Trong các trạm biến áp hiện đại, thiết kế hệ thống điện chính xác đòi hỏi phải hiểu rõ về tải tức thời (tạm thời) và cách chúng tác động đến kích thước thiết bị, đặc biệt là đối với bộ sạc pin trong hệ thống DC. Bài viết này phân tích khái niệm về tải tạm thời, ý nghĩa của chúng và cách tính toán chính xác công suất bộ sạc trong những điều kiện như vậy.

1. Tải tức thời (tạm thời) là gì?

Tải tạm thời đề cập đến sự kiện nhu cầu công suất cao, ngắn hạn thường kéo dài từ vài mili giây đến vài giây. Các tải này được đặc trưng bởi:

(1)Dòng điện hoặc công suất có biên độ cao

(2)Thời gian ngắn

(3)Thời gian không thể đoán trước

Ví dụ phổ biến:

Dòng điện đột biến trong quá trình khởi động động cơ hoặc cấp điện cho máy biến áp (lên đến 5–10 lần dòng điện định mức)

Chuyển đổi xung điện từ máy hàn hoặc thiết bị cảm ứng tần số cao

Các sự kiện lỗi, chẳng hạn như sét đánh hoặc chập mạch, gây ra các đợt tải đột biến ngắn nhưng dữ dội

2. Tại sao tải trọng tạm thời lại quan trọng?

(a) Tác động đến thiết bị điện

Các thành phần điện như máy cắt mạch, máy biến áp và cáp phải được đánh giá để xử lý:

Dòng điện chịu đựng đỉnh

Căng thẳng nhiệt trong quá trình tăng đột biến:
Nếu không làm như vậy có thể dẫn đến hỏng lớp cách điện, quá nhiệt hoặc hỏng thiết bị.

(b) Thách thức đối với các thiết bị bảo vệ

Rơ le bảo vệ có thể hiểu sai tải tạm thời thành điều kiện lỗi. Điều quan trọng là:

Đặt ngưỡng bảo vệ thích hợp

Phân biệt giữa các xung đột thông thường và lỗi thực tế

3. Cách tính công suất bộ sạc (Hệ thống DC trạm biến áp)

Kịch bản:

Bộ sạc cung cấp điện cho hệ thống DC hỗ trợ pin, bảo vệ điều khiển và tải khẩn cấp. Kích thước phù hợp phải tính đến:

Nhu cầu sạc pin

Tải DC trạng thái ổn định

Tải trọng tạm thời (tức thời) tiềm ẩn

4. Tính toán từng bước

(a) Xác định dòng điện sạc

Đối với pin lithium hoặc pin axit chì, sạc dòng điện không đổi thường là 0,1C–0,2C, trong đó C là dung lượng định mức (Ah).

Ví dụ:
Dung lượng pin = 200Ah
Dòng điện sạc = 0,1C = 20A

(b) Tính toán công suất sạc

Điện áp sạc = 2,35V/cell × 110 cell = 258,5V
Công suất sạc = 20A × 258,5V = 5,17kW

(c) Thêm các tải khác

Tải trạng thái ổn định: ví dụ, thiết bị điều khiển/bảo vệ ≈ 1kW

Tải tạm thời: ví dụ, đóng cầu dao điện ≈ 3kW (thời gian ngắn)

(d) Giải trình về Biên độ hiệu quả và an toàn

Hiệu suất bộ sạc (η): thường là 85%

Hệ số biên độ: thường là 20–30%

5. Công thức cuối cùng

P _{bộ sạc} =P _sạc +P _{tải trọng thường xuyên} +P _{tải tạm thời /} η ×(1+lề)

6. Ví dụ tính toán

Trường hợp A: Tải trọng nạp và tải trọng tạm thời không chồng chéo

Công suất sạc = 5,2kW

Tải thường xuyên = 1kW

Tải tạm thời = loại trừ

P=(5.2+1)×1.2/0.85≈8.75 kW⇒chọn bộ sạc 10kW

Trường hợp B: Sạc và tải tạm thời xảy ra đồng thời (trường hợp xấu nhất)

Tải tạm thời = 3kW bao gồm

P=(5.2+1+3)×1.2/0.85≈13.06 kW⇒chọn bộ sạc 15kW

Phần kết luận

Thiết kế cho điều kiện tải tạm thời là điều cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của trạm biến áp. Việc đánh giá thấp nhu cầu đỉnh có thể dẫn đến hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động của hệ thống. Khi tính toán công suất bộ sạc, hãy luôn cân nhắc:

Yêu cầu sạc pin

Tải trọng trạng thái ổn định và tải trọng tạm thời chồng chéo

Biên độ hiệu quả và an toàn

Với những cân nhắc này, bạn có thể đảm bảo hệ thống nguồn DC của mình hoạt động an toàn, hiệu quả và đáng tin cậy, ngay cả trong những đợt tăng điện áp tạm thời.