Khi các máy phát chạy quá tải trong thời gian dài, chúng tạo ra lượng nhiệt quá lớn, làm tăng tốc độ hư hỏng lớp cách điện trong các cuộn dây. Ngay cả khi vận hành ở mức chỉ vượt 10 phần trăm công suất trong nhiều tháng liền cũng có thể rút ngắn tuổi thọ lớp cách điện khoảng một nửa do tổn thương nhiệt xảy ra bên trong. Nhiệt độ cao khiến lớp sơn phủ trên các cuộn dây trở nên giòn theo thời gian, dẫn đến nứt vỡ và cuối cùng gây ra sự cố giữa các vòng dây trong cuộn. Dây dẫn bằng đồng cũng bị ảnh hưởng khi phải chịu các chu kỳ đốt nóng và làm nguội liên tục. Những ứng suất nhiệt lặp lại này làm suy yếu dần dây dẫn, khiến toàn bộ hệ thống kém hiệu quả hơn và dễ gặp sự cố hơn, đặc biệt là vào thời điểm nhu cầu sử dụng điện tăng mạnh nhất. Vì vậy, việc quản lý tải không chỉ quan trọng mà còn cực kỳ cần thiết để duy trì sự ổn định về nhiệt và kéo dài tối đa tuổi thọ của bất kỳ hệ thống máy phát nào.
Khi tải thay đổi nhanh chóng, chúng sẽ bộc lộ các vấn đề về tốc độ phản ứng của Bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR), dẫn đến hiện tượng dao động điện áp vượt ra ngoài phạm vi bình thường ±5%. Một sự gia tăng đột ngột về kilowatt sẽ làm chậm khả năng điều chỉnh của hệ thống, gây ra hiện tượng sụt điện áp, đôi khi giảm xuống dưới 90% giá trị dự kiến. Đây không chỉ đơn thuần là những con số trên màn hình. Khi hiện tượng này xảy ra, các thiết bị thực tế cũng bị ảnh hưởng: các linh kiện điện tử nhạy cảm có thể bị hỏng hóc và động cơ có thể ngừng hoạt động hoàn toàn. Ngược lại, khi nhu cầu tải giảm bất ngờ, chúng ta sẽ chứng kiến hiện tượng tăng điện áp. Những đỉnh điện áp này tạo thêm áp lực cho mọi thiết bị được kết nối vào hệ thống và về lâu dài có thể làm hỏng các vật liệu cách điện. Điều cốt lõi là rõ ràng đối với bất kỳ ai làm việc hàng ngày với hệ thống điện: nếu chúng ta không quản lý đúng cách các biến động tải này, cả máy phát điện lẫn các thiết bị sử dụng nguồn điện từ chúng đều sẽ gặp phải các vấn đề về độ tin cậy trong tương lai không xa.
Các cảm biến nhiệt và rung kết nối thông qua công nghệ IoT theo dõi các máy phát khung hở ở khoảng cách khoảng 500 mili giây, gửi thông tin trực tiếp đến các PLC mà chúng ta đã quen thuộc. Điều gì xảy ra tiếp theo? Các hệ thống thông minh này điều chỉnh lượng nhiên liệu và làm mát dựa trên nhu cầu thực tế của tải, nhờ đó giảm khoảng 40 phần trăm độ trễ khởi động khó chịu so với các phương pháp thủ công truyền thống. Khi nói đến việc duy trì hoạt động ổn định, các bộ điều khiển thích ứng cũng phát huy hiệu quả tuyệt vời. Chúng duy trì mức điện áp trên 90% ngay cả trong các giai đoạn chuyển tiếp phức tạp, giảm thiểu sóng hài có hại và bảo vệ cuộn dây khỏi hư hỏng. Tất cả những phản ứng linh hoạt này giúp các máy phát xử lý các yêu cầu thay đổi mà không gặp khó khăn.
Khi nhu cầu hệ thống tiến gần đến công suất tối đa, các mạch cắt tải tự động sẽ kích hoạt và loại bỏ các tải không thiết yếu khỏi lưới điện trong vòng chưa đầy hai giây. Những thiết bị quan trọng như đèn khẩn cấp và thiết bị y tế sẽ duy trì kết nối vì chúng được xếp ở đầu danh sách ưu tiên mà chúng tôi thiết lập từ trước. Mục đích chính của hệ thống này là ngăn chặn toàn bộ hệ thống sập do quá tải, đồng thời còn giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu — từ khoảng 15 đến thậm chí 22 phần trăm khi sự cố mất điện kéo dài hàng ngày. Xét trên các ứng dụng thực tế tại các nhà máy và xí nghiệp, kiểu quản lý tải thông minh này giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động của máy phát điện — khoảng 57% theo các bài kiểm tra thực địa. Điều này chủ yếu xảy ra do hệ thống ngăn được các phản ứng dây chuyền nguy hiểm, nơi một bộ phận quá nhiệt có thể gây ra liên tiếp các sự cố trong toàn bộ hệ thống.
Các bộ máy phát kiểu khung hở phải được giảm công suất khi hoạt động vượt quá điều kiện tiêu chuẩn. Ở độ cao trên 1.000 mét, không khí loãng làm giảm hiệu suất động cơ, dẫn đến mất tới 3% công suất cho mỗi lần tăng 300 mét, theo hướng dẫn ISO 8528. Nhiệt độ môi trường trên 40°C yêu cầu giảm công suất 1–2% cho mỗi lần tăng 5,5°C để tránh quá nhiệt.
Khi có các tải phi tuyến như bộ điều khiển tần số biến đổi, chúng thường gây ra các vấn đề về méo hài. Dòng điện vượt quá 10% Tổng độ méo hài (THD) thực tế sẽ phát sinh nhiệt dư thừa bên trong các cuộn dây. Điều này có nghĩa là các kỹ sư thường phải giảm công suất hệ thống từ khoảng 5% đến 15% chỉ để tránh làm hỏng lớp cách điện. Điều gì xảy ra khi mọi người bỏ qua tất cả những điều này? Các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ hỏng hóc tăng thêm khoảng 27% đối với các hệ thống chưa được điều chỉnh đúng cách. Đối với bất kỳ ai nghiêm túc về quản lý điện năng, việc tính toán công suất kW một cách chính xác cần phải tính đến các yêu cầu giảm công suất cụ thể tại hiện trường. Nếu không, mong đợi thiết bị hoạt động trơn tru nhiều năm liền khi phải chịu những tác động như vậy là quá sức đối với thiết bị.
EN