Nguyên Nhân Chính Gây Ra Sự Cố Biến áp Phân phối H59

1. Quá tải

Đầu tiên, với sự cải thiện của mức sống, tiêu thụ điện đã tăng nhanh chung. Các biến áp phân phối H59 ban đầu có công suất nhỏ—“con ngựa nhỏ kéo xe lớn”—và không thể đáp ứng nhu cầu của người dùng, khiến biến áp hoạt động trong điều kiện quá tải. Thứ hai, sự thay đổi theo mùa và điều kiện thời tiết cực đoan dẫn đến nhu cầu điện cao điểm, làm cho các biến áp phân phối H59 chạy quá tải.

Do hoạt động quá tải lâu dài, các bộ phận bên trong, cuộn dây và cách điện dầu lão hóa sớm. Tải của biến áp chủ yếu phụ thuộc vào mùa và thời gian—đặc biệt là ở nông thôn trong mùa vụ bận rộn, khi biến áp hoạt động ở công suất tối đa hoặc quá tải, trong khi ban đêm chúng chạy ở tải nhẹ. Điều này dẫn đến sự biến thiên lớn của đường cong tải, với nhiệt độ hoạt động đạt trên 80 °C ở đỉnh và giảm xuống thấp nhất là 10 °C.

Ngoài ra, các kiểm tra đối với biến áp nông thôn cho thấy mỗi biến áp tích tụ hơn 100 gram độ ẩm ở đáy trung bình. Độ ẩm này xâm nhập qua hành động hô hấp của dầu biến áp trong quá trình giãn nở và co lại nhiệt, sau đó lắng đọng ra khỏi dầu. Ngoài ra, mực dầu thấp làm giảm bề mặt dầu, tăng diện tích tiếp xúc giữa dầu cách điện và không khí, làm tăng tốc độ hấp thụ độ ẩm từ không khí. Điều này làm giảm sức mạnh cách điện bên trong, và một khi cách điện bị suy giảm dưới ngưỡng giới hạn, sẽ xảy ra sự cố hỏng hóc và ngắn mạch bên trong.

2. Thêm dầu trái phép vào biến áp phân phối H59

Một kỹ thuật viên đã thêm dầu vào biến áp phân phối H59 khi nó đang được cấp điện. Một giờ sau, cầu chì rơi pha cao áp của hai pha bị nổ, đi kèm với việc phun dầu nhẹ. Kiểm tra tại chỗ xác nhận cần phải sửa chữa lớn. Nguyên nhân chính gây cháy biến áp là:

• Dầu biến áp mới thêm vào không tương thích với dầu hiện có bên trong bình. Dầu biến áp có các công thức cơ bản khác nhau, và việc trộn lẫn các loại khác nhau thường bị cấm.

• Dầu được thêm mà không tắt nguồn biến áp. Việc trộn lẫn dầu nóng và lạnh làm tăng lưu thông bên trong, khuấy lên độ ẩm từ đáy và phân tán nó vào cuộn dây cao áp và thấp áp, giảm cách điện và gây hỏng hóc.

• Sử dụng dầu biến áp không đạt chuẩn.

3. Bù công suất phản kháng không đúng cách gây ra quá điện áp cộng hưởng

Để giảm tổn thất đường dây và cải thiện hiệu quả sử dụng thiết bị, quy định khuyến nghị lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng trên biến áp phân phối H59 có công suất định mức trên 100 kVA. Tuy nhiên, nếu bù không đúng cách—sao cho tổng dung kháng bằng tổng cảm kháng trong mạch—có thể xảy ra cộng hưởng ferro trong đường dây và thiết bị kết nối, dẫn đến quá điện áp và quá dòng có thể làm cháy biến áp H59 và các thiết bị điện khác.

4. Quá điện áp cộng hưởng hệ thống

Trong mạng phân phối 10 kV nông thôn, các đường dây có chiều dài, khoảng cách so với đất và kích thước dây dẫn khác nhau. Kết hợp với việc chuyển mạch thường xuyên của biến áp H59, máy hàn, tụ điện và tải lớn, các tham số hệ thống thay đổi đáng kể. Ngoài ra, sự tiếp đất đơn pha gián đoạn trong hệ thống trung tính không tiếp đất 10 kV có thể kích hoạt quá điện áp cộng hưởng. Khi điều này xảy ra, trường hợp nhẹ làm nổ cầu chì cao áp; trường hợp nặng gây cháy biến áp, và trong một số trường hợp hiếm hoi, gây chập hoặc nổ sứ.

5. Quá điện áp do sét

Theo quy định, biến áp phân phối H59 phải được trang bị các cầu chì chống sét đủ tiêu chuẩn trên cả hai phía cao áp và thấp áp để giảm thiểu thiệt hại do sét và quá điện áp cộng hưởng gây ra cho cuộn dây và sứ. Các nguyên nhân phổ biến gây hỏng hóc do quá điện áp bao gồm:

• Lắp đặt hoặc kiểm tra cầu chì không đúng cách. Thông thường, ba cầu chì chia sẻ một điểm nối đất. Theo thời gian, ăn mòn do tác động của thời tiết hoặc bảo dưỡng kém có thể làm đứt hoặc làm suy giảm kết nối nối đất. Trong các sự kiện sét đánh hoặc quá điện áp cộng hưởng, việc nối đất không đủ làm giảm khả năng xả điện xuống đất, dẫn đến hỏng hóc biến áp.

