Nguyên Nhân và Giải Pháp Phóng Điện Cục Bộ trong Máy Biến Áp

Phóng điện cục bộ chủ yếu là sự phóng điện xảy ra trong cách điện bên trong của máy biến áp, máy biến thế và các thiết bị điện cao áp khác dưới tác dụng của điện áp cao. Loại phóng điện này chỉ tồn tại ở vị trí cục bộ của cách điện, và không ngay lập tức hình thành sự xuyên thủng toàn bộ cách điện hoặc phóng điện bề mặt, do đó được gọi là phóng điện cục bộ. Lượng phóng điện cục bộ rất yếu và không thể phát hiện được bằng trực giác của con người, chẳng hạn như nghe bằng mắt và tai, và chỉ có thiết bị đo phóng điện cục bộ có độ nhạy cao mới có thể phát hiện ra nó.

Cách điện bên trong của máy biến áp chịu tác dụng của điện áp làm việc trong thời gian dài khi vận hành, đặc biệt với sự gia tăng của cấp điện áp, giá trị cường độ điện trường của cách điện rất cao, và dễ dàng tạo ra phóng điện cục bộ ở những điểm yếu của cách điện. Nguyên nhân của phóng điện cục bộ là: điện trường quá tập trung tại một điểm nhất định, hoặc cường độ điện trường tại một điểm quá lớn, chẳng hạn như chất cách điện rắn có bọt khí, tạp chất chưa được loại bỏ; dầu chứa nước, khí và các hạt lơ lửng; trong các tổ hợp môi trường khác nhau, có sự biến dạng điện trường nghiêm trọng tại bề mặt tiếp giáp. Dấu vết phóng điện cục bộ thường chỉ để lại một đốm nhỏ trên cách điện rắn, hoặc vết cháy hình cành cây. Trong dầu, xuất hiện một số bọt khí nhỏ do phân hủy.

Mặc dù thời gian phóng điện cục bộ ngắn và năng lượng nhỏ, nhưng nó rất có hại. Sự tồn tại lâu dài của nó sẽ gây ra thiệt hại lớn cho vật liệu cách điện. Thứ nhất, vật liệu cách điện liền kề với phóng điện cục bộ sẽ bị bắn phá trực tiếp bởi các hạt phóng điện. Thứ hai là tác dụng hóa học của các khí hoạt tính như nhiệt, ozone và nitơ oxit được tạo ra bởi phóng điện, làm cho cách điện cục bộ bị ăn mòn và lão hóa, độ dẫn điện tăng, cuối cùng dẫn đến phá hủy nhiệt. Trong máy biến áp đang vận hành, sự lão hóa và hư hỏng của cách điện bên trong phần lớn bắt đầu từ phóng điện cục bộ.

Các phương pháp phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến áp thường bao gồm:
1. Phương pháp đo điện. Sử dụng dao động ký hoặc máy đo nhiễu sóng vô tuyến để tìm dạng sóng đặc trưng của phóng điện hoặc mức độ nhiễu sóng vô tuyến.
2. Kiểm tra siêu âm. Phát hiện sóng âm xuất hiện trong quá trình phóng điện, chuyển đổi sóng âm thành tín hiệu điện, ghi lại trên băng để phân tích, và có thể thu được khoảng cách từ điểm phát hiện đến điểm phóng điện bằng cách sử dụng sự khác biệt về thời gian truyền giữa tín hiệu điện và tín hiệu âm thanh( loại máy kiểm tra: GTPD-3 máy dò phóng điện cục bộ bằng siêu âm ).

3. Kiểm tra hóa học. Phát hiện hàm lượng của các khí hòa tan khác nhau trong dầu và quy luật tăng giảm của chúng. Kiểm tra này tìm ra sự thay đổi về thành phần, tỷ lệ và số lượng trong dầu để xác định sự hiện diện hay không của phóng điện cục bộ (hoặc quá nhiệt cục bộ).

