17 Câu Hỏi Thường Gặp Về Biến áp Điện

1 Tại sao lõi biến áp phải được nối đất?
Trong quá trình hoạt động bình thường của biến áp điện, lõi phải có một kết nối đất đáng tin cậy. Nếu không có nối đất, điện áp nổi giữa lõi và đất sẽ gây ra sự phóng điện gián đoạn. Nối đất tại một điểm loại bỏ khả năng tiềm năng nổi trong lõi. Tuy nhiên, khi có hai hoặc nhiều điểm nối đất, tiềm năng không đồng đều giữa các phần của lõi tạo ra dòng điện tuần hoàn giữa các điểm nối đất, gây ra lỗi nóng do nhiều điểm nối đất. Lỗi nối đất lõi có thể gây ra hiện tượng nóng cục bộ. Trong trường hợp nghiêm trọng, nhiệt độ lõi tăng đáng kể, kích hoạt báo động khí nhẹ, và có thể gây ra việc bảo vệ khí nặng nhảy. Các phần lõi bị chảy tạo ra ngắn mạch giữa các lớp, làm tăng tổn thất lõi và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và hoạt động của biến áp, đôi khi yêu cầu thay thế các tấm thép silic của lõi. Do đó, lõi biến áp phải có chính xác một điểm nối đất - không nhiều hơn và không ít hơn.

2 Tại sao sử dụng tấm thép silic cho lõi biến áp?
Lõi biến áp thông thường được làm từ tấm thép silic. Thép silic là thép chứa silic (còn gọi là cát) từ 0,8-4,8%. Thép silic được sử dụng vì nó có tính từ tuyệt vời và có thể tạo ra mật độ lưu lượng từ cao trong cuộn dây, cho phép biến áp có kích thước nhỏ hơn. Biến áp luôn hoạt động trong điều kiện AC, với tổn thất công suất xảy ra không chỉ ở điện trở cuộn dây mà còn ở lõi dưới tác động của từ hóa xoay chiều. Tổn thất công suất ở lõi được gọi là "tổn thất sắt," bao gồm "tổn thất hysteresis" và "tổn thất dòng xoáy." Tổn thất hysteresis xảy ra trong quá trình từ hóa do hysteresis từ, với tổn thất tỷ lệ thuận với diện tích bao quanh bởi vòng hysteresis của vật liệu. Thép silic có vòng hysteresis hẹp, dẫn đến tổn thất hysteresis thấp hơn và giảm hiện tượng nóng lên.

Nếu thép silic có những ưu điểm này, tại sao không sử dụng khối rắn? Bởi vì lõi xếp lớp giúp giảm một loại tổn thất sắt khác - tổn thất dòng xoáy. Trong quá trình hoạt động, dòng điện xoay chiều trong cuộn dây tạo ra từ thông xoay chiều, gây ra dòng điện cảm ứng trong lõi. Những dòng điện cảm ứng này chạy theo các vòng khép kín vuông góc với hướng từ thông, tạo thành dòng xoáy gây nóng. Để giảm tổn thất dòng xoáy, lõi biến áp sử dụng các tấm thép silic cách điện xếp chồng lên nhau, buộc dòng xoáy đi qua các đường dẫn hẹp với tiết diện nhỏ để tăng sức cản. Ngoài ra, silic trong thép tăng điện trở, giúp giảm dòng xoáy. Lõi biến áp thường sử dụng các tấm thép silic cán nguội dày 0,35mm, cắt theo kích thước và xếp chồng theo hình dạng "E-I" hoặc "C". Theo lý thuyết, các tấm mỏng hơn và dải hẹp hơn sẽ giảm dòng xoáy tốt hơn. Điều này sẽ giảm tổn thất dòng xoáy, giảm nhiệt độ tăng và tiết kiệm vật liệu. Tuy nhiên, sản xuất lõi thực tế cần xem xét nhiều yếu tố - các tấm quá mỏng sẽ tăng đáng kể chi phí lao động và giảm diện tích tiết diện hiệu quả của lõi. Do đó, kích thước của tấm thép silic cho lõi biến áp phải cân nhắc nhiều yếu tố để đạt được thiết kế tối ưu.

