Trong gia đình củamáy biến áp, chế độ điều chỉnh điện áp là một khía cạnh phân loại quan trọng. Không giống như bộ đổi vòi khi tải có thể chuyển đổi bộ đổi vòi theo thời gian thực-trong khi đang tải, bộ đổi vòi không kích thích yêu cầu cắt nguồn điện trước để ngắt hoàn toàn máy biến áp khỏi lưới điện trước khi thay đổi vị trí của bộ đổi vòi theo cách thủ công để điều chỉnh điện áp đầu ra. Thiết kế có vẻ "bất tiện" này tiếp tục được sử dụng rộng rãi trong hàng triệu kịch bản phân phối điện và công nghiệp trên toàn thế giới. Vậy máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích là loại thiết bị gì? Ưu điểm không thể thay thế của nó so với bộ thay đổi vòi tải trên tải là gì? Trong trường hợp nào thì việc điều chỉnh điện áp tải vẫn là lựa chọn khôn ngoan hơn?
Nói một cách khái niệm, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích, còn được gọi là máy biến áp điều chỉnh điện áp không-tải, là máy biến áp điều chỉnh tỉ số điện áp bằng cách vận hành bộ chuyển đổi nấc theo cách thủ công để thay đổi số vòng hiệu dụng của cuộn dây điện áp cao- khi máy biến áp tắt nguồn hoàn toàn và không có dòng điện kích thích. Bộ đổi vòi của nó thường được đặt ở phía điện áp cao của máy biến áp, vì dòng điện ở phía điện áp cao nhỏ và công suất của các tiếp điểm công tắc và các vấn đề về hồ quang tương đối dễ xử lý. Trong quá trình vận hành, trước tiên nhân viên bảo trì cần ngắt kết nối máy biến áp khỏi lưới điện, sử dụng cờ lê đặc biệt để xoay cần vận hành của bộ đổi vòi, chuyển vị trí vòi sang bánh răng mong muốn rồi đưa nó vào hoạt động trở lại. Toàn bộ quá trình yêu cầu mất điện, thường hoàn thành trong vòng vài phút đến vài giờ, bao gồm các bước như mất điện, chuyển mạch, đo điện trở DC để xác nhận tiếp xúc tốt và cấp nguồn lại. Hoạt động điều chỉnh điện áp hoàn chỉnh thường đòi hỏi phải có kế hoạch cắt điện theo kế hoạch và không thể thực hiện một cách tùy tiện.
Ý tưởng thiết kế của máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích xoay quanh ba từ khóa: "kinh tế, độ tin cậy và đơn giản". Do không có bộ chuyển đổi nấc phụ tải phức tạp và các mạch chuyển tiếp, buồng dầu, cơ cấu điện và thiết bị điều khiển của chúng, nên chi phí sản xuất máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích thấp hơn đáng kể so với máy biến áp điều chỉnh điện áp trên tải có cùng công suất và cấp điện áp, thường tiết kiệm 15% đến 30% đầu tư thiết bị. Về mặt cấu tạo, bộ đổi nấc của máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích là một thiết bị cơ khí tương đối đơn giản gồm một tiếp điểm tĩnh và một tiếp điểm chuyển động, được đặt bên trong thùng dầu máy biến áp, không có bộ phận chuyển động ngâm trong dầu thường xuyên di chuyển nên tỷ lệ hỏng hóc cực thấp và hầu như không cần bảo trì hàng ngày. Đối với nhiều tình huống ứng dụng có tải ổn định và dao động điện áp nhỏ, có thể không cần thiết phải điều chỉnh vị trí đầu nối trong vài năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ sau khi máy biến áp được đưa vào vận hành và chi phí bổ sung để cấu hình chức năng điều chỉnh điện áp tải rõ ràng là lãng phí không cần thiết. Ngoài ra, khối lượng và trọng lượng của máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích nhỏ hơn một chút so với các sản phẩm cùng loại có chức năng điều chỉnh điện áp trên tải, thuận tiện hơn cho việc vận chuyển và lắp đặt.
