khô" trong quy định nhằm đảm bảo mức an toàn tối thiểu, trong khi việc lựa chọn dung lượng là yếu tố then chốt để đảm bảo vận hành kinh tế lâu dài. Trong các dự án thực tế, khuyến nghị kết hợp đặc điểm tải cụ thể của tòa nhà, điều kiện không gian phòng phân phối và yêu cầu của cơ quan cung cấp điện địa phương để xác định giải pháp cuối cùng một cách toàn diện.

Công ty TNHH Thiết bị Điện Jiangsu Unita (JSZONMA) có thể cung cấp cho quý khách các sản phẩm phù hợp với dự án của quý khách theo yêu cầu. Nếu cần thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi.