Nghiên cứu đánh giá đặc tính làm việc của dầu cách điện nguồn gốc thực vật Envirotemp FR3 trong máy biến áp phân phối Việt Nam

 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 22
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA 
DẦU CÁCH ĐIỆN NGUỒN GỐC THỰC VẬT ENVIRONTEMP FR3 
TRONG MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI VIỆT NAM 
EVALUATION OF INSULATION OIL ENVIRONTEMP3 IN DISTRIBUTION TRANSFORMER IN VIET NAM 
 Nguyễn Nhất Tùng*, Nguyễn Đức Quang 
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày các nghiên cứu, thí nghiệm đánh giá đặc tính của dầu 
máy biến áp có nguồn gốc thực vật, cụ thể là dầu Envirotemp FR3, trong điều 
kiện vận hành thực tế của máy biến áp phân phối tại Việt Nam. Các thí nghiệm
theo tiêu chuẩn quốc tế, bao gồm: thí nghiệm điện áp đánh thủng, tổn thất 
điện môi, trị số axit, axit-bazơ hòa tan trong nước, hàm lượng nước trong dầu, 
nhiệt độ chớp cháy, tạp chất cơ học, hàm lượng khí hòa tan và các thí nghiệm 
thực tế với máy biến áp. 02 mẫu dầu được thí nghiệm là dầu khoáng ГK của 
Nga đang sử dụng tại Nhà máy Thủy điện Hòa Bình và dầu thực vật Envirotemp 
FR3. Các nghiên cứu mô phỏng đáp ứng của 02 loại dầu trên trong máy biến áp 
phân phối thực tế được thực hiện ở các nội dung tiếp theo. Các kết quả thí
nghiệm và tính toán cho phép rút ra một số đánh giá quan trọng trong việc 
kiểm chứng đặc tính của dầu có nguồn ngốc thực vật khi áp dụng trong máy 
biến áp phân phân phối tại Việt Nam. 
Từ khóa: Dầu cách điện máy biến áp, thí nghiệm tiêu chuâ ̉n IEC, dầu nguồn 
gốc thực vật, Envirotemp FR3, dầu khoáng ГK, mô phỏng máy biến áp phân phối. 
ABSTRACT 
The paper presents a detailed study in reviewing and assessing the practical 
properties of transformer vegetable oil, namely Envirotemp FR3 oil, under actual 
operating conditions of distribution transformer in Vietnam. The experiments are 
performed according to IEC standards, including breakdown voltage test, 
dielectric loss, acid value, water-soluble acid-base, water content in oil, flash 
point fire, mechanical impurities, dissolved gas content and experiments with 
power transformer. Samples of experimental oil are Russian-produced ГK 
mineral oil currently used at Hoa Binh Hydropower Plant and Envirotemp FR3 oil. 
The final part of paper presents a simulation calculation when two comparable 
oils are used in an actual distribution transformer. Experimental and simulation 
results allow us to draw some important assessments in verifying the properties 
of vegetable oils when applied for the transfomermer in Vietnam. 
Keywords: Transformer-insulated oils, IEC standard experiments, vegetable 
origin oils, Envirotemp FR3, ГK mineral oil, simulation of distribution transformers. 
Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học Điện lực 
*Email: nhattung.nguyen@gmail.com 
Ngày nhận bài: 10/4/2020 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 20/6/2020 
Ngày chấp nhận đăng: 24/6/2020 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hiện nay, hầu hết máy biến áp (MBA) cấp phân phối và 
truyền tải đều được cách điện bằng dầu khoáng. Tuy nhiên, 
điểm hạn chế của dầu khoáng là khả năng phân hủy thấp và 
gây ô nhiễm khi xảy ra sự cố làm thoát dầu ra môi trường. 
Nguyên nhân dầu khoáng gây ra sự ô nhiễm môi trường 
là do thành phần có các gốc Hydrocarbon và một số chất 
phụ gia làm tăng độ bền điện và độ bền oxy hóa [1]. Để 
khắc phục nhược điểm này, nhiều loại dầu sinh học có 
nguồn gốc từ thực vật, sản sinh ra lượng khí CO2 trong quá 
trình phân hủy hầu như không đáng kể, trong khi với dầu 
khoáng, lượng khí này sinh ra sẽ cao hơn nhiều lần [2-4]. 
Nhiều hãng sản xuất MBA lớn trên thế giới đã áp dụng 
dầu có nguồn gốc tự nhiên Biotemp cho các dòng máy biến 
áp phân phối (Toshiba, Cooper, Eaton,,) điều mà còn khá 
mới mẻ với các doanh nghiệp sản xuất MBA tại Việt Nam. Do 
đó, việc nghiên cứu ứng dụng loại dầu thực vật này với các 
sản phẩm MBA của Việt Nam là một yêu cầu cấp thiết. 
Bài báo trình bày nghiên cứu chi tiết trong việc xem xét, 
đánh giá đặc tính thực tế của dầu biến áp có nguồn gốc 
thực vật, cụ thể là Envirotemp FR3 trong điều kiện vận 
hành thực tế tại MBA phân phối của Việt Nam. Sự kết hợp 
giữa thí nghiệm thực tế và mô phỏng bằng máy tính đã cho 
ra những kết quả khả quan về việc áp dụng loại dầu này tại 
Việt Nam. 
2. DẦU MÁY BIẾN ÁP CÓ NGUỒN GỐC THỰC VẬT 
Envirotemp FR3 là chất lỏng cách điện có nguồn gốc 
este tự nhiên được làm từ dầu thực vật, thân thiện với môi 
trường [3-6]. Đặc tính nổi bật của loại dầu này là dễ dàng 
phân hủy sinh học và không độc tính. Ngoài ra, loại dầu này 
có đặc tính ưu việt về độ chịu lửa, độ ổn định nhiệt cao và 
tính năng cách điện, cụ thể như sau: 
- Có khả năng phân hủy đến 99%, đạt yêu cầu của quy 
định về môi trường, không phải là rác thải nguy hại. 
- Nhiệt độ chớp cháy cao, áp suất hình thành thấp khi 
xảy ra sự cố hồ quang, làm giảm rủi ro cháy nổ biến thế. 
- Khả năng giữ ẩm cao của dầu sinh học giúp giấy cách 
điện có tốc độ lão hóa chậm hơn. 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 23
- Hiệu quả truyền nhiệt tốt hơn dầu khoáng. 
- Khả năng tái tạo sau sử dụng bằng các biện pháp 
dùng phụ gia có sẵn trong cuộc sống. 
- Tuổi thọ tương đương với dầu khoáng. 
Trong các nội dung tiếp theo, các đặc tính của dầu máy 
biến áp này sẽ được nghiên cứu và phân tích bằng thí 
nghiệm thực tế kết hợp với mô phỏng máy tính. 
3. THÍ NGHIỆM DẦU CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP 
3.1. Các thí nghiệm kiểm chứng đặc tính của dầu máy 
biến áp 
Đối với các loại dầu được sử dụng làm vật liệu cách 
điện, các yêu cầu cơ bản gồm có tính cách điện, tính tản 
nhiệt, tính chống ăn mòn và oxy hoá dầu [6]. Các tính chất 
này được đảm bảo bằng các tham số đo lường theo tiêu 
chuẩn quốc tế với mỗi loại dầu [7-17] (bảng 1). 
Bảng 1. Các tiêu chuẩn quốc tế với các loại dầu cách điện 
Dầu khoáng Dầu ester tự nhiên 
IEC 60296-4.0 - 2012-02 - Chất lỏng 
cho ứng dụng kỹ thuật điện - Một số 
loại dầu khoáng cho MBA và máy cắt 
[2] 
IEC 62770-1.0 - 2013-11 - Chất lỏng 
cho ứng dụng kỹ thuật điện - Một số 
loại dầu ester tự nhiên cho MBA và 
các thiết bị điện tương tự [4] 
ASTM D 3487-09 - Tiêu chuẩn đặc 
tính kỹ thuật đối với dầu khoáng sử 
dụng trong thiết bị điện [3] 
ASTM D 6871-03-2008 - Tiêu chuẩn 
đặc tính kỹ thuật đối với dầu ester tự 
nhiên sử dụng trong thiết bị điện [5] 
IEEE STD C57.106-2006 - IEEE Hướng 
dẫn sử dụng và bảo dưỡng dầu các 
điện trong thiết bị [16] 
IEEE STD C57.147-2008 - IEEE Hướng 
dẫn sử dụng và bảo dưỡng dầu ester 
tự nhiên trong MBA [17] 
Hai loại dầu được thí nghiệm đối chứng là các loại dầu 
mới: Dầu FR3 - dầu có nguồn gốc từ đậu nành và dầu 
khoáng ГK, đang được sử dụng trong các MBA của Nhà máy 
Thuỷ điện Hoà Bình. 
3.1.1. Các thí nghiệm tính chất điện 
Đặc tính điện quan trọng nhất của dầu MBA là điện áp 
đánh thủng [8] và tổn thất điện môi tg. Sơ đồ thí nghiệm 
và kết quả được thể hiện trên hình 1, 2. 
Với kết quả về điện áp đánh thủng, hình 2a, dầu thực 
vật Envirotemp FR3 có khả năng cách điện cao hơn so với 
dầu máy biến áp ГK, dầu khoáng thông thường. Theo tiêu 
chuẩn [3], giá trị này không được nhỏ hơn 35kV/cm. Như 
vậy, với quan điểm quan trọng nhất về khả năng cách điện, 
dầu thực vật Envirotemp FR3 đã cho thấy tính khả thi và ưu 
điểm trong việc sử dụng làm vật liệu cách điện thay thế cho 
các loại dầu khoáng khác. 
Thí nghiệm đo tổn thất điện môi tg, đại lượng đặc 
trưng cho sự chất lượng cách điện của điện môi, có ảnh 
hưởng rất nhiều bởi độ gia nhiệt của mẫu thí nghiệm, hình 
1b. Kết quả thí nghiệm, hi ̀nh 2b, cho thấy tổn thất điện môi 
của dầu Envirotemp FR3 lớn hơn khá nhiều so với dầu 
khoáng thường; giá trị này cũng lớn hơn rất nhiều so với 
giá trị do nhà sản xuất cung cấp (~0,02) [18]. So sánh với 
tiêu chuẩn [19] , tg < 1,5%, thì kết quả vẫn trong phạm vi 
cho phép đối với việc áp dụng cho các máy biến áp phân 
phối có điện áp từ 110kV trở xuống. Có 02 giả thiết giải 
thích cho kết quả thí nghiệm, đó là : 
- Đây là kết quả thường thấy khi tiến hành thí nghiệm 
với các dầu được đánh giá là quá mới (mới chế tạo) và cần 
có thời gian ổn định [18]. Ngoài ra, rất nhiều nghiên cứu 
cũng đã chỉ rõ nhiệt độ có yếu tố ảnh hưởng rất nhiều đến 
tổn hao điện môi của loại dầu thực vật, giá trị có thể tăng 
rất nhiều lần nếu vượt quá 100oC [20]. 
- Sự phân huỷ của loại dầu thực vật cao khi để tiếp xúc 
với không khí, phần nào điều này đã xảy ra trong quá trình 
đong rót, vận chuyển từ nhà máy đến phòng thí nghiệm. 
a) 
b) 
Hình 1. Các thí nghiệm đặc tính cách điện dầu MBA 
a) Thí nghiệm điện áp đánh thủng và máy đo Portatest A2 
b) Thí nghiệm tổn thất điện môi tgδ và máy đo 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 24
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
a) 
b) 
Hình 2. Kết quả thí nghiệm các đặc tính điện dầu MBA của dầu Envirotemp 
FR3 và dầu khoáng ГK: a) Kết quả đo điện áp đánh thủng; b) Kết quả đo tổn hao 
điện môi tg 
3.1.2. Các thí nghiệm đặc tính hoá học 
Các thí nghiệm hoá học đối chứng với 02 loại dầu được 
thực hiện với các hạng mục: thí nghiệm trị số axit, thí 
nghiệm axit-bazơ hoà tan, tạp chất cơ học, hàm lượng khí 
hoà tan và hàm lượng nước trong dầu. Các thí nghiệm được 
tiến hành theo các tiêu chuẩn [10, 11] với kết quả thể hiện 
trên hình 3. 
Về cơ bản, lượng axit có trong dầu cao, hình 3a, là điều 
không mong muốn đối với các vật liệu thể rắn có trong 
MBA. Tuy nhiên, giá trị trị số axit đo được vẫn nằm trong 
tiêu chuẩn IEC dùng cho MBA [16, 17], ở giá trị yêu cầu < 
0,6 mgKOH/kg. Ngoài ra, loại axit trong dầu FR3 (dầu tự 
nhiên) có dạng chuỗi dài và kém nguy hại hơn so với axit 
chuỗi ngắn của dầu khoáng. Điều này đã được rất nhiều 
nghiên cứu trên thế giới chỉ ra khi so sánh về mức độ hư 
hỏng theo thời gian của các vật liệu cách điện thể rắn (giấy 
cách điện) khi ngâm trong dầu Envirotemp FR3 và dầu 
khoáng thông thường [21]. 