Biện pháp giảm phóng điện cục bộ của máy biến áp
1. Kiểm soát bụi bẩn
Trong các yếu tố gây ra phóng điện cục bộ, vật thể lạ và bụi bẩn là những tác nhân kích thích rất quan trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy các hạt kim loại có đường kính ф1.5μm có thể tạo ra phóng điện lớn hơn nhiều so với 500pC dưới tác động của điện trường. Dù là bụi kim loại hay phi kim loại, khi tồn tại đều sẽ tạo ra điện trường tập trung, làm giảm điện áp phóng điện ban đầu của cách điện và giảm điện áp đánh thủng. Do đó, trong quy trình sản xuất máy biến áp, việc duy trì môi trường và thân máy sạch sẽ là rất quan trọng, phải thực hiện nghiêm ngặt việc kiểm soát bụi. Kiểm soát chặt chẽ mức độ sản phẩm có thể bị ảnh hưởng bởi bụi trong quá trình sản xuất, và thiết lập một phân xưởng kín và chống bụi. Ví dụ, không cho phép tàn dư vật thể lạ và bụi xâm nhập trong quá trình cân chỉnh dây, bọc dây, quấn cuộn dây, lắp ráp cuộn dây, xếp lõi, sản xuất cách điện, lắp ráp thân máy và hoàn thiện thân máy.
2. Xử lý tập trung các bộ phận cách điện
Rất kỵ việc các bộ phận cách điện chứa bụi kim loại, bởi vì một khi bộ phận cách điện bám bụi kim loại, rất khó để loại bỏ hoàn toàn. Do đó, cần tập trung gia công trong phân xưởng cách điện, và thiết lập khu vực gia công cơ khí, khu vực này nên được cách ly với các khu vực khác sinh ra bụi.
3. Kiểm soát chặt chẽ ba via gia công của tôn silic
Lá lõi máy biến áp được hình thành bằng cách cắt dọc và cắt ngang. Những vết cắt này có mức độ ba via khác nhau. Ba via không chỉ có thể gây đoản mạch giữa các lá, tạo thành dòng tuần hoàn nội bộ, tăng tổn thất không tải, mà còn làm tăng độ dày của lõi sắt, thực tế làm giảm số lượng lá xếp chồng. Quan trọng hơn: khi lõi sắt được lắp vào trụ hoặc chịu rung động trong quá trình vận hành, ba via có thể rơi vào thân máy và có thể xảy ra phóng điện. Ngay cả khi ba via rơi xuống đáy thùng, nó có thể được sắp xếp một cách trật tự dưới tác dụng của điện trường, gây ra phóng điện điện thế đất. Do đó, ba via của lõi nên càng nhỏ càng tốt. Ba via của lá lõi sản phẩm 110KV không được lớn hơn 0.03mm, và ba via của lá lõi sản phẩm 220KV không được lớn hơn 0.02mm.
4. Đầu nối dẫn dùng đầu cốt ép nguội
Việc sử dụng đầu cốt ép nguội cho dẫn điện là một biện pháp hiệu quả để giảm lượng phóng điện cục bộ. Bởi vì khi sử dụng hàn đồng photpho sẽ sinh ra nhiều xỉ hàn bắn tung tóe, dễ bị phân tán trong thân máy và các bộ phận cách điện. Ngoài ra, khu vực biên giới hàn cần được ngăn cách bằng dây amiăng thấm nước, khiến nước có thể thấm vào cách điện. Nếu độ ẩm không được loại bỏ hoàn toàn sau khi bọc cách điện, nó sẽ làm tăng phóng điện cục bộ của máy biến áp.
5. Bo tròn cạnh các bộ phận
Mục đích của việc bo tròn cạnh các bộ phận là: 1) Cải thiện sự phân bố cường độ điện trường và tăng điện áp ban đầu của phóng điện. Do đó, các bộ phận kết cấu kim loại trong lõi sắt, như kẹp, tấm kéo, đệm và cạnh giá đỡ, tấm ép và cạnh đầu ra dây, thành ống tăng áp của vỏ, và tấm chắn từ bên trong thành thùng, nên được bo tròn. 2) Ngăn ngừa ma sát sinh ra mạt sắt. Ví dụ, phần tiếp xúc giữa lỗ nâng của kẹp và dây treo hoặc móc nên được bo tròn.
6. Môi trường sản phẩm và hoàn thiện thân máy trong quá trình lắp ráp cuối
Sau khi thân máy được sấy chân không, nên sắp xếp lại thân máy trước khi đóng gói. Sản phẩm càng lớn và cấu trúc càng phức tạp, thời gian hoàn thiện sẽ càng dài. Vì thân máy bị nén và các bu lông siết chặt, thân máy tiếp xúc với không khí, sẽ xảy ra hiện tượng hút ẩm và phân tán bụi trong thời gian này. Do đó, thân máy nên được làm sạch trong khu vực chống bụi, ví dụ thời gian hoàn thiện (hoặc thời gian tiếp xúc với không khí) nhiều hơn 8 giờ, cần phải sấy lại. Sau khi hoàn thành việc hoàn thiện thân máy, tiến hành giai đoạn hút chân không và đổ dầu vào thùng. Vì cách điện của thân máy sẽ hút ẩm trong giai đoạn hoàn thiện thân máy, cần phải khử ẩm cho thân máy. Đây là một biện pháp quan trọng để đảm bảo độ bền cách điện của sản phẩm cao áp. Phương pháp được áp dụng là hút chân không sản phẩm. Xác định độ chân không của việc hút chân không dựa trên thân máy, độ ẩm môi trường và tiêu chuẩn hàm lượng nước, và xác định thời gian hút chân không dựa trên thời gian giải phóng, nhiệt độ và độ ẩm môi trường.
7. Đổ dầu chân không
Mục đích của việc đổ dầu chân không là loại bỏ góc chết trong cấu trúc cách điện của sản phẩm bằng cách hút chân không máy biến áp, thải hết không khí, sau đó bơm dầu máy biến áp trong trạng thái chân không để ngâm hoàn toàn thân máy biến áp. Máy biến áp sau khi đổ dầu có thể được thử nghiệm sau khi để yên ít nhất 72 giờ, vì mức độ thấm của vật liệu cách điện liên quan đến độ dày của vật liệu cách điện, nhiệt độ của dầu cách điện và thời gian ngâm trong dầu. Mức độ thấm càng tốt, khả năng phóng điện càng ít, vì vậy nhất định phải cho phép đủ thời gian nghỉ.
8. Độ kín của thùng dầu và các bộ phận

Chất lượng của cấu trúc làm kín liên quan trực tiếp đến sự rò rỉ của máy biến áp. Nếu có điểm rò rỉ, độ ẩm chắc chắn sẽ xâm nhập vào bên trong máy biến áp, dẫn đến hút ẩm của dầu máy biến áp và các bộ phận cách điện khác, đây là một trong những yếu tố gây phóng điện cục bộ. Do đó, cần đảm bảo hiệu suất làm kín hợp lý.

Công ty TNHH Thiết bị Máy biến áp Kingrun

Thêm Máy kiểm tra Máy biến áp từ Kingrun