3 Phạm vi bảo vệ của bảo vệ Buchholz (khí) là gì?

• Chập đa pha bên trong biến áp
• Chập giữa vòng, chập giữa cuộn dây và lõi hoặc vỏ
• Lỗi lõi
• Mức dầu giảm hoặc rò rỉ dầu
• Tiếp xúc kém ở bộ chuyển đổi tap hoặc mối hàn dây dẫn kém

4 Sự khác biệt giữa bảo vệ sai biệt chính của biến áp và bảo vệ Buchholz là gì?

• Bảo vệ sai biệt chính của biến áp hoạt động dựa trên nguyên tắc dòng điện tuần hoàn, trong khi bảo vệ Buchholz hoạt động dựa trên việc tạo khí trong các lỗi nội bộ của biến áp.
• Bảo vệ sai biệt là bảo vệ chính cho biến áp, trong khi bảo vệ Buchholz là bảo vệ chính cho lỗi nội bộ của biến áp.
• Phạm vi bảo vệ khác nhau:
  A) Bảo vệ sai biệt bao gồm:
  • Chập đa pha trong các đầu vào và cuộn dây chính của biến áp
  • Chập vòng đơn cực nghiêm trọng
  • Lỗi tiếp đất trên cuộn dây và đầu vào trong hệ thống tiếp đất dòng lớn
• B) Bảo vệ Buchholz bao gồm:
• • Chập đa pha bên trong biến áp
  • Chập giữa vòng, chập giữa vòng và lõi hoặc vỏ
  • Lỗi lõi (hư hỏng do nóng)
  • Mức dầu giảm hoặc rò rỉ dầu
  • Tiếp xúc kém ở bộ chuyển đổi tap hoặc mối hàn dây dẫn kém

5 Cách xử lý lỗi bộ làm mát biến áp chính?

• Khi nguồn điện làm việc cho các phần I và II của bộ làm mát bị mất, tín hiệu "#1, #2 mất điện" xuất hiện, và mạch nhảy toàn bộ bộ làm mát biến áp được kích hoạt. Ngay lập tức báo cáo cho trung tâm điều khiển và vô hiệu hóa bộ bảo vệ này.
• Nếu việc chuyển đổi giữa nguồn điện I và II không thành công trong quá trình vận hành, đèn báo "bộ làm mát dừng toàn bộ" sáng, kích hoạt mạch nhảy toàn bộ bộ làm mát biến áp. Ngay lập tức báo cáo cho trung tâm điều khiển để vô hiệu hóa bộ bảo vệ này và nhanh chóng thực hiện chuyển đổi thủ công. Nếu các contactor KM1 hoặc KM2 đã hỏng, không nên ép kích.
• Khi bất kỳ mạch làm mát nào bị lỗi, hãy cách ly mạch làm mát bị lỗi.

6 Điều gì xảy ra khi các biến áp không đáp ứng điều kiện hoạt động song song được vận hành song song?
Khi các biến áp có tỷ lệ biến đổi khác nhau được vận hành song song, dòng điện tuần hoàn phát triển, ảnh hưởng đến công suất đầu ra của biến áp. Khi các biến áp có độ cản phần trăm khác nhau được vận hành song song, tải không thể được phân phối theo tỷ lệ công suất của biến áp, cũng ảnh hưởng đến công suất đầu ra. Khi các biến áp có nhóm kết nối khác nhau được vận hành song song, sẽ xảy ra ngắn mạch trong biến áp.

7 Nguyên nhân gây ra tiếng ồn bất thường trong biến áp?

• Quá tải
• Tiếp xúc nội bộ kém gây ra hồ quang phóng điện
• Các thành phần riêng lẻ bị lỏng lẻo
• Đặt đất hoặc ngắn mạch trong hệ thống
• Khởi động động cơ lớn gây ra sự dao động tải đáng kể

8 Khi nào không nên điều chỉnh máy cắt bước của biến áp thay đổi bước dưới tải?

• Trong quá trình biến áp hoạt động quá tải (ngoại trừ trong trường hợp đặc biệt)
• Khi bảo vệ khí nhẹ của máy cắt bước dưới tải kích hoạt thường xuyên
• Khi đồng hồ dầu của máy cắt bước dưới tải hiển thị không có dầu
• Khi số lần thay đổi bước vượt quá giới hạn quy định
• Khi thiết bị thay đổi bước cho thấy sự bất thường

9 Các giá trị định mức trên bảng tên biến áp đại diện cho điều gì?
Các giá trị định mức của biến áp là các thông số kỹ thuật được nhà sản xuất xác định cho việc hoạt động bình thường của biến áp. Việc hoạt động trong phạm vi các giá trị định mức này đảm bảo hoạt động tin cậy lâu dài với hiệu suất tốt. Các giá trị định mức bao gồm:

