Biến áp Bushings: Chức năng, Loại & Hướng dẫn Lắp đặt

Các bộ phận cách điện bên ngoài và dẫn điện của biến áp: Cụm cách điện

Cụm cách điện biến áp là thiết bị cách điện chính được lắp trên thùng biến áp. Các dây dẫn từ cuộn dây biến áp phải đi qua các cụm cách điện này, cung cấp cách điện giữa các dây dẫn cũng như giữa các dây dẫn và thùng biến áp, đồng thời cũng giúp cố định cơ học các dây dẫn.

Tùy thuộc vào mức điện áp, cụm cách điện biến áp có nhiều loại: cụm cách điện sứ, cụm cách điện chứa dầu và cụm cách điện kiểu tụ điện.

• Cụm cách điện sứ thường được sử dụng trong các biến áp có điện áp định mức 10 kV trở xuống. Chúng bao gồm một thanh đồng dẫn điện đi qua vỏ sứ, với không khí cung cấp cách điện bên trong.

• Cụm cách điện chứa dầu thường được sử dụng trong các biến áp có điện áp định mức 35 kV. Các cụm cách điện này được chứa đầy dầu cách điện bên trong vỏ sứ, qua đó một dây dẫn đồng được cách điện bằng giấy ngâm dầu.

• Cụm cách điện kiểu tụ điện được sử dụng trong các biến áp có điện áp cao hơn 100 kV. Chúng bao gồm đơn vị cách điện chính (lõi tụ điện), vỏ sứ trên và dưới, ống nối, bình chứa dầu (bình bảo quản), bộ lò xo, đế, vòng phân chia điện (vòng chắn hồ quang), đầu đo, đầu dây, gioăng cao su và dầu cách điện.

Cụm cách điện biến áp dùng để đưa các dây dẫn cuộn dây cao áp và thấp áp ra khỏi thùng dầu. Chúng không chỉ cung cấp cách điện giữa các dây dẫn và đất mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc cố định các dây dẫn. Là một trong những thành phần dẫn điện của biến áp, cụm cách điện liên tục truyền tải dòng điện tải trong quá trình hoạt động bình thường và phải chịu đựng được dòng điện ngắn mạch trong trường hợp xảy ra sự cố bên ngoài.

Do đó, các yêu cầu sau đây áp dụng cho cụm cách điện biến áp:

• Phải có cường độ cách điện điện học theo quy định và sức mạnh cơ học đủ.

• Phải có tính ổn định nhiệt tốt và có khả năng chịu đựng được quá nhiệt tạm thời trong điều kiện ngắn mạch.

• Nên có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, hiệu suất niêm phong tốt, khả năng hoán đổi cao và dễ bảo trì.

Cụm cách điện chủ yếu bao gồm lõi tụ điện, bình chứa dầu, flange, và vỏ sứ trên/dưới. Cách điện chính là lõi tụ điện, được tạo thành bởi các lớp tụ điện đồng tâm nối tiếp nhau. Bộ phận này được bao bọc trong một khoang kín được hình thành bởi vỏ sứ trên/dưới, bình chứa dầu, flange và đế. Khoang này được đổ đầy dầu biến áp đã xử lý, tạo nên cấu trúc cách điện dầu-giấy. Gioăng cao su chống dầu được sử dụng ở các bề mặt tiếp xúc giữa các thành phần chính. Tất cả các thành phần được nén lại bởi lực nén trung tâm thông qua một bộ lò xo mạnh nằm trong bình chứa dầu, đảm bảo toàn bộ cụm cách điện luôn được niêm phong hermetic.

Flange được trang bị nút xả khí, thiết bị lấy mẫu dầu, và các đầu đo để đo hao tổn điện môi (tan δ) và phóng điện cục bộ (PD). Trong quá trình vận hành, nắp bảo vệ của đầu đo phải được lắp đặt để đảm bảo tiếp đất đáng tin cậy của màn che (điểm thử nghiệm); tình trạng mở mạch tuyệt đối không được phép.