Kết quả về hàm lượng nước tan trong dầu, hình 3b, cho 
thấy có giá trị cao hơn gấp 2 lần so với dầu khoáng ГK. Đây 
là một yếu tố có lợi cho loại dầu này vì tránh được việc hình 
thành các hạt nước trong dầu do khả năng tan của nước 
trong dầu cao. Ngoài ra, tính giữ ẩm còn giúp loại dầu này 
có lợi thế trong việc bảo quản, tăng tuổi thọ giấy cách điện 
[22-23]. 
a) 
b) 
Hình 3. Kết quả thí nghiệm các đặc tính hoá học dầu MBA của dầu 
Envirotemp FR3 và dầu khoáng ГK: a) Kết quả đo trị số axit; b) Kết quả đo hàm 
lượng nước 
Các thí nghiệm khác, như hàm lượng axit-bazơ hoà tan 
theo tiêu chuẩn, tạp chất trong dầu, hàm lượng khí hoà tan 
[11-15], đều cho các kết quả tốt, tương đương với dầu 
khoáng ГK. 
3.1.3. Các thí nghiệm vật lý của dầu cách điện 
a) 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 25
b) 
Hình 4. Thí nghiệm đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín (oC) với dầu Envirotemp 
FR3 và dầu khoáng ГK theo tiêu chuẩn ASTM D93 [13] 
Thí nghiệm nhiệt độ chớp cháy cốc kín [13] là hạng mục 
kiểm tra để đánh giá mức độ phân hủy của dầu cách điện 
dưới tác động của nhiệt độ, tạo ra hỗn hợp hơi dễ cháy. Chỉ 
tiêu này xác định tính an toàn về cháy nổ cho các thiết bị 
điện chứa dầu trong quá trình vận hành, tiêu chuẩn thí 
nghiệm ASTM D93. 
Hình 4 thể hiện rõ nhiệt độ chớp cháy cốc kín của dầu 
nguồn gốc thực vật Envirotemp FR3 cao gấp khoảng 1,7 lần 
so với dầu khoáng ГK. Điều này cho thấy mức nhiệt để phân 
hủy dầu cách điện Envirotemp FR3 tạo ra hỗn hợp hơi dễ 
cháy cao hơn so với dầu khoáng. Nói cách khác dầu 
Envirotemp FR3 có khả năng chống cháy cao, an toàn hơn 
khi xảy ra sự cố. Đây có thể nói là ưu điểm quan trọng của 
loại dầu này, giúp cho các quá trình quá độ gây ra nhiệt độ 
cao trong MBA chống lại sự cháy nổ sự cố. 
3.2. Thí nghiệm dầu với MBA phân phối Việt Nam 
Để đánh giá tổng thể hiệu quả dầu thực vật, các thí 
nghiệm xuất xưởng cũng như thí nghiệm về hiệu suất năng 
lượng với MBA được thực hiện tại Công ty Thiết bị điện 
Đông Anh (EEMC) [24], với MBA sử dụng 180kVA, 35/0,4kV. 
Hai loại dầu được thử nghiệm cùng trong các thí nghiệm 
này là dầu khoáng ESTran 4 do Công ty Thiết bị điện Đông 
Anh sử dụng và mẫu FR3. Với mỗi loại dầu, MBA dùng thí 
nghiệm cần được đưa vào dây truyền sản xuất để đổ đầy 
các loại dầu cần thí nghiệm, để ổn định dầu trước khi đem 
ra thí nghiệm. 
Đối với các thí nghiệm cơ bản về điện trở, mức cách 
điện, điện áp các cuộn dây đều cho các kết quả tương 
đồng, nằm trong yêu cầu chất lượng của công ty. 
Các kết quả thí nghiệm không tải và ngắn mạch thể 
hiện trên bảng 2 cho thấy hiệu quả của loại dầu thực vật 
Envirotemp FR3 có chất lượng tương đương, thậm chí tốt 
hơn so với dầu khoáng thường. 