• Công suất định mức: Khả năng đầu ra được đảm bảo dưới điều kiện định mức, được biểu thị bằng volt-amper (VA), kilovolt-amper (kVA) hoặc megavolt-amper (MVA). Do hiệu suất biến áp cao, công suất định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp thường được thiết kế để bằng nhau.
• Điện áp định mức: Điện áp cuối cùng được đảm bảo dưới điều kiện không tải, được biểu thị bằng volt (V) hoặc kilovolt (kV). Nếu không có quy định khác, điện áp định mức đề cập đến điện áp đường dây.
• Dòng điện định mức: Dòng điện đường dây được tính từ công suất định mức và điện áp định mức, được biểu thị bằng amper (A).
• Dòng điện không tải: Dòng điện kích thích như một phần trăm của dòng điện định mức trong quá trình hoạt động không tải.
• Mất mát ngắn mạch: Mất mát công suất hữu ích khi một cuộn dây bị ngắn mạch và điện áp được áp dụng cho cuộn dây còn lại để đạt được dòng điện định mức ở cả hai cuộn dây, được biểu thị bằng watt (W) hoặc kilowatt (kW).
• Mất mát không tải: Mất mát công suất hữu ích trong quá trình hoạt động không tải, được biểu thị bằng watt (W) hoặc kilowatt (kW).
• Điện áp ngắn mạch: Cũng gọi là điện áp trở kháng, phần trăm điện áp áp dụng so với điện áp định mức khi một cuộn dây bị ngắn mạch và cuộn dây còn lại mang dòng điện định mức.
• Nhóm kết nối: Chỉ phương pháp kết nối của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp và chênh lệch pha giữa các điện áp đường dây, được biểu diễn bằng ký hiệu đồng hồ.

10 Tại sao các biến tần nguồn dòng cần công suất biến áp lớn hơn?
Thiết kế biến áp thường xem xét công suất định mức thay vì công suất định mức do dòng điện chỉ liên quan đến công suất định mức. Đối với biến tần nguồn điện áp, hệ số công suất đầu vào gần bằng 1, do đó công suất định mức và công suất định mức gần như bằng nhau. Biến tần nguồn dòng khác biệt - hệ số công suất của biến áp phía đầu vào tối đa bằng hệ số công suất của động cơ cảm ứng tải. Do đó, cho cùng một động cơ tải, công suất định mức phải lớn hơn so với biến áp sử dụng với biến tần nguồn điện áp.

11 Những yếu tố nào ảnh hưởng đến công suất biến áp?
Việc chọn lõi liên quan đến điện áp, trong khi việc chọn dây dẫn liên quan đến dòng điện - độ dày dây dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt sinh ra. Nói cách khác, công suất biến áp chỉ liên quan đến nhiệt sinh ra. Đối với biến áp được thiết kế tốt nhưng hoạt động trong điều kiện tản nhiệt kém, đơn vị 1000kVA có thể hoạt động ở 1250kVA với làm mát tăng cường. Ngoài ra, công suất định mức liên quan đến mức tăng nhiệt độ cho phép. Ví dụ, biến áp 1000kVA với mức tăng nhiệt độ cho phép là 100K có thể vượt quá công suất 1000kVA nếu được phép hoạt động ở 120K trong các trường hợp đặc biệt. Điều này cho thấy việc cải thiện điều kiện tản nhiệt của biến áp có thể tăng công suất định mức của nó. Ngược lại, cho cùng một công suất biến tần, kích thước tủ biến áp có thể được giảm.

12 Làm thế nào để cải thiện hiệu suất biến áp?

• Lựa chọn các máy biến áp tiết kiệm năng lượng hiệu suất cao, tổn thất thấp mọi lúc có thể
• Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý dựa trên điều kiện tải
• Duy trì hệ số tải trung bình của máy biến áp ở mức trên 70%
• Cân nhắc thay thế bằng các máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn khi hệ số tải trung bình liên tục dưới 30%
• Nâng cao hệ số công suất tải để cải thiện khả năng truyền tải công suất tác dụng của máy biến áp
• Phân bố tải hợp lý nhằm giảm thiểu số lượng máy biến áp đang vận hành