Vì vậy, chúng ta nên lựa chọn như thế nào giữa máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích và máy biến áp điều chỉnh điện áp có tải trong ứng dụng thực tế? Điều này đòi hỏi phải quay lại điểm khác biệt cơ bản nhất giữa hai - liệu có cho phép giảm điện áp trong điều kiện tải hay không. Giá trị cốt lõi của bộ đổi điện khi có tải nằm ở khả năng theo dõi các biến động điện áp theo thời gian thực trong lưới điện, hoàn thành chuyển đổi điểm nhấn trong vòng vài giây mà không làm gián đoạn nguồn điện, khiến chúng đặc biệt phù hợp với các tình huống thay đổi điện áp thường xuyên và yêu cầu cao về tính liên tục của nguồn điện, chẳng hạn như các trung tâm trạm biến áp lớn, dây chuyền sản xuất công nghiệp chính xác, trung tâm dữ liệu, v.v. Máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích không thể đối phó với những biến động điện áp đột ngột. Khi điện áp lưới lệch khỏi giá trị định mức do phụ tải thay đổi, nó chỉ có thể đợi đến lần mất điện theo kế hoạch tiếp theo để điều chỉnh.
Tuy nhiên, không phải tất cả các kịch bản điện trường đều phải đối mặt với sự dao động điện áp nghiêm trọng. Tại trạm biến áp chuyên dụng của khu công nghiệp, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích cung cấp điện cho dây chuyền sản xuất bên dưới. Nếu lưới điện của khu vực đến từ một trạm biến áp khu vực cấp cao hơn{2}} và chất lượng điện áp ổn định hoặc nếu bản thân dây chuyền sản xuất có khả năng chịu sai lệch điện áp cao (như hệ thống chiếu sáng thông thường, thiết bị sưởi ấm, máy bơm nước, quạt, v.v.), thì sơ đồ điều chỉnh điện áp không kích thích có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu và tiết kiệm chi phí hơn-và không phải lo lắng. Trong mạng lưới phân phối nông thôn, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích được sử dụng rộng rãi làm máy biến áp phân phối gắn trên cột. Bộ đổi vòi của chúng thường được cài đặt sẵn-với ba mức (chẳng hạn như ± 5% điện áp định mức), được điều chỉnh một hoặc hai lần một năm theo sự thay đổi phụ tải theo mùa (chẳng hạn như tưới tiêu vào mùa hè và mùa đông). Bạn có thể hoàn toàn đạt được yêu cầu điều chỉnh điện áp tần số thấp này{10}}thông qua hoạt động cắt điện mà không cần cơ chế tải phức tạp. Ở những nơi có yêu cầu đặc biệt về phòng chống cháy nổ như hầm mỏ và công nghiệp hóa chất, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích có ưu điểm an toàn vốn có do không có cơ cấu chuyển tải có thể tạo ra hồ quang bên trong.
Điều đáng nói là mặc dù bộ đổi nấc được cấu hình trong máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích có cấu trúc đơn giản nhưng các thông số kỹ thuật vận hành vẫn cần phải được tuân thủ nghiêm ngặt. Bộ đổi vòi thường được trang bị bảng chỉ báo bánh răng rõ ràng, với các số bánh răng phổ biến là 3, 5 hoặc nhiều hơn, mỗi số tương ứng với một phạm vi biến đổi điện áp nhất định (chẳng hạn như ± 2,5%, ± 5%). Thao tác chuyển mạch phải được thực hiện sau khi tắt nguồn hoàn toàn máy biến áp và xác nhận rằng không có điện áp cảm ứng, nếu không việc chuyển mạch có tải sẽ gây ra xói mòn nghiêm trọng hoặc thậm chí nổ các tiếp điểm. Sau khi chuyển đổi, cần sử dụng máy kiểm tra điện trở DC để đo điện trở DC tại từng vị trí vòi, xác nhận rằng điện trở ba-pha đã cân bằng và nhất quán với dữ liệu xuất xưởng, sau đó khởi động lại nguồn điện. Mặc dù quá trình này làm tăng khối lượng công việc của các hoạt động mất điện, nhưng chính nhờ khả năng điều khiển và tính trực quan của nó mà máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích vẫn có thể được quản lý một cách đáng tin cậy ở những vùng sâu vùng xa thiếu nhân viên bảo trì chuyên nghiệp.