Về hiệu suất năng lượng trong MBA được xác định theo 
công thức [25]: 
E% =
0,5. S
0,5. S + 0,25. P + P
Trong đó: 
E50% - hiệu suất tính bằng phần trăm của MBA ở 50% 
phụ tải và ở hệ số công suất bằng 1; 
S - công suất danh định của MBA phân phối tính bằng 
kVA; 
Pk - tổn hao có tải của MBA phân phối, tính bằng kW; 
Po - tổn hao không tải của MBA phân phối, tính bằng kW. 
Kết quả tính toán E50% phải được hiệu chỉnh về nhiệt độ 
chuẩn là 75oC theo TCVN 6306-1-2015 (IEC 60076-1) [26]. 
Bảng 2. Kết quả các thí nghiệm xuất xưởng và hiệu suất năng lượng 
Danh mục MBA sử dụng dầu khoáng 
MBA sử dụng 
dầu FR3 
Io (%) 
Po (W) 
0,32 
136,5 
0,31 
136,2 
Uk1 (%) 
Pk1 (W) 
5,12 
837,5 
5,11 
835,0 
Hiệu suất năng lượng E50% (%) 98,6354 98,6390 
Như vậy dầu thực vật Envirotemp FR3 thoả mãn đầy đủ 
các tiêu chuẩn cần có của MBA phân phối. 
Các thí nghiệm phát nhiệt được thực hiện nhằm đánh 
giá mức độ tăng nhiệt trong vận hành của loại dầu mới này, 
bằng cách cung cấp cho MBA nguồn điện để có dòng điện 
chạy trong các cuộn dây phía cao áp và hạ áp ở giá trị định 
mức. Việc đo nhiệt độ của MBA, 1 tiếng 1 lần, được thực 
hiện đến khi nhiệt độ MBA đạt đến trạng thái bão hoà. Mỗi 
loaị dầu được tiến hành đo 03 lần khác nhau, để đảm bảo 
các kết quả thể hiện có tính chính xác cao. 
Từ bảng 3 có thể thấy, mức độ tăng nhiệt của loại dầu 
Envirotemp FR3 trong nhiều trường hợp còn tốt hơn so với 
một số loại dầu khoáng thông thường vẫn được sử dụng 
trong MBA, mức tăng 23,5oC so với 26oC). 
Như vậy, các thử nghiệm loại dầu thực vật mới 
Envirotemp FR3 với MBA phân phối tại Việt Nam đều cho 
thấy sự thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật cần thiết và đảm bảo 
chất lượng trong vận hành. 
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm phát nhiệt trong MBA với dầu FR3 và dầu 
khoáng ГK 
TT Thời gian 
Nhiệt 
độ môi 
trường 
Nhiệt 
độ lớp 
dầu 
trên 
Nhiệt 
độ vị 
trí 
giữa 
MBA 
Nhiệt 
độ 
cánh 
bên 
cao áp 
Nhiệt 
độ 
cánh 
bên 
hạ áp 
Nhiệt 
độ cuộn 
dây cao 
áp pha 
B 
Nhiệt 
độ cuộn 
dây hạ 
áp pha 
b 
Thí nghiệm với dầu Envirotemp FR3 
Ban đầu 1 8h30 26,00 26,30 26,50 26,50 26,50 26,90 26,50 
Bão hoà 1 16h30 26,00 48,50 45,00 48,10 46,80 49,50 49,50 
Ban đầu 2 9h15 25,00 25,30 25,50 25,50 25,50 25,90 25,50 
Bão hoà 2 17h15 25,00 47,50 44,00 47,10 45,80 48,50 48,50 
Thí nghiệm với dầu khoáng ESTran 4 
Ban đầu 1 8h30 20,00 21,50 21,50 21,50 21,50 21,50 21,50 
Bão hoà 1 16h30 20,00 45,00 43,00 45,00 44,50 46,10 46,00 
Ban đầu 2 8h00 22,00 23,50 23,50 23,50 23,50 23,50 23,50 
Bão hoà 2 16h00 22,00 47,00 45,00 47,00 46,50 48,10 48,00 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 26
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
4. MÔ PHỎNG KHẢ NĂNG TRUYỀN NHIỆT CỦA DẦU 
ENVIRONTEMP FR3 
Mô hình phần tử hữu hạn được xây dựng để mô phỏng 
tính toán phân bố năng lượng, tổn thất năng lượng trong 
MBA trong hai trường hợp sử dụng dầu khoáng và dầu 
thực vật nghiên cứu. Đối tượng mô phỏng là MBA 35/0,4kV, 
công suất 180kVA, đang được sử dụng vận hành thực tế. 
