Silica gel đóng vai trò như chất hút ẩm trong hệ thống thông gió của biến áp như thế nào?

Vai trò của Gel Silica trong Hệ thống Hô hấp của Máy biến áp

Gel silica (Silica Gel) là chất hấp thụ thông dụng với tính năng hút ẩm xuất sắc, được sử dụng rộng rãi trong thiết bị điện để sấy khô và ngăn ngừa độ ẩm. Trong hệ thống hô hấp của máy biến áp, gel silica chủ yếu hoạt động để hấp thụ độ ẩm từ không khí đi vào thùng máy biến áp, ngăn chặn nước xâm nhập vào dầu và vật liệu cách điện, do đó bảo vệ hiệu suất cách điện của máy biến áp.

1. Nguyên lý làm việc của Gel Silica

• Cơ chế hấp phụ: Gel silica có nhiều lỗ vi mô trên bề mặt, có thể hấp thụ phân tử nước từ không khí. Khi không khí đi qua bộ hô hấp của máy biến áp, độ ẩm được hấp thụ bởi gel silica, cho phép không khí khô đi vào thùng máy.

• Khả năng đảo ngược: Quá trình hấp phụ của gel silica là có thể đảo ngược. Khi nó bão hòa với độ ẩm, nó có thể được tái tạo bằng cách đun nóng, giải phóng nước đã hấp thụ và khôi phục khả năng hút ẩm. Điều này cho phép gel silica được tái sử dụng, kéo dài tuổi thọ sử dụng của nó.

2. Ứng dụng của Gel Silica trong Hệ thống Hô hấp của Máy biến áp

Bộ hô hấp: Máy biến áp thường được trang bị bộ hô hấp (còn gọi là bộ hô hấp hấp phụ) kết nối thùng dầu với không khí bên ngoài. Bên trong bộ hô hấp, gel silica lọc không khí đi vào, đảm bảo chỉ có không khí khô đi vào thùng máy. Khi nhiệt độ bên trong máy biến áp thay đổi, áp suất bên trong thùng cũng thay đổi, gây ra sự trao đổi khí giữa thùng và môi trường bên ngoài. Gel silica trong bộ hô hấp hấp thụ độ ẩm từ không khí, ngăn không cho không khí ẩm đi vào thùng máy.

Hệ thống kín: Trong một số máy biến áp, gel silica cũng được sử dụng như chất hút ẩm trong hệ thống kín để ngăn chặn độ ẩm xâm nhập vào thùng máy thông qua các khu vực bị niêm phong kém.

Hậu quả của việc Kiểm soát Độ ẩm Không đủ

Nếu kiểm soát độ ẩm trong máy biến áp không đủ, độ ẩm có thể xâm nhập vào thùng máy và tan trong dầu máy biến áp hoặc lắng đọng trên vật liệu cách điện, dẫn đến một loạt vấn đề có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của máy biến áp. Dưới đây là các hậu quả chính của việc kiểm soát độ ẩm không đủ:

1. Giảm Hiệu suất Cách điện

• Tác động lên Vật liệu Cách điện: Độ ẩm làm giảm sức mạnh điện môi của cả dầu máy biến áp và vật liệu cách điện rắn (như giấy và sợi). Khi lượng độ ẩm tăng lên, hằng số điện môi của vật liệu cách điện tăng lên và điện áp phá vỡ giảm, làm tăng khả năng xảy ra phóng điện cục bộ hoặc ngắn mạch.

• Lão hóa Nhanh: Độ ẩm cũng làm tăng tốc quá trình lão hóa của vật liệu cách điện, rút ngắn tuổi thọ của máy biến áp. Trong điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm có thể kết hợp với sản phẩm oxy hóa trong dầu để tạo thành chất axit, ăn mòn thêm vật liệu cách điện.

2. Suy giảm Chất lượng Dầu

• Độ ẩm Thừa trong Dầu: Khi độ ẩm xâm nhập vào dầu máy biến áp, nó thay đổi các tính chất vật lý và hóa học của dầu. Độ ẩm thúc đẩy phản ứng oxy hóa trong dầu, tạo ra chất axit và cặn, làm giảm khả năng chống oxi hóa và hiệu suất làm mát của dầu.

• Giảm Khả năng Truyền Nhiệt: Độ ẩm làm giảm khả năng dẫn nhiệt của dầu, ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt của máy biến áp. Điều này có thể dẫn đến nhiệt độ hoạt động cao hơn, làm tăng tốc quá trình lão hóa và hư hỏng của vật liệu cách điện.