• Quá phụ thuộc vào bảo hiểm. Nhiều người dùng cho rằng vì biến áp đã được bảo hiểm, việc lắp đặt và kiểm tra cầu chì là không cần thiết—tin rằng bảo hiểm sẽ bồi thường cho các sự cố. Tư duy này đã góp phần đáng kể vào sự hư hỏng rộng rãi của biến áp trong những năm qua.

• Chỉ tập trung vào cầu chì phía cao áp mà bỏ qua phía thấp áp. Không có cầu chì phía thấp áp, một tia sét đánh vào phía LV có thể tạo ra xung điện áp ngược gây căng thẳng cho cuộn dây HV và có thể gây hỏng cuộn dây LV.

6. Chập mạch thứ cấp

Khi xảy ra chập mạch thứ cấp, dòng điện chập nhiều lần đến hàng chục lần dòng điện định mức chảy trên phía thứ cấp. Một dòng điện lớn tương ứng cũng chảy trên phía sơ cấp để chống lại hiệu ứng demagnetization của dòng điện lỗi thứ cấp. Các dòng điện lớn như vậy:

• Tạo ra áp lực cơ học lớn bên trong cuộn dây, nén các cuộn, làm lỏng cách điện chính và lớp cách điện giữa, và gây biến dạng;

• Gây tăng nhiệt độ nhanh chóng ở cả hai cuộn dây. Nếu cầu chì được kích thước không đúng hoặc thay thế bằng dây đồng/dây nhôm, cuộn dây có thể bị cháy nhanh chóng.

7. Liên lạc kém tại bộ đổi vạch đầu

• Bộ đổi vạch đầu chất lượng thấp với thiết kế kém, áp suất lò xo không đủ, hoặc tiếp xúc không hoàn toàn giữa các tiếp điểm di chuyển và cố định có thể giảm khoảng cách cách điện giữa các tiếp điểm không đối xứng, dẫn đến hồ quang, ngắn mạch và cháy nhanh của cuộn dây vạch đầu hoặc toàn bộ cuộn dây.

• Lỗi do con người: Một số kỹ sư điện hiểu sai nguyên tắc thay đổi vạch đầu không tải. Sau khi điều chỉnh, các tiếp điểm có thể chỉ tiếp xúc một phần. Hoặc, hoạt động trong thời gian dài gây ra ô nhiễm trên các tiếp điểm cố định, dẫn đến tiếp xúc kém, hồ quang và cuối cùng là hỏng biến áp.

8. Cổng thở bị chặn
Biến áp có công suất định mức trên 50 kVA thường được trang bị "cổng thở" trên bình bảo quản. Vỏ cổng thở thường là hình trụ thủy tinh trong suốt chứa chất hút ẩm. Nó rất dễ vỡ trong quá trình vận chuyển, vì vậy nhà sản xuất thường gửi các đơn vị với một tấm kim loại nhỏ vuông được vít vào cổng thở thay vì lắp đặt thực sự để ngăn ngừa sự xâm nhập của hơi nước.

Khi đưa vào sử dụng, tấm kim loại này phải được tháo bỏ ngay lập tức và thay thế bằng cổng thở chức năng. Nếu không, nhiệt độ sinh ra trong quá trình hoạt động gây ra sự giãn nở của dầu và tăng áp suất nội bộ. Không có cổng thở hoạt động, dầu không thể tuần hoàn đúng cách, nhiệt không thể tỏa ra, và nhiệt độ của lõi và cuộn dây liên tục tăng. Cách điện liên tục suy giảm cho đến khi biến áp cuối cùng bị cháy.

9. Các vấn đề khác
Các vấn đề phổ biến trong hoạt động và bảo dưỡng hàng ngày của biến áp phân phối H59 bao gồm:

• Trong quá trình bảo dưỡng hoặc lắp đặt, việc siết chặt hoặc làm lỏng đai ốc thanh dẫn có thể khiến thanh này quay, dẫn đến tiếp xúc giữa các dây dẫn đồng mềm thứ cấp—gây ra ngắn mạch pha-pha hoặc đứt dây dẫn cuộn sơ cấp.

• Việc vô tình đánh rơi dụng cụ hoặc vật thể trong quá trình làm việc trên biến áp có thể gây hư hỏng bầu sứ, gây ra phóng điện nhỏ đến đất hoặc ngắn mạch nghiêm trọng.

• Sau khi bảo dưỡng, kiểm tra, hoặc thay thế cáp trên các biến áp song song, việc không thực hiện xác minh chu kỳ pha và nối lại ngẫu nhiên có thể dẫn đến pha không chính xác. Khi cung cấp điện, dòng điện vòng lớn chảy, gây cháy biến áp.

• Hộp đo chống trộm được lắp đặt trên phía áp thấp thường gặp hạn chế về không gian và chất lượng công việc kém—một số kết nối chỉ được bọc bằng dây. Điều này tạo ra trở kháng tiếp xúc cao ở các đầu nối áp thấp, gây ra quá nhiệt và hồ quang dưới tải nặng, cuối cùng dẫn đến cháy thanh dẫn.