Việt Nam chế tạo thành công máy biến áp nguồn 3 pha 500kV-467MVA
Ngày 16/12/2024, nhân dịp kỷ niệm 70 năm ngày truyền thống ngành Điện lực Việt Nam, Tổng công ty Thiết bị điện Đông Anh (EEMC) đã tổ chức Lễ xuất xưởng và gắn biển công trình "Thiết kế, chế tạo máy biến áp 500kV - 3x300MVA".
Đây là máy biến áp 500kV có công suất lớn nhất trên lưới điện truyền tải Việt Nam, đưa Việt Nam trở thành quốc gia đầu tiên và duy nhất tại Đông Nam Á hiện nay, cũng như một trong số ít quốc gia trên thế giới chế tạo được máy biến áp 500kV với công suất lớn như vậy.
Thành công này đồng thời đánh dấu kỷ lục của Việt Nam trong ngành thiết bị điện. Trước đó nhiều năm, EEMC từng sản xuất máy biến áp 500kV nhưng chỉ là máy biến áp 1 pha và là dòng máy truyền tải.
Tới năm 2019, công ty đã chủ động hợp tác quốc tế, thiết kế và chế tạo thành công máy biến áp đầu cực nhà máy điện ba pha 500kV-467MVA nặng 420 tấn, tạo tiền đề cho việc chế tạo máy biến áp 500kV-3x300MVA.
Thành công này đồng thời đánh dấu kỷ lục của Việt Nam trong ngành thiết bị điện.
Từ 500kV-467MVA tới 500kV-3x300MVA: Những "Quái vật công nghệ"
Rất ít quốc gia trên thế giới có công nghệ chế tạo dòng máy biến áp nguồn 3 pha điện áp siêu cao áp công suất lớn.
Do đó, khi được giao trọng trách quan trọng vào năm 2015 để chế tạo máy biến áp 500kV-467MVA, EEMC đã quyết định ký kết hợp đồng tư vấn với đơn vị thiết kế, giám sát thi công và chuyển giao công nghệ đến từ Nga. Đơn vị này tham gia việc thẩm định thiết kế, giám sát thi công và đánh giá sản phẩm trong quá trình thí nghiệm.
Ngoài ra, công ty đã đầu tư trang bị các phần mềm mô phỏng điện từ trường, mô phỏng tính toán ngắn mạch và các phần mềm vẽ 3D. Theo Bộ Công Thương, EEMC đã đầu tư hơn 100 tỷ cho hệ thống thí nghiệm, hệ thống máy quấn dây, máy cắt tôn silic CNC để kịp thời hoàn thiện và đáp ứng tiến độ chế tạo - sản xuất máy biến áp nguồn 3 pha 500kV-467MVA.
Do đây là lần đầu tiên EEMC sản xuất máy biến áp nguồn 3 pha điện áp 500kV công suất lớn như vậy nên đội ngũ kỹ sư của công ty thận trọng trong từng công đoạn.
Máy biến áp nguồn 3 pha 500kV-467MVA "made in Vietnam" siêu to, khổng lồ, nặng tổng cộng 420 tấn. Ảnh: Bộ Công Thương
Kỹ sư Nguyễn Quang Tuệ - Trưởng Ban Thiết kế EEMC, đồng thời là 1 trong 10 cán bộ kỹ sư được giao trọng trách trong dự án cho biết, khoảng thời gian thiết kế - chế tạo máy biến áp nguồn 3 pha 500kV-467MVA có thể gọi là "những tháng ngày lịch sử", bởi đây là một chiếc máy biến áp thuộc thể loại "hàng khủng" mà họ chưa từng gặp trong thực tế.
Mọi công đoạn thiết kế được tiến hành cẩn thận từng li từng tí trên nguyên tắc "chỉ có đúng hoặc sai". Thành công hiện nay còn đạt được thông qua những tranh cãi nảy lửa, vô số phép thử, những sai số và cả những lần thất bại.
Tới tháng 6/2019, máy biến áp 500kV-467MVA đã hoàn thành tất cả các hạng mục thí nghiệm theo chương trình thí nghiệm đã được phê duyệt. Và đến ngày 13/9/2019, sản phẩm chính thức được xuất xưởng, tạo nên kỳ tích của ngành thiết bị điện Việt Nam.
Trong khi đó, với máy biến áp 500kV-3x300MVA, nhóm 20 kỹ sư của EEMC đã phải "giải rất nhiều bài toán khó" khi được giao nhiệm vụ chế tạo từ năm 2019. Mẫu máy này có trọng lượng khoảng 260 tấn, độ cao tương đương ngôi nhà 3 tầng có diện tích trên 70m2.
Theo kỹ sư Nguyễn Quang Tuệ, trong suốt 5 năm, giai đoạn đau đầu nhất, quyết định lớn nhất sự thành – bại của toàn bộ dự án là khâu thiết kế và thẩm định tiến hành song song.
Máy biến áp 500kV-3x300MVA có trọng lượng khoảng 260 tấn, độ cao tương đương ngôi nhà 3 tầng có diện tích trên 70m2. Ảnh: EEMC
Liên tục vẽ thiết kế rồi "kiểm thử" trên phần mềm mô phỏng, cùng đánh giá với các chuyên gia nước ngoài, làm lại nếu chưa đạt yêu cầu… Toàn bộ quá trình này kéo dài tới 1,5 năm, từ cuối năm 2022 đến giữa 2024 mới hoàn tất.