Có hai phương pháp kết nối chính giữa cụm cách điện và dây dẫn cao áp của biến áp:

• Loại xuyên cáp

• Loại dẫn điện bằng thanh dẫn

Kiểm tra trước khi lắp đặt cụm cách điện biến áp:

Trước khi lắp đặt, cần thực hiện các kiểm tra sau:

• Kiểm tra bề mặt sứ có vết nứt hoặc hư hỏng không.

• Đảm bảo bề mặt trong của cổ flange và vòng phân chia điện được làm sạch kỹ lưỡng.

• Xác nhận cụm cách điện đã vượt qua tất cả các bài kiểm tra yêu cầu.

• Đối với cụm cách điện chứa dầu, kiểm tra chỉ báo mực dầu có bình thường không và kiểm tra có rò rỉ dầu không.

Cụm cách điện phải được sử dụng trong các điều kiện được chỉ định bởi ký hiệu mô hình, và cần tuân thủ các lưu ý sau:

• Tính chất niêm phong: Đảm bảo cụm cách điện vẫn được niêm phong là chìa khóa để đạt được tuổi thọ dài. Bất kỳ điểm niêm phong nào bị xáo trộn trong quá trình lắp đặt hoặc bảo dưỡng đều phải được khôi phục cẩn thận về trạng thái niêm phong ban đầu.

• Kiểm soát và điều chỉnh mực dầu: Mực dầu bên trong cụm cách điện nên được theo dõi định kỳ trong quá trình vận hành. Nếu mực dầu quá cao hoặc quá thấp, cần điều chỉnh.

• Nếu mực dầu quá cao, dầu thừa có thể được xả từ từ qua nút xả dầu trên flange.

• Nếu mực dầu quá thấp, cần thêm dầu biến áp cùng cấp được chỉ định trên bảng tên thông qua cổng nạp của bình chứa dầu.

• Đối với các cụm cách điện có kết quả kiểm tra dầu luôn bình thường trong các cuộc kiểm tra phòng ngừa hàng năm, khoảng thời gian giữa các cuộc kiểm tra phòng ngừa có thể được kéo dài để giảm tần suất lấy mẫu dầu. Bất kỳ vấn đề nào nên được gửi đến nhà sản xuất. Cụm cách điện không được tự tháo rời bởi người dùng.

Thủ tục lấy mẫu dầu đúng cách:
Làm sạch khu vực xung quanh nút xả dầu trên flange. Mở nút và từ từ vặn đầu lấy mẫu dầu chuyên dụng vào lỗ ren trung tâm của nút cho đến khi nó tiếp xúc với gioăng niêm phong bên trong. Siết chặt đầu lấy mẫu để nén gioăng niêm phong, cho phép dầu biến áp bên trong cụm cách điện chảy ra qua đầu lấy mẫu. Sau khi lấy mẫu, đảo ngược các bước trên để khôi phục trạng thái niêm phong ban đầu.

Lưu ý: Khi tháo đầu lấy mẫu, không được làm lỏng nút xả dầu. Nếu xảy ra lỏng, hãy siết chặt nút ngay lập tức bằng dụng cụ phù hợp.

Tiếp đất đầu đo:
Một đầu đo được cung cấp trên flange của cụm cách điện. Khi đo hao tổn điện môi hoặc phóng điện cục bộ, tháo nắp đầu đo và kết nối dây thử nghiệm — đầu stud được cách điện từ flange. Sau khi thử nghiệm, nắp đầu đo phải được lắp lại chắc chắn để đảm bảo tiếp đất đáng tin cậy. Đầu đo không bao giờ được để mở mạch trong quá trình vận hành.

Lưu ý về đo hao tổn điện môi:
Giá trị hao tổn điện môi đo tại hiện trường ở 10 kV có thể khác với dữ liệu kiểm tra tại nhà máy do ảnh hưởng của thiết bị đo, vị trí cụm cách điện và điều kiện môi trường. Đề nghị sử dụng cầu Schering cao áp để đo, và dữ liệu thu được ở điều kiện cao áp nên được coi là chuẩn.