Phân tích bốn trường hợp cháy lớn của máy biến áp điện

Trường Hợp Một

Vào ngày 1 tháng 8 năm 2016, một biến áp phân phối 50kVA tại một trạm cung cấp điện đột nhiên phun dầu trong quá trình hoạt động, sau đó là cháy và hỏng cầu chì cao áp. Kiểm tra cách điện cho thấy megohm từ phía hạ áp đến đất bằng không. Kiểm tra lõi xác định rằng hư hại cách điện cuộn dây hạ áp đã gây ra ngắn mạch. Phân tích xác định một số nguyên nhân chính dẫn đến sự cố của biến áp này:

Ngoài ra, tải điện nông thôn khó quản lý và ý thức sử dụng điện có kế hoạch yếu. Trong thời gian tải cao như tưới tiêu, mùa vụ và giờ tối, cạnh tranh sử dụng điện trở thành vấn đề, góp phần làm cháy biến áp.

Sự mất cân đối tải ba pha: Khi tải ba pha mất cân đối, dòng điện ba pha không đối xứng xuất hiện, tạo ra dòng điện thứ tự không ở dây trung tính. Từ thông thứ tự không do dòng điện này tạo ra gây ra điện thế thứ tự không trong cuộn dây biến áp, dịch chuyển điện thế điểm trung tính. Pha có dòng điện lớn hơn trở nên quá tải, gây hỏng cách điện cuộn dây, trong khi pha có dòng điện thấp hơn không đạt được công suất định mức, giảm hiệu suất đầu ra của biến áp. Kết nối kém tại đầu cuối hạ áp và đầu cuối trung tính của cuộn dây biến áp quá tải có thể gây nóng, lão hóa và biến dạng gioăng cao su và gioăng dầu, dẫn đến rò rỉ dầu và cháy đầu cuối.

Hỏng mạch ngắn: Dù là hỏng mạch đất một pha hay ngắn mạch giữa pha, trở kháng nhỏ của cuộn dây hạ áp biến áp phân phối tạo ra dòng ngắn mạch cực kỳ lớn. Đặc biệt với ngắn mạch gần, dòng hỏng có thể đạt hơn 20 lần dòng định mức của biến áp. Những dòng ngắn mạch mạnh mẽ này tạo ra lực tác động điện từ lớn và nhiệt gây hỏng biến áp phân phối, làm cho ngắn mạch là chế độ hỏng hóc phá hủy nhất đối với biến áp.

Nguyên nhân chính hiện tại của hỏng mạch ngắn bao gồm:

• Khoảng cách an toàn cho đường dây phân phối hạ áp kém, cây đổ hoặc xe đâm vào cột gây ngắn mạch

• Lắp đặt, vận hành hoặc bảo dưỡng sai cách của cầu chì hạ áp, gây ngắn mạch tại đầu cuối cầu chì

• Lắp đặt kém hoặc bảo dưỡng không đủ cho hộp đo hạ áp gắn trên biến áp, gây ngắn mạch gần

Các biện pháp khắc phục:

• Cấu hình đúng cầu chì hạ áp để tan chảy khi dòng điện hạ áp vượt quá dòng định mức của biến áp, bảo vệ biến áp. Cầu chì hạ áp nên được kích thước gấp 1,5 lần công suất biến áp.

• Đo tải biến áp trong thời gian nhu cầu cao và thay thế biến áp quá tải kịp thời.

• Tăng cường vận hành và bảo dưỡng bằng cách thay thế sứ cách điện nứt, dọn dẹp hành lang đường dây và ngăn ngừa ngắn mạch giữa pha để bảo vệ biến áp.

Trường Hợp Hai

Năm 2015, một cục điện đã gặp phải 32 trường hợp cháy biến áp. Phần lớn được sản xuất bởi một nhà sản xuất duy nhất. Sau nhiều cuộc kiểm tra lõi và lấy mẫu dầu, đã phát hiện 80% mẫu dầu biến áp chứa nước. Phân tích tiếp theo cho thấy ống điền dầu của bình bảo quản trên những biến áp này có độ kín kém. Trong thời gian mưa, nước sẽ tích tụ trong ống trong thời gian dài và dần dần thấm vào biến áp. Theo thời gian, hàm lượng nước trong dầu biến áp liên tục tăng, giảm khả năng cách điện và gây hỏng biến áp.

Các biện pháp khắc phục:

• Lắp đặt cốc kim loại lên ống điền dầu để cách ly chúng khỏi tiếp xúc trực tiếp với nước. Sau khi lắp đặt các cốc này trên tất cả các biến áp loại này, số lượng cháy biến áp giảm đáng kể.

• Tiến hành lấy mẫu dầu và thử nghiệm hàng năm trên biến áp phân phối và thay thế dầu biến áp kịp thời khi kết quả thử nghiệm không đạt yêu cầu.

Trường Hợp Ba

Năm 2018, một biến áp cung cấp điện tại một trạm cung cấp điện bị cháy vào một ngày nắng đẹp khi tải không nặng. Kiểm tra lõi cho thấy các điểm hồ quang ngắn mạch rõ ràng trên cuộn dây cao áp, do cách điện kém gây ra ngắn mạch.

Phân tích: Loại hỏng hóc biến áp này thiếu các yếu tố bên ngoài rõ ràng, khiến việc xác định nguyên nhân trở nên khó khăn nếu không kiểm tra lõi. Hầu hết các sự cố như vậy xảy ra do hiệu suất cách điện của biến áp suy giảm theo thời gian hoạt động kéo dài, và các biện pháp kịp thời không được thực hiện. Cuối cùng, cách điện không thể đáp ứng yêu cầu hoạt động, gây cháy biến áp.

