Hướng dẫn về Bộ phận cách điện biến áp: Chức năng Cấu trúc Loại và Bảo dưỡng

1. Chức năng của Bushings biến áp

Chức năng cốt lõi của bushings biến áp là dẫn dây cuộn ra môi trường bên ngoài. Chúng đóng vai trò như các thành phần cách điện giữa các dây dẫn và thùng dầu, cũng như thiết bị cố định cho các dây dẫn.

Trong quá trình hoạt động của biến áp, bushings liên tục mang dòng tải và trong trường hợp xảy ra ngắn mạch bên ngoài, chúng phải chịu đựng được dòng ngắn mạch. Do đó, bushings biến áp phải đáp ứng các yêu cầu sau:

• Có độ bền điện và cơ học đủ;

• Có độ ổn định nhiệt tốt để chịu được sự nóng lên tức thời trong trường hợp ngắn mạch;

• Cấu trúc nhỏ gọn, nhẹ, có khả năng kín tốt, tính đa dụng cao và dễ bảo dưỡng.

2. Cấu trúc bên ngoài của Bushings

Các thành phần bên ngoài của bushing bao gồm: bảng đầu cuối, kết nối dây dẫn, nắp chống mưa, đồng hồ mức dầu, nút dầu, bình chứa dầu, ống sứ trên, màn chắn dưới, móc nâng, van dầu, biển tên, nút thông hơi, bushing kết nối, ống sứ dưới, và quả cân bằng.

3. Cấu trúc bên trong của Bushings

• Cấu trúc Cách điện Chính: Gồm lõi tụ điện hình trụ nhiều lớp, được làm từ giấy cáp ngâm dầu và các điện cực cân bằng bằng nhôm; cách điện bên ngoài được cung cấp bởi ống sứ, cũng đóng vai trò như thùng chứa dầu biến áp.

• Khả năng Kín: Sử dụng cấu trúc kín hoàn toàn, với dầu biến áp bên trong tạo thành hệ thống độc lập không bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí quyển bên ngoài.

• Phương pháp Kết nối: Kết nối tổng thể sử dụng vít lò xo mạnh, đảm bảo cả khả năng kín và bù đắp sự co giãn do thay đổi nhiệt độ.

Bình chứa dầu ở đỉnh của bushing được sử dụng để điều chỉnh sự thay đổi về thể tích dầu do thay đổi nhiệt độ, tránh sự thay đổi áp suất nội bộ đáng kể; đồng hồ mức dầu trên bình chứa dầu có thể theo dõi mức dầu trong thời gian thực khi hoạt động. Quả cân bằng ở đuôi cải thiện phân bố điện trường, rút ngắn khoảng cách cách điện giữa đuôi bushing và các thành phần hoặc cuộn dây được nối đất.

Bushings nhỏ trên màn chắn cuối của bushings tụ điện dầu-giấy có thể được sử dụng để thử nghiệm dung lượng, hệ số tổn thất điện介质损耗因数测试和局部放电测试。在正常运行期间，这个小套管必须可靠接地。拆卸末屏小套管时，必须小心防止小套管杆旋转或拉出，以避免引线断开或电极板上的铜箔损坏。

4. 套管的三相布置

从变压器高压套管侧看，左右排列如下：

• 高压侧：O, A, B, C

• 中压侧：Om, Am, Bm, Cm

• 低压侧：O, a, b, c

5. 按绝缘材料和结构分类的套管

套管可以分为三类：

• 单一绝缘套管：包括纯瓷套管和树脂套管；

• 复合绝缘套管：进一步分为油浸、凝胶填充和气体填充套管；

• 电容套管：包括油纸电容套管和树脂纸电容套管。

6. 油纸电容套管

根据载流结构，油纸电容套管可分为电缆穿过型和导管载流型。其中，导管载流型根据油侧端子与套管之间的连接方式进一步分为直接连接型和棒穿过型。电缆穿过型和直接连接导管载流型套管在电力系统中广泛使用，而棒穿过型油纸电容套管则较少见。