Phương pháp nghiên cứu sử dụng là phương pháp 
phần tử hữu hạn [27], đây là phương pháp số gần đúng để 
giải các bài toán được mô tả bằng các phương trình vi phân 
đạo hàm riêng trên miền xác định có hình dạng và điều 
kiện biên bất kỳ mà nghiệm chính xác không thể tìm được 
bằng phương pháp giải tích. 
4.1. Đối tượng nghiên cứu 
Máy biến áp nghiên cứu là máy sử dụng trong thí 
nghiệm, mục 3.2, loại ba pha ba trụ, được làm mát bằng 
dầu. Mạch từ của MBA được làm bằng thép kỹ thuật điện, 
độ từ thẩm µr = 1000, có kích thước lần lượt dài - cao - dày 
lần lượt là 103,625x66,5x22cm. 
Tại mỗi pha của MBA, dây quấn được quấn kiểu đồng 
tâm, cuộn dây hạ áp ở trong và cao áp ở ngoài. Dây quấn 
được làm bằng đồng, độ dẫn điện σ = 59,6MS/m. Chiều dày 
quấn của cuộn hạ áp và cao áp quanh trụ lần lượt là 1cm và 
3cm. Giữa 2 cuộn dây có lớp giấy cách điện dày 0,5cm. 
Khoảng cách ngắn nhất trong lớp dầu MBA phân cách giữa 
các pha là d = 34mm. 
Hình 5. Cấu hình và mô hình phần tử hữu hạn của MBA ba pha 35/0,4kV -
180kVA nghiên cứu 
Hình 5 biểu diễn mô hình MBA nghiên cứu sau khi phân 
rã để giải bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng 
công cụ số FEMM (Finite Element Method Magnetics). Cấu 
hình kích thước của mạch từ, vị trí bối dây, độ dày các bối 
dây được mô phỏng, tính toán theo thiết kế thật của máy. 
Nghiên cứu trong bài báo không xét đến sự già hóa 
cũng như biến đổi theo thời gian của vật liệu. Bài toán điện 
trường tĩnh (electrostatic) được tính toán với hai trường 
hợp tương ứng: sử dụng (hằng số điện môi) dầu khoáng 
(εr = 2,2) và sử dụng đầu Envirotemp FR3 (εr = 3,5). 
4.2. Kết quả mô phỏng 
a) Cấu hình ban đầu d = 34mm 
b) Cấu hình thay đổi d = 60mm 
Hình 6. Phân bố điện thế trong MBA và năng lượng tích trữ trong dầu 
Hình 6a biểu diễn phân bố điện thế trong MBA khi sử 
dụng dầu Envirotemp FR3 tại thời điểm xét t0 khi đặt vào 
pha A điện áp cực đại V0 trong khi điện áp pha B và C là: 
-0,5V0. Để đánh giá tác động khi thay tế dầu cách điện, dựa 
vào mô hình phần tử hữu hạn vừa thành lập, năng lượng 
tích trữ trong dầu MBA được xác định trong hai trường hợp: 
sử dụng dầu khoáng và dầu Envirotemp FR3. 
Bảng 4. Năng lượng tích trữ trong dầu với cấu hình d = 34mm 
 Dầu khoáng Dầu FR3 
W (Joules) 0,01146 0,01813 
Dựa vào kết quả mô phỏng tính toán (bảng 4), ta nhận 
thấy với cùng điều kiện thí nghiệm: nếu sử dụng dầu 
Envirotemp FR3 sẽ thu được năng lượng tụ trong dầu lớn 
hơn (58,20%) so với trường hợp dùng dầu khoáng thông 
thường. Đây là yếu tố không có lợi, có thể gây phát nóng 
trong dầu. 
Thay đổi độ dày lớp dầu giữa các pha 
Các mô hình mô phỏng được xây dựng khi thay đổi độ 
dày lớp dầu giữa các pha (d) để đánh giá độ thay đổi về 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 27
năng lượng tích trữ trong dầu. Kết quả tính toán trong 
trường hợp sử dụng đầu Envirotemp FR3. Năng lượng tích 
trữ trong lớp dầu được trình bày trong hình 6b và hìình 7. 