Về tiêu chuẩn kỹ thuật và khả năng tiếp cận thị trường, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích tuân theo hệ thống tiêu chuẩn cơ bản giống như các máy biến áp điện khác, chẳng hạn như bộ tiêu chuẩn IEC 60076 (tiêu chuẩn của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế) và các tiêu chuẩn quốc gia/khu vực tương ứng (chẳng hạn như bộ tiêu chuẩn ANSI/IEEE C57.12 của Bắc Mỹ). Mặc dù các thành phần bộ đổi vòi của nó không phức tạp như các tiêu chuẩn chuyên dụng về công tắc tải nhưng chúng vẫn cần tuân thủ các yêu cầu của IEC 60214-3 (Hướng dẫn ứng dụng cho công tắc vòi không kích thích) hoặc các điều khoản tương tự. Đối với hoạt động kinh doanh xuất khẩu, lộ trình chứng nhận dành cho máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích hoàn toàn giống với lộ trình dành cho máy biến áp điện thông thường - bắt buộc phải có chứng nhận UL/cUL cho thị trường Bắc Mỹ, tự công bố CE (dựa trên Chỉ thị điện áp thấp và Chỉ thị EMC) và các báo cáo thử nghiệm đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất năng lượng ErP là bắt buộc đối với Liên minh Châu Âu, chứng nhận EAC là bắt buộc đối với Nga và Liên minh Kinh tế Á-Âu, đồng thời bắt buộc phải có chứng nhận PCoC và SCoC nền tảng SABER đối với Ả Rập Saudi. Do không có các linh kiện điện tử phức tạp và cơ chế vận hành thường xuyên nên các hạng mục thử nghiệm chứng nhận dành cho máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích tương đối đơn giản, với tỷ lệ đạt cao hơn và chu kỳ chứng nhận ngắn hơn. Đây là phần thưởng không thể phủ nhận cho những đơn hàng ngoại thương theo đuổi việc giao hàng nhanh chóng và tuân thủ ổn định.
Từ góc độ bối cảnh thị trường toàn cầu, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích vẫn chưa bị loại bỏ do công nghệ "đơn giản" của chúng. Ngược lại, với lợi thế kép về tính kinh tế và độ tin cậy, chúng vẫn chiếm thị phần lớn trên thị trường máy biến áp phân phối. Đặc biệt trong việc xây dựng lưới điện ở các nước đang phát triển và các nền kinh tế mới nổi, một số lượng lớn máy biến áp phân phối điều chỉnh điện áp không kích thích được lắp đặt trong các cột điện và trạm biến áp kiểu hộp để giải quyết các vấn đề cung cấp điện cơ bản với chi phí thấp nhất. Ngay cả trong các dự án công nghiệp ở các nước phát triển, đối với người sử dụng đường dây chuyên dụng có lưới điện bên trong ổn định và thay đổi tải êm, máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích thường được các kỹ sư khuyên dùng sau khi phân tích giá trị kỹ thuật.
Khi khách hàng hỏi về việc lựa chọn máy biến áp, có thể hữu ích nếu hướng dẫn họ xem xét liệu-khả năng điều chỉnh điện áp trực tiếp theo thời gian thực có cần thiết đối với môi trường nguồn điện thực tế và đặc tính tải của dự án hay không? Nếu phạm vi dao động điện áp của lưới điện nằm trong phạm vi cho phép (thường không vượt quá ± 5%) hoặc nếu thiết bị điện có khả năng chịu sai lệch điện áp nhất định và không có kế hoạch điều chỉnh điện áp thường xuyên trong tương lai, thì máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích là sự lựa chọn kinh tế và đáng tin cậy hơn. Nếu khách hàng của bạn đang tìm kiếm giải pháp phân phối điện cho cộng đồng dân cư mới xây dựng, nhà máy nhỏ hoặc dự án tưới tiêu nông nghiệp, hãy nhớ: đôi khi, giải pháp đơn giản và trực tiếp nhất lại là giải pháp tốt nhất. Máy biến áp điều chỉnh điện áp không kích thích với thiết kế đơn giản và chắc chắn đã âm thầm đảm nhận sứ mệnh rộng lớn hơn những gì người ta tưởng tượng trong hệ thống điện toàn cầu.