Biện pháp khắc phục:

• Thực hiện kiểm tra điện trở cách điện hàng năm cho biến áp phân phối, lưu giữ hồ sơ và phân tích xu hướng. Thay thế biến áp ngay khi giá trị cách điện dưới yêu cầu để ngăn ngừa cháy nổ.

• Theo dõi thường xuyên cách điện của biến áp thường xuyên nằm trong khu vực dễ bị sét đánh để ngăn ngừa sự cố do cách điện suy giảm.

Trường hợp thứ Tư

Vào ngày 6 tháng 7 năm 2017, trong một cơn giông, một biến áp đặt trên đỉnh núi tại trạm cung cấp điện đã gặp phải tình trạng cháy cầu chì cao áp và phun dầu. Kiểm tra cách điện cho thấy giá trị megohm từ cao áp đến đất là không, cho thấy biến áp đã bị hỏng.

Phân tích: Nguyên nhân của sự cố biến áp này là do quá áp do sét đánh, làm hỏng cách điện của biến áp, dẫn đến ngắn mạch.

Biện pháp khắc phục:

• Cải thiện điện trở nối đất của bộ bảo vệ sét đánh biến áp để đảm bảo giá trị nằm trong giới hạn hợp lý.

• Thực hiện kiểm tra cách điện hàng năm cho cả bộ bảo vệ sét đánh cao và thấp áp của biến áp phân phối, thay thế ngay lập tức bất kỳ bộ nào không đạt tiêu chuẩn.

Tăng cường Quản lý Nhân sự để Ngăn chặn Tai nạn

Tình trạng hoạt động của biến áp phân phối có liên quan mật thiết đến chất lượng quản lý. Với quản lý kỹ lưỡng, tai nạn cháy biến áp có thể được ngăn chặn hiệu quả.

• Hiểu rõ điều kiện tải cho mỗi khu vực biến áp: Nhân viên quản lý điện cần đánh giá thường xuyên tải người dùng, theo dõi cả tăng số lượng thiết bị gia dụng cho người dùng dân cư và mở rộng nhà máy, mỏ, thêm máy móc, và tăng thiết bị làm nóng/làm lạnh. Thông tin này có thể thu thập thông qua việc đọc đồng hồ và thăm dò trực tiếp để duy trì nhận thức chính xác.

• Tổng kết kinh nghiệm và bài học trong quá khứ: Hiểu quy luật ảnh hưởng của sự thay đổi khí hậu theo mùa đối với thiết bị. Tăng cường và cải thiện điểm yếu và nguy cơ tiềm ẩn được tiết lộ trong các thảm họa, thực hiện các biện pháp phòng ngừa có mục tiêu như điều chỉnh bảo vệ quá tải biến áp dựa trên điều kiện thực tế để cải thiện khả năng chống chịu của thiết bị trước thiên tai.

• Tiến hành phân tích và dự báo tải chủ động: Sử dụng dữ liệu đầu tiên thu thập từ hai điểm trên, tiến hành dự báo tải một cách khoa học và thực hiện các nâng cấp phù hợp bao gồm sửa đổi đường dây, phân phối lại tải, và tăng công suất biến áp. Tăng cường kiểm tra thiết bị trong các thảm họa gió, tuyết, mưa đá, và thời kỳ lạnh cực đoan để ngăn ngừa sự cố và cải thiện độ tin cậy của thiết bị, đồng thời giảm thiểu cháy biến áp.

• Đặt trọng tâm vào trách nhiệm nhân viên: Trước hết, xây dựng ý thức dịch vụ mạnh mẽ tập trung vào dịch vụ người dùng và đảm bảo điện áp ổn định, chất lượng. Nhân viên cần thành thạo trong việc nhận biết nguy cơ tiềm ẩn và lắng nghe phản hồi của người dùng, giải quyết vấn đề ngay lập tức mà không chậm trễ. Thiết bị không nên được vận hành khi có lỗi hoặc vấn đề bị bỏ qua. Quản lý cần chuyển từ phản ứng thụ động sang thực hiện chủ động và từ thực hiện theo thói quen sang thực hiện sáng tạo. Thứ hai, phải thực thi trách nhiệm. Không có cơ chế trách nhiệm, nhiệm vụ và quy định công việc trở nên vô nghĩa. Phải thực thi trách nhiệm nghiêm ngặt đối với nhân viên bỏ bê nhiệm vụ, lạm dụng quyền lực vì lợi ích cá nhân, làm việc sơ sài, hoặc không thực hiện hiệu quả các biện pháp—gây ra vấn đề chưa được giải quyết, nguy cơ chưa được xử lý, hoặc thiệt hại thiết bị. Chỉ bằng cách tích hợp việc thực hiện trách nhiệm với cơ chế trách nhiệm nghiêm ngặt, trách nhiệm công việc mới có thể được tăng cường, hiệu quả hoạt động được cải thiện, hiệu quả thực hiện được nâng cao, nhu cầu người dùng được phục vụ tốt hơn, tai nạn do con người gây ra được ngăn chặn, và tính toàn vẹn hoạt động của thiết bị được duy trì.

Kết luận

Tóm lại, biến áp có thể hỏng do nhiều lý do trong quá trình hoạt động, nhưng với việc tăng cường quản lý và bảo dưỡng, các sự cố biến áp do con người gây ra có thể được giảm đáng kể. Điều này cải thiện độ tin cậy cung cấp điện trong khi giảm chi phí bảo dưỡng cho các công ty điện, mang lại lợi ích cho cả doanh nghiệp và người dùng. Điều này chứng tỏ tầm quan trọng thực tiễn đáng kể của việc phân tích sự cố biến áp và thực hiện các biện pháp khắc phục phù hợp.