3. Phóng Điện Cục Bộ và Sự cố Mạch Cung

• Phóng Điện Cục Bộ: Độ ẩm làm giảm điện áp phá vỡ của dầu, đặc biệt là trong máy biến áp điện áp cao, tăng khả năng xảy ra phóng điện cục bộ. Phóng điện cục bộ không chỉ làm hỏng vật liệu cách điện mà còn có thể dẫn đến sự cố mạch cung, gây dừng đột ngột máy biến áp.

• Sự cố Mạch Cung: Xâm nhập độ ẩm nghiêm trọng có thể dẫn đến sự cố mạch cung, có thể gây cháy nổ, tạo ra rủi ro an toàn lớn cho hệ thống điện.

4. Gỉ Sét Lõi và Cuộn Dây

• Gỉ Sét Thành Phần Kim Loại: Độ ẩm xâm nhập vào thùng máy biến áp có thể tiếp xúc với các thành phần kim loại như lõi và cuộn dây, gây gỉ sét. Tác động này được tăng tốc khi dầu chứa chất axit, làm suy yếu sức mạnh cơ học của các thành phần kim loại và ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của máy biến áp.

• Biến dạng Cuộn Dây: Độ ẩm có thể làm mềm hoặc phồng lớp cách điện của cuộn dây, dẫn đến biến dạng hoặc ngắn mạch cuộn dây. Trong trường hợp nghiêm trọng, cuộn dây có thể cần được thay thế, tăng chi phí bảo trì.

5. Tác động đến Độ tin cậy của Máy biến áp

• Ngắt Thường xuyên: Do hiệu suất cách điện giảm, chất lượng dầu suy giảm và các vấn đề khác, máy biến áp có thể gặp phải các sự cố thường xuyên, yêu cầu ngắt để bảo trì, ảnh hưởng đến sự ổn định và độ tin cậy của hệ thống điện.

• Tuổi thọ Ngắn: Kiểm soát độ ẩm không đủ trong thời gian dài có thể làm tăng tốc quá trình lão hóa của máy biến áp, rút ngắn tuổi thọ và tăng chi phí bảo trì và thay thế.

Đảm bảo Kiểm soát Độ ẩm Hiệu quả

Để đảm bảo kiểm soát độ ẩm hiệu quả và tránh các vấn đề trên, các biện pháp sau đây là cần thiết:

• Kiểm tra Định kỳ Tình trạng Gel Silica: Gel silica thay đổi màu (thường từ xanh dương sang hồng) khi hấp thụ độ ẩm. Nó nên được thay thế hoặc tái tạo kịp thời khi bão hòa để duy trì khả năng hút ẩm.

• Duy trì Thông gió Bộ hô hấp: Đảm bảo bộ hô hấp không bị tắc, cho phép không khí đi qua gel silica để sấy khô đúng cách. Tránh các tắc nghẽn có thể cản trở dòng chảy của không khí.

• Tăng cường Niêm phong: Kiểm tra định kỳ hệ thống niêm phong của máy biến áp để đảm bảo thùng máy được niêm phong tốt, ngăn chặn độ ẩm xâm nhập thông qua các khu vực niêm phong kém.

• Theo dõi Lượng Độ ẩm trong Dầu: Định kỳ lấy mẫu và phân tích lượng độ ẩm trong dầu máy biến áp để phát hiện sớm kiểm soát độ ẩm không đủ và thực hiện các biện pháp khắc phục.

• Cài đặt Thiết bị Khử ẩm: Đối với máy biến áp lớn hoặc hoạt động trong môi trường ẩm ướt, hãy cân nhắc cài đặt thiết bị khử ẩm (như máy tạo không khí khô) để tăng cường kiểm soát độ ẩm.

Tóm tắt

Gel silica đóng vai trò quan trọng trong hệ thống hô hấp của máy biến áp bằng cách hấp thụ hiệu quả độ ẩm từ không khí đi vào thùng máy, bảo vệ hiệu suất cách điện và chất lượng dầu của máy biến áp. Nếu kiểm soát độ ẩm không đủ, độ ẩm có thể xâm nhập vào thùng máy, dẫn đến một loạt vấn đề như giảm hiệu suất cách điện, suy giảm chất lượng dầu, phóng điện cục bộ, gỉ sét thành phần kim loại và giảm độ tin cậy và tuổi thọ của máy biến áp. Do đó, đảm bảo tình trạng tốt của gel silica và thực hiện các biện pháp kiểm soát độ ẩm hiệu quả là cần thiết để duy trì hoạt động an toàn và ổn định của máy biến áp.