电容套管的电容芯制造过程如下：首先以一个空心导电铜管为基础，紧密包裹一层厚度为0.08-0.12mm的电缆纸作为绝缘层，然后包裹一层厚度为0.01mm或0.007mm的铝箔作为电容屏蔽层；这种交替包裹电缆纸和铝箔的过程重复进行，直到达到所需的层数和厚度。

这样就形成了一个多层串联电容电路——其中导电管处于最高电位，最外层的铝箔接地（地屏蔽）。根据串联电容分压原理，导电管与地之间的电压等于各电容屏蔽层之间的电压之和，而屏蔽层之间的电压与其电容成反比。这确保了总电压在整个电容芯的绝缘层上均匀分布，从而实现套管的紧凑和轻量化设计。

Bushings nhỏ trên màn chắn cuối của bushings tụ điện dầu-giấy có thể được sử dụng để thử nghiệm dung lượng, hệ số tổn thất điện môi, và phóng điện cục bộ của biến áp. Trong quá trình hoạt động bình thường, bushings nhỏ này phải được nối đất đáng tin cậy. Khi tháo bushings nhỏ trên màn chắn cuối, cần cẩn thận để tránh việc quay hoặc kéo ra thanh bushings nhỏ, nhằm tránh việc đứt dây dẫn hoặc hư hại màng đồng trên điện cực.

4. Sắp xếp Bushings ba pha

Khi xem từ phía bushings cao áp của biến áp, sắp xếp từ trái sang phải được đánh dấu như sau:

• Phía cao áp: O, A, B, C

• Phía trung áp: Om, Am, Bm, Cm

• Phía thấp áp: O, a, b, c

5. Phân loại Bushings theo vật liệu cách điện và cấu trúc

Bushings có thể được phân loại thành ba loại:

• Bushings cách điện đơn: Bao gồm bushings sứ thuần túy và bushings nhựa;

• Bushings cách điện tổng hợp: Được chia tiếp thành bushings dầu, bushings gel, và bushings khí;

• Bushings tụ điện: Bao gồm bushings tụ điện dầu-giấy và bushings tụ điện nhựa-giấy.

6. Bushings tụ điện dầu-giấy

Theo cấu trúc dẫn dòng, bushings tụ điện dầu-giấy có thể được chia thành loại xuyên qua cáp và loại dẫn dòng qua ống. Trong đó, loại dẫn dòng qua ống được chia tiếp thành loại kết nối trực tiếp và loại xuyên qua thanh dựa trên phương pháp kết nối giữa đầu cuối phía dầu và bushings. Bushings xuyên qua cáp và dẫn dòng qua ống kết nối trực tiếp được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện, trong khi bushings dẫn dòng qua ống xuyên qua thanh ít phổ biến hơn.

Quá trình sản xuất lõi tụ điện cho bushings tụ điện như sau: Bắt đầu bằng một ống đồng dẫn điện rỗng làm nền, một lớp giấy cáp dày 0,08-0,12mm được cuốn chặt làm lớp cách điện, sau đó là một lớp nhôm dày 0,01mm hoặc 0,007mm làm màn chắn tụ; quá trình cuốn xen kẽ giữa giấy cáp và nhôm được lặp lại cho đến khi đạt được số lớp và độ dày yêu cầu.

Điều này tạo thành một mạch tụ điện nhiều lớp nối tiếp — trong đó ống đồng dẫn điện ở điện thế cao nhất, và lớp nhôm ngoài cùng được nối đất (màn chắn đất). Theo nguyên lý phân chia điện áp của tụ điện nối tiếp, điện áp giữa ống đồng dẫn điện và đất bằng tổng điện áp giữa các màn chắn tụ, và điện áp giữa các màn chắn tỷ lệ nghịch với điện dung của chúng. Điều này đảm bảo rằng điện áp tổng cộng được phân phối đều trên toàn bộ lớp cách điện của lõi tụ điện, giúp thiết kế bushings trở nên nhỏ gọn và nhẹ.