Một cái khó nữa là "không có khuôn mẫu nào để tham khảo". Toàn bộ nhóm 20 kỹ sư phải tự mày mò, tìm hiểu và nghiên cứu từ rất nhiều nguồn khác nhau. Đây cũng là lần đầu tiên nhóm kỹ sư này của EEMC tham gia vào một dự án quan trọng và có độ khó cao đến như vậy.
Sau khâu thiết kế, công tác mô phỏng thực tế cũng khó khăn không kém bởi công đoạn này tiềm ẩn những rủi ro nhất định.
"Phải tính toán làm sao để đảm bảo an toàn ở tất cả các hệ số. Bởi vì đó là siêu cao áp, nếu xảy ra sự cố thì sẽ gây ra nguy cơ rất lớn đối với lưới điện" – Trang tin của tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) dẫn lời anh Tuệ nói.
Theo nghiên cứu "Challenges in Design and Manufacturing of High Voltage Power Transformers" đăng tải trên ScienceDirect - cơ sở dữ liệu trực tuyến cung cấp quyền truy cập vào các tài liệu khoa học, quá trình chế tạo máy biến áp 500kV công suất lớn ẩn chứa nhiều thách thức.
Ví dụ, điện áp cao (như 500kV) đòi hỏi vật liệu cách điện có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt và chống phóng điện tốt. Việc lựa chọn và xử lý vật liệu cách điện (như dầu biến áp, giấy cách điện, hoặc vật liệu tổng hợp) đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất. Lõi thép cũng phải có độ từ thẩm cao và tổn thất từ trễ thấp để giảm thiểu tổn thất năng lượng.
Ở điện áp cao, việc phân bố điện trường đồng đều là rất khó khăn. Vì vậy, thiết kế máy biến áp phải đảm bảo không có điểm tập trung điện áp gây ra phóng điện cục bộ. Ngoài ra, máy biến áp loại này phải chịu được lực điện từ lớn và rung động trong quá trình vận hành.
Quy trình sản xuất máy biến áp 500kV công suất lớn còn đòi hỏi độ chính xác cao trong việc quấn dây, lắp ráp lõi và xử lý vật liệu cách điện. Đây cũng là công trình đòi hỏi chi phí vật liệu - công nghệ cao, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc tế.
Lễ xuất xưởng và gắn biển công trình “Thiết kế, chế tạo máy biến áp 500kV-3x300MVA” ngày 16/12/2024
"Cơ hội vàng" để vươn ra toàn cầu
Nói về việc thiết kế, chế tạo thành công MBA 500kV-3x300MVA, đại diện EEMC cho biết, thành công này là tiền đề để công ty nghiên cứu phát triển sản phẩm mới như biến dòng điện, biến điện áp, kháng điện 500kV, trạm GIS cách điện bằng khí sạch, dao cách ly… góp phần nội địa hóa các thiết bị điện chính trên lưới điện Việt Nam.
Theo Quy hoạch điện VIII, giai đoạn 2021 - 2030, Việt Nam sẽ xây dựng mới 49.350MVA trạm biến áp 500kV và 12.300km đường dây 500kV. Định hướng giai đoạn 2031 - 2050, xây dựng mới 90.900MVA trạm biến áp 500kV và 9.400 - 11.152km đường dây 500kV.
Ước tính tổng vốn đầu tư phát triển lưới điện truyền tải tương đương khoảng 14,9 tỷ USD cho giai đoạn 2021 - 2030; và khoảng 34,8-38,6 tỷ USD giai đoạn 2031 - 2050.
Đáng lưu ý, không chỉ dừng lại ở việc cung cấp thiết bị trong nước. Theo Báo Công Thương, năm 2024, EEMC dã có hợp đồng đầu tiên xuất khẩu máy biến áp 70MVA 132kV sang Australia.
Trước đó, theo nhà phân tích chuỗi cung ứng cấp cao tại Công ty Tư vấn năng lượng Rystad Energy, tình trạng thiếu hụt máy biến áp toàn cầu sẽ kéo dài ít nhất đến năm 2026.
Chưa hết, tờ Financial Times tháng 11/2024 dẫn lời nhà sản xuất máy biến áp lớn nhất thế giới Hitachi Energy cảnh báo, ngành công nghiệp sản xuất máy biến áp đang "quá tải" và không đủ khả năng đáp ứng kịp nhu cầu thiết bị lưới điện tăng vọt.
Nhu cầu nâng cấp lưới điện ngày nay càng gia tăng bắt nguồn từ sự mở rộng của các trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo (AI) và sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng tái tạo, khiến các nhà sản xuất máy biến áp đang phải nỗ lực tăng sản lượng để đáp ứng.
Tuy nhiên, bối cảnh này cũng đồng thời mở ra cơ hội "vàng" cho các nhà sản xuất máy biến áp, trong đó có EEMC nói riêng và ngành công nghiệp thiết bị điện của Việt Nam nói chung để vươn ra toàn cầu.