13 Vì sao cần đẩy nhanh cải tạo kỹ thuật các máy biến áp phân phối tiêu thụ năng lượng cao?
Các máy biến áp phân phối tiêu thụ năng lượng cao chủ yếu đề cập đến các dòng máy biến áp SJ, SJL, SL7, S7, tổn thất sắt và tổn thất đồng của chúng cao hơn nhiều so với các máy biến áp dòng S9 hiện đang được sử dụng phổ biến. Ví dụ, so với S9, S7 có tổn thất sắt cao hơn 11% và tổn thất đồng cao hơn 28%. Các máy biến áp mới hơn như S10 và S11 còn tiết kiệm năng lượng hơn S9, trong khi các máy biến áp hợp kim vô định hình có tổn thất sắt chỉ tương đương khoảng 20% so với máy biến áp S7. Máy biến áp thường có tuổi thọ kéo dài vài thập kỷ. Việc thay thế các máy biến áp tiêu thụ năng lượng cao bằng các mô hình hiệu suất cao không chỉ cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng mà còn đạt được mức tiết kiệm điện đáng kể trong suốt vòng đời thiết bị.

14 Dòng điện xoáy là gì? Dòng điện xoáy gây ra những tác hại gì?
Khi dòng điện xoay chiều chạy qua một dây dẫn, nó tạo ra một từ trường xoay chiều xung quanh dây dẫn đó. Từ trường xoay chiều này cảm ứng dòng điện bên trong các vật dẫn rắn. Do các dòng điện cảm ứng này tạo thành các vòng kín trong vật dẫn giống như các xoáy nước, nên được gọi là dòng điện xoáy. Dòng điện xoáy không chỉ làm hao phí năng lượng điện, làm giảm hiệu suất thiết bị, mà còn gây ra hiện tượng phát nhiệt ở các thiết bị điện (như lõi máy biến áp), nghiêm trọng hơn có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị.

15 Vì sao bảo vệ tức thời máy biến áp phải tránh dòng ngắn mạch phía hạ áp?
Điều này chủ yếu xét đến tính chọn lọc trong hoạt động của bảo vệ rơle. Bảo vệ tức thời phía cao áp chủ yếu nhằm bảo vệ chống lại các sự cố nghiêm trọng bên ngoài máy biến áp. Khi cài đặt, nếu bảo vệ không tránh được dòng ngắn mạch cực đại ở phía hạ áp của máy biến áp, phạm vi bảo vệ sẽ mở rộng sang các đường dây xuất tuyến hạ áp do giá trị dòng ngắn mạch không thay đổi nhiều trong khoảng cách ngắn gần đầu ra hạ áp. Điều này sẽ làm mất tính chọn lọc. Mặc dù bảo vệ không chọn lọc thì độ tin cậy cao hơn nhưng lại gây khó khăn trong vận hành. Ví dụ, nhiều khu công nghiệp có phòng phân phối chính 10kV (bus 10kV + các bộ ngắt mạch xuất tuyến), mỗi xưởng sản xuất đều có vành đai phân phối hạ áp (các đơn vị vành đai + máy biến áp). Nếu các bộ ngắt mạch không tránh được dòng ngắn mạch cực đại ở phía hạ áp của máy biến áp, cả các công tắc tổng hạ áp (công tắc tải - cầu chì của đơn vị vành đai) và bộ ngắt mạch cao áp đều sẽ hoạt động, gây khó khăn trong vận hành.

16 Vì sao không cho phép hai máy biến áp song song cùng nối đất điểm trung tính đồng thời?
Trong các hệ thống dòng điện lớn, để đáp ứng yêu cầu phối hợp độ nhạy của bảo vệ rơle, một số máy biến áp chính phải được nối đất trong khi các máy khác giữ nguyên trạng thái không nối đất. Tại một trạm có hai máy biến áp chính, việc không nối đất đồng thời cả hai điểm trung tính chủ yếu nhằm giải quyết vấn đề phối hợp bảo vệ dòng thứ tự không và điện áp thứ tự không. Trong các trạm biến áp có nhiều máy biến áp song song, thông thường một số điểm trung tính máy biến áp được nối đất, một số khác thì không. Cách làm này giúp giới hạn dòng sự cố chạm đất ở mức hợp lý và giảm thiểu ảnh hưởng của thay đổi chế độ vận hành đến độ lớn và phân bố dòng thứ tự không trong toàn lưới điện, từ đó nâng cao độ nhạy của các hệ thống bảo vệ dòng thứ tự không.