No d (mm) Năng lượng tích trữ (Joules) 
1 34 0,01813 
2 40 0,01584 
3 50 0,01399 
4 60 0,01143 
5 65 0,01075 
 Hình 7. Phân bố điện thế trong MBA khi sử dụng dầu FR3 Biotemp với lớp 
dầu giữa các pha thay đổi 
Dựa vào kết quả mô phỏng ta nhận thấy, khoảng cách 
dầu giữa các pha càng tăng thì năng lượng Joules trong 
dầu càng giảm. Khi sử dụng dầu Envirotemp FR3 với 
khoảng cách dầu d = 60mm thì thu được năng lượng trong 
dầu bằng trường hợp sử dụng dầu khoáng ở cấu hình ban 
đầu (d0 = 34mm). 
Như vậy, ngoài những ưu điểm về nhiệt độ chớp cháy, 
điện áp phóng điện,, đã được trình bày trong phần thí 
nghiệm, một trong những nhược điểm phải kể đến của dầu 
thực vật là hằng số điện môi cao, dẫn đến nhiệt độ trong 
dầu có thể tăng cao trong quá trình vận hành. Do đó, để cải 
thiện mức độ tản nhiệt của dầu, việc thiết kế và chế tạo cần 
chú ý đến thay đổi đáng kể kích thước của máy nhằm đạt 
được hiệu quả tốt hơn trong quá trình vận hành. 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo trình bày chi tiết các thí nghiệm theo tiêu chuẩn 
IEC, ASTM với hai mẫu: dầu khoáng ГK và dầu thực vật 
Envirotemp FR3 trong các thử nghiệm thực tế với máy biến 
áp phân phối Việt Nam. Các kết quả thí nghiệm đã chỉ ra ưu 
điểm vượt trội của dầu có nguồn gốc thực vật so với dầu 
khoáng, điển hình như: Điện áp đánh thủng và nhiệt độ 
chớp cháy của dầu Envirotemp FR3 cao hơn, giúp làm giảm 
thiểu rủi ro cháy nổ MBA; Khả năng giữ ẩm của dầu 
Envirotemp FR3 cao hơn giúp giấy cánh điện sử dụng trong 
MBA sẽ có tốc độ lão hóa chậm hơn; Khả năng đáp ứng của 
dầu với MBA phân phối phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Đồng 
thời, các tác giả cũng đã thành lập mô hình phần tử hữu 
hạn tính toán khi sử dụng dầu khoáng và dầu Envirotemp 
FR3 trong một cấu hình MBA thực tế. Kết quả tính toán mô 
phỏng chỉ ra rằng khi sử dụng dầu Envirotemp FR3 nên 
xem xét dãn độ dày lớp dầu giữa các pha lên khoảng 1,76 
lần so với trường hợp sử dụng dầu khoáng. Đây là một lưu 
ý quan trọng trong việc áp dụng dầu FR3 trong thực tế tại 
Việt Nam. 
Việc nghiên cứu thí nghiệm dầu khoáng và dầu 
Envirotemp FR3 có ý nghĩa nhất định trong việc đánh giá 
thực tế việc áp dụng dầu có nguồn gốc thực vật trong MBA 
phân phối tại Việt Nam. Đeièu này sẽ giúp ích cho các 
nghiên cứu tiếp theo như thử nghiệm vận hành MBA thực 
tế với hai loại dầu trong cùng điều kiện tại Việt Nam. 
LỜI CẢM ƠN 
Kết quả nghiên cứu thuộc đề tài KHCN Bộ Công Thương 
năm 2018. Nhóm tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến 
Ông Nguyễn Hải Quân, trưởng phòng công nghệ, EEMC; 
Ông Nguyễn Đức Hạnh và trung tâm thí nghiệm Công ty 
Thuỷ điện Hoà Bình, với sự giúp đỡ quý báu trong quá trình 
thí nghiệm, nghiên cứu về loại dầu thực vật FR3 mới có tại 
Việt Nam. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. TCVN 6608-2010 : Sản phẩm dầu mỏ - phương pháp xác định điểm chớp 
cháy cốc kín bằng thiết bị thử có kích thước nhỏ. 
[2]. IEC 60296-4.0 - 2012-02 - Chất lỏng cho ứng dụng kỹ thuật điện - Một 
số loại dầu khoáng cho MBA và máy cắt. 
