Hài âm cao? Biến áp của bạn có thể đang quá nhiệt và lão hóa nhanh.

Báo cáo này dựa trên phân tích dữ liệu giám sát chất lượng điện trong một ngày của hệ thống phân phối của công ty bạn. Dữ liệu cho thấy có sự méo hài ba pha đáng kể trong hệ thống (với tổng biến dạng hài dòng điện, THDi cao). Theo các tiêu chuẩn quốc tế (IEC/IEEE), dòng điện hài ở mức này đã gây ra rủi ro đáng kể đối với hoạt động an toàn, tin cậy và kinh tế của máy biến áp nguồn, chủ yếu thể hiện qua việc sinh nhiệt bổ sung, giảm tuổi thọ, thậm chí hư hỏng máy biến áp.

1. Tổng quan về Dữ liệu Thử nghiệm

• Tham số được giám sát: Tổng Biến dạng Hài của Dòng Điện Ba Pha (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Thời gian Giám sát: Từ 16:00 ngày 8 tháng 9 năm 2025 đến 8:00 ngày 9 tháng 9 năm 2025 (Giờ Rwanda)

Nguồn Dữ liệu: FLUKE 1732 Power Logger

• Trong thời gian giám sát, tổng biến dạng hài của dòng điện ba pha (THDi) duy trì ở mức cao (ví dụ: liên tục khoảng 60%).

• Mức hài này vượt xa phạm vi thực hành tốt được khuyến nghị (THDi < 5%) và phạm vi cho phép chung (THDi < 8%) cho hệ thống phân phối theo các tiêu chuẩn quốc tế như IEEE 519-2014 và IEC 61000-2-2.

2. Cơ chế Tác động của Dòng Điện Hài lên Máy Biến Áp (Phân tích Vấn đề)

Máy biến áp được thiết kế dựa trên dòng điện sin tần số 50Hz thuần túy. Dòng điện hài (đặc biệt là các lần thứ 3, 5 và 7) gây ra hai vấn đề chính:

• Sự mất mát dòng xoáy tăng gấp đôi: Mất mát dòng xoáy trong cuộn dây máy biến áp tỷ lệ thuận với bình phương của tần số dòng điện. Dòng điện hài tần số cao dẫn đến sự tăng mạnh của mất mát dòng xoáy, vượt xa giá trị thiết kế dựa trên dòng cơ bản.

• Sinh nhiệt bổ sung và căng thẳng nhiệt: Các mất mát bổ sung này được chuyển đổi thành nhiệt, dẫn đến sự tăng nhiệt độ bất thường trong cuộn dây và lõi sắt máy biến áp.

3. Đánh giá Rủi ro Dựa trên Tiêu chuẩn Quốc tế

Theo quy định của IEC 60076-1 và IEEE Std C57.110 về hoạt động của máy biến áp dưới dòng điện không phải là sin, các rủi ro chính do mức hài dòng điện hiện tại đối với máy biến áp của bạn bao gồm:

• Rủi ro 1: Tăng tốc độ lão hóa cách điện và giảm nghiêm trọng tuổi thọTuổi thọ của máy biến áp được xác định trực tiếp bởi nhiệt độ vận hành. Quy tắc ngón tay cái chỉ ra rằng cho mỗi tăng 6-10°C liên tục trong nhiệt độ cuộn dây, tốc độ lão hóa cách điện tăng gấp đôi, và tuổi thọ mong đợi của máy biến áp giảm một nửa tương ứng. Quá trình quá nhiệt lâu dài sẽ khiến cách điện của máy biến áp trở nên giòn, cuối cùng dẫn đến lỗi hỏng hóc.

• Rủi ro 2: Giảm Khả năng Chở tải Thực tế (Yêu cầu Giảm cấp)Để tránh quá nhiệt, máy biến áp không thể hoạt động ở công suất định mức dưới mức hài dòng điện hiện tại. Theo phương pháp tính toán trong IEEE Std C57.110, máy biến áp phải được giảm cấp (ví dụ, khi THDi là 12%, hệ số giảm cấp có thể cần là 0.92 hoặc thấp hơn). Điều này có nghĩa là máy biến áp có công suất định mức 1000kVA có thể có khả năng chở tải an toàn thực tế nhỏ hơn 920kVA, hạn chế tiềm năng mở rộng công suất của hệ thống.

• Rủi ro 3: Tăng cường Độ mạnh Trường của Máy Biến ÁpTheo công thức điện động lực Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (trong đó f là tần số), hài tạo ra từ thông tần số cao, gây ra dòng xoáy đáng kể trong các dây dẫn cuộn, dẫn đến điểm nóng cục bộ và quá nhiệt. Tần số quá cao của hài hoạt động như một "công cụ khuếch đại" — ngay cả khi biên độ của từ thông hài Φmh nhỏ, đặc tính tần số cao của nó sẽ khuếch đại điện động lực vòng quanh h lần. Điện động lực được khuếch đại này được áp dụng vào cách điện cuộn, đặc biệt là vài vòng đầu tiên của cuộn, gây ra điện áp cục bộ và tăng đáng kể rủi ro hỏng cách điện.