Phân tích Sự cố và Các biện pháp Cải tiến cho Báo động Khí nhẹ trong Biến áp Lò hồ quang 25 MVA

Máy biến áp lò hồ quang điện có công suất 25 MVA của một công ty nào đó là thiết bị được nhập khẩu từ Liên Xô cũ. Nó bao gồm ba máy biến áp đơn pha, mỗi máy có công suất định mức 8.333 MVA, với nhóm kết nối D,d0. Điện áp sơ cấp là 10 kV, và điện áp thứ cấp dao động từ 140 đến 230.4 V. Phương pháp thay đổi tap là thay đổi tap khi tải với 21 bước (bước 11, 12 và 13 được kết hợp thành một bước, tổng cộng 23 vị trí). Mỗi pha có thể điều chỉnh độc lập, cho phép điều chỉnh riêng biệt các pha A, B và C trong quá trình luyện kim để duy trì dòng điện cân bằng trên ba điện cực pha.

Trong quá trình vận hành bình thường, máy biến áp pha B đã gặp hai lần báo động khí nhẹ. Sau khi xả khí, nguồn điện được khôi phục và hoạt động trở lại bình thường. Đồng thời lấy mẫu dầu để phân tích sắc ký khí, và kết quả không phát hiện bất thường. Tại thời điểm đó, vấn đề chủ yếu được quy cho việc không khí xâm nhập do rò rỉ ở phần hệ thống đường ống dầu áp lực âm. Tuy nhiên, trong những ngày tiếp theo, báo động khí nhẹ xuất hiện liên tục, lên đến 6-7 lần mỗi ca. Các lần lấy mẫu dầu và phân tích sắc ký khí sau đó cho thấy kết quả bất thường.

1. Phân tích lỗi khí nhẹ trong máy biến áp lò hồ quang

Phân tích sắc ký khí dựa trên khí hòa tan trong dầu; khi nồng độ vượt quá giới hạn hoà tan của dầu, khí tự do hình thành. Thành phần của các khí này (trong μL/L) có mối liên hệ chặt chẽ với loại và mức độ nghiêm trọng của lỗi nội bộ. Do đó, phương pháp này có thể phát hiện lỗi nội bộ của máy biến áp ở giai đoạn sớm và theo dõi liên tục vị trí và sự phát triển của các lỗi như vậy.

Kết luận phân tích: Tổng lượng hydrocacbon và acetylen đã vượt quá giới hạn chấp nhận. Theo quy tắc mã hóa phương pháp tỷ lệ ba, tổ hợp mã là 1-0-1, chỉ ra rằng loại lỗi là phóng điện hồ quang.

2. Kết quả và phân tích kiểm tra nâng lõi

2.1 Kết quả kiểm tra nâng lõi

Để kịp thời loại bỏ nguy cơ tiềm ẩn của thiết bị và ngăn chặn sự lan rộng của lỗi, đã tiến hành kiểm tra nâng lõi. Kiểm tra cho thấy lỗi bắt nguồn từ các tiếp điểm công tắc cực tính bên trong công tắc thay đổi tap khi tải, chúng bị quá nhiệt và cháy nghiêm trọng.

2.2 Phân tích về quá nhiệt và hỏng hóc của tiếp điểm công tắc cực tính

2.2.1 Dòng điện quá tải kéo dài qua tiếp điểm

Dòng điện định mức qua tiếp điểm công tắc cực tính được tính toán là 536 A. Do lò hoạt động quá tải thường xuyên, dòng điện thực tế vượt quá công suất định mức của công tắc, gây tăng nhiệt độ tại tiếp điểm. Sự tăng nhiệt này tạo ra các điểm nóng cục bộ, làm tăng sức cản tiếp xúc và khởi động "vòng luẩn quẩn" dẫn đến phân hủy dầu, tạo khí tự do và báo động khí nhẹ.

2.2.2 Hoạt động lâu dài của tiếp điểm công tắc cực tính ở cùng một vị trí

Công tắc cực tính về cơ bản là một công tắc chọn với hai vị trí: một cho các tap điện áp 1-10 và vị trí khác cho các tap 11-23. Trong thực tế, điện áp thứ cấp của lò luôn được vận hành ở các tap 21-23, khiến các tiếp điểm công tắc phải ở cùng một vị trí trong thời gian dài. Điều này loại bỏ tác động lau chùi bình thường, ngăn ngừa việc tự làm sạch bề mặt tiếp xúc. Các chất hữu cơ tích tụ, tạo thành một lớp cách điện ổn định màu tối. Lớp này dần dần giảm khả năng truyền dẫn dòng điện, tăng sức cản tiếp xúc và tăng nhiệt độ tiếp xúc. Nhiệt độ tăng cao hơn nữa làm tăng tốc độ lắng đọng chất ô nhiễm, củng cố "vòng luẩn quẩn" và dẫn đến sự tạo khí tự do và báo động khí.

3. Biện pháp cải tiến

3.1 Tăng cường khả năng truyền dẫn dòng điện và giảm sức cản tiếp xúc

Để giải quyết tình trạng quá tải thường xuyên của lò và đáp ứng nhu cầu sản xuất, các tiếp điểm công tắc cực tính đã được tái chế tạo. Dựa trên các đo lường thực tế mà không thay đổi kích thước lắp đặt, chiều rộng của bề mặt tiếp xúc tuyến tính ban đầu đã được tăng thêm 2 mm để tăng cường khả năng truyền dẫn dòng điện. Lớp mạ crôm-niken ban đầu đã được thay thế bằng mạ bạc cứng, và độ dày mạ tăng thêm 0.5 mm. Điều này cải thiện áp lực tiếp xúc, giảm sức cản tiếp xúc và tăng cường khả năng dẫn điện.

3.2 Vận hành không tải định kỳ của công tắc cực tính

Để ngăn chặn hoạt động tĩnh tại kéo dài và sự tăng sức cản, đã bổ sung các hoạt động không tải của công tắc cực tính trong quá trình thử nghiệm phòng ngừa máy biến áp. Người sử dụng cũng được yêu cầu thực hiện hoạt động không tải của công tắc một lần mỗi tháng. Mục đích là để lau chùi cơ học và làm sạch bề mặt tiếp xúc, loại bỏ các chất lắng đọng và giảm sức cản tiếp xúc.

4. Kết luận

Lỗi quá nhiệt ở tiếp điểm công tắc thay đổi tap của máy biến áp là một trong những vấn đề lớn ảnh hưởng đến hoạt động ổn định. Việc xác định chính xác và kịp thời bản chất và vị trí lỗi là cần thiết để thực hiện các biện pháp khắc phục nhắm mục tiêu. Cần tích lũy bài học kinh nghiệm để cải thiện độ chính xác phân tích. Đối với các báo động khí nhẹ trong máy biến áp lò hồ quang, nguyên nhân gốc rễ đã được xác định thông qua phân tích toàn diện, và các biện pháp hiệu quả đã được thực hiện để loại bỏ nguy cơ tiềm ẩn. Sau hơn hai năm vận hành, không có bất thường tương tự nào xảy ra. Giải pháp này đã ngăn chặn các thiệt hại kinh tế liên quan đến việc tháo dỡ, sửa chữa và dừng hoạt động không kế hoạch của máy biến áp, đạt được lợi ích kinh tế đáng kể.