[3]. ASTM D 3487-09 - Tiêu chuẩn đặc tính kỹ thuật đối với dầu khoáng sử 
dụng trong thiết bị điện. 
[4]. IEC 62770 -1.0 - 2013-11 - Chất lỏng cho ứng dụng kỹ thuật điện - Một 
số loại dầu ester tự nhiên cho MBA và các thiết bị điện tương tự. 
[5]. ASTM D 6871-03-2008 - Tiêu chuẩn đặc tính kỹ thuật đối với dầu ester 
tự nhiên sử dụng trong thiết bị điện 
[6]. Daniel Martin and Tapan Saha, 2017. Condition Monitoring of Vegetable Oil 
Insulation in In-Service Power Transformers: Some Data Spanning 10 Years. Power 
and Energy Systems, University of Queensland, St. Lucia, QLD 4072, Australia. 
[7]. P.Samuel Pakianathan, 2013. Enhancement of Critical Characteristics of 
Vegetable oil and used Mineral oil of Power Transformer. Department of EEE 
National Engineering College Kovilpatti, Tamilnadu, India. 
[8]. IEC 60156:1995 - Insulating liquids - Determination of the breakdown 
voltage at power frequency - Test method. 
[9]. IEC 60247:2004 - Insulating liquids - Measurement of relative 
permittivity, dielectric dissipation factor (tan d) and d.c. resistivity. 
[10]. IEC 62021-1:2003 - Insulating liquids - Determination of acidity - Part 
1: Automatic potentiometric titration. 
[11]. ASTM D974 - Standard Test Method for Acid and Base Number by 
Color-Indicator Titration. 
[12]. IEC 60814:1997 - Insulating liquids - Oil-impregnated paper and pressboard 
- Determination of water by automatic coulometric Karl Fischer titration. 
[13]. ASTM D93 “Standard Test Methods for Flash Point by Pensky-Martens 
Closed Cup Tester” 
[14]. ASTM D893 - Standard Test Method for Insolubles in Used Lubricating 
Oils. 
[15]. ASTM D3612 - Standard Test Method for Analysis of Gases Dissolved in 
Electrical Insulating Oil by Gas Chromatography. 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 28
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
[16]. IEEE Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil in 
Equipment, IEEE STD. C57.106 - 2006. 
[17]. IEEE Guide for Acceptance and Maintenance of Natural Ester Fluids in 
Transformers, IEEE STD. C57.147 - 2008. 
[18]. Envirotemp FR3 Fluid (www.nttworldwide.com/docs/fr3brochure.pdf). 
[19]. IEC 60247:2004 - Insulating liquids - Measurement of relative 
permittivity, dielectric dissipation factor (tan d) and d.c. resistivity. 
[20] .T.A. Prevost, 2006. Dielectric Properties of Natural Esters and Their 
Influence on Transformer Insulation System Design and Performance - An Update. 
IEEE Power Energy Soc. (PES) Transmission and Distribution Conf. Exhibition, pp. 
30-34. 
[21]. CIGRE Working Group A2.35, 2010. New Experience in Service with New 
Insulating Liquids. Brochure No: 436; ISBN: 978-2-85873-124-4. 
[22]. H.Borsi et al., 2007. New liquid insulating materials for power 
transformers. Cigre, Brugge. 
[23]. M.Hemmer et al., 2002. Electrical properties of rape-seed oil. Conference 
on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. 
[24]. Tổng Công ty Thiết bị điện Đông Anh https://www.eemc.com.vn/en/ 
[25]. TCVN 8525:2015 - Máy biến áp phân phối- mức hiệu suất năng lượng 
tối thiểu và phương pháp xác định hiệu suất năng lượng. 
[26]. TCVN 6306-1-2015 - Máy biến áp điện lực - qui định chung. 
[27]. Alexandra Ciuriuc, Laurentiu Marius Dumitran, Petru V. Noţingher, 
2016. Lifetime Estimation of Vegetable and Mineral Oil Impregnated Paper for 
Power Transformers. Laboratory of Electrical Materials, University “Politehnica” of 
Bucharest, UPB-ELMAT, Bucharest, Romania.. 
AUTHORS INFORMATION 
Nguyen Nhat Tung, Nguyen Duc Quang 
Faculty of Electrical Engineering, Electric Power University