Hướng dẫn về Đặc tính Cấu hình Lắp đặt Vận hành và Khởi động của Máy biến áp khô SC Series

Biến áp khô đề cập đến biến áp điện trong đó lõi và cuộn dây không được ngâm trong dầu. Thay vào đó, cuộn dây và lõi được đúc cùng nhau (thông thường bằng nhựa epoxy) và làm mát bằng cách đối lưu không khí tự nhiên hoặc làm mát bằng không khí ép. Là một loại thiết bị phân phối điện tương đối mới, biến áp khô đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền tải và phân phối điện ở các xưởng sản xuất, tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, sân bay, cảng, tàu điện ngầm và giàn khoan dầu ngoài khơi. Chúng cũng có thể được kết hợp với tủ đóng cắt để tạo thành các trạm biến áp tiền chế nhỏ gọn, tích hợp.

Hiện nay, hầu hết các biến áp điện khô được sản xuất tại Trung Quốc là các đơn vị ba pha, đúc rắn thuộc series SC, chẳng hạn như: biến áp cuộn dây ba pha series SCB9, biến áp cuộn màng ba pha series SCB10, và biến áp cuộn màng ba pha series SCB9. Điện áp định mức của chúng thường nằm trong khoảng từ 6 kV đến 35 kV, với công suất tối đa đạt tới 25 MVA. Tài liệu này sẽ tập trung vào các biến áp khô ba pha series SC biến áp khô để cung cấp giải thích chi tiết về đặc điểm và quy trình lắp đặt/khởi động.

1. Đặc điểm của Biến áp Khô

So với biến áp ngâm dầu, biến áp khô không chứa dầu, do đó loại bỏ nguy cơ cháy, nổ và ô nhiễm. Do đó, các quy tắc và quy định về điện không yêu cầu biến áp khô phải được lắp đặt trong một phòng riêng biệt. Đặc biệt, trong các series mới hơn, tổn thất và mức độ ồn đã được giảm xuống mức thấp mới, làm cho việc lắp đặt biến áp trong cùng phòng phân phối với các tủ đóng cắt điện áp thấp trở nên khả thi.

1.1 Hệ thống Kiểm soát Nhiệt độ của Biến áp Khô
Sự vận hành an toàn và tuổi thọ của biến áp khô chủ yếu phụ thuộc vào sự an toàn và tin cậy của lớp cách điện cuộn dây. Sự hỏng hóc của lớp cách điện do nhiệt độ cuộn dây vượt quá giới hạn chịu nhiệt của lớp cách điện là một trong những nguyên nhân chính gây ra hoạt động bất thường của biến áp. Do đó, theo dõi nhiệt độ hoạt động của biến áp và thực hiện chức năng cảnh báo và điều khiển là cực kỳ quan trọng.

1.2 Phương pháp Bảo vệ của Biến áp Khô
Tùy thuộc vào điều kiện môi trường và yêu cầu bảo vệ, biến áp khô có thể được trang bị các vỏ khác nhau. Vỏ có xếp hạng IP23 thường được chọn, ngăn chặn các vật thể rắn lớn hơn 12 mm và các loài động vật nhỏ như chuột, rắn, mèo và chim xâm nhập và gây ra các lỗi nghiêm trọng như chập mạch và mất điện, do đó cung cấp một hàng rào an toàn cho các bộ phận có điện. Nếu biến áp phải được lắp đặt ngoài trời, có thể sử dụng vỏ IP23; ngoài sự bảo vệ được cung cấp bởi IP20, nó còn ngăn ngừa nước rơi ở góc lên đến 60° so với hướng thẳng đứng. Tuy nhiên, vỏ IP23 làm giảm khả năng làm mát của biến áp, do đó cần chú ý giảm công suất hoạt động tương ứng.

1.3 Phương pháp Làm mát của Biến áp Khô
Biến áp khô sử dụng hai phương pháp làm mát: làm mát bằng không khí tự nhiên (AN) và làm mát bằng không khí ép (AF). Khi làm mát bằng không khí tự nhiên, biến áp có thể hoạt động liên tục ở công suất định mức. Khi làm mát bằng không khí ép, công suất đầu ra của biến áp có thể tăng lên 50%. Chế độ này phù hợp cho hoạt động quá tải gián đoạn hoặc tình huống quá tải khẩn cấp. Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động quá tải, tổn thất tải và điện áp kháng tăng đáng kể, dẫn đến hoạt động không kinh tế; do đó, nên tránh hoạt động quá tải liên tục kéo dài.

1.4 Khả năng Quá tải của Biến áp Khô
Khả năng quá tải của biến áp khô phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, tình trạng tải trước khi quá tải (tải ban đầu), hiệu suất tản nhiệt của lớp cách điện và hằng số thời gian nhiệt. Nếu cần, nhà sản xuất có thể cung cấp đường cong quá tải cho biến áp khô. Hiện nay, năng lực sản xuất hàng năm của biến áp khô cách điện bằng nhựa epoxy ở Trung Quốc đã đạt 10.000 MVA, khiến nó trở thành một trong những nhà sản xuất và tiêu thụ biến áp khô lớn nhất thế giới. 

Với sự phổ biến của các biến áp SC(B)9 series ít tiếng ồn (đối với biến áp phân phối ≤2500 kVA, tiếng ồn được kiểm soát dưới 50 dB) và tiết kiệm năng lượng (giảm tổn thất không tải lên đến 25%), các thông số kỹ thuật và công nghệ sản xuất của biến áp khô ở Trung Quốc đã đạt đến mức tiên tiến thế giới.

2. Lắp đặt và Khởi động Biến áp Khô

2.1 Kiểm tra Trước Khi Lắp đặt (Khi Mở Hộp)
Kiểm tra xem bao bì có nguyên vẹn hay không. Sau khi mở hộp biến áp, xác minh rằng dữ liệu trên bảng tên phù hợp với yêu cầu thiết kế, tất cả tài liệu từ nhà máy đều đầy đủ, biến áp không bị hư hỏng, không có dấu hiệu hư hỏng bên ngoài, các bộ phận không bị dịch chuyển hoặc bị hư hỏng, các bộ phận hỗ trợ điện hoặc dây nối không bị hư hỏng, và cuối cùng xác nhận rằng các bộ phận dự phòng không bị hư hỏng hoặc thiếu.

2.2 Lắp đặt biến áp
Đầu tiên, kiểm tra nền móng của biến áp và xem xét xem các tấm thép chìm có nằm ngang không. Không nên có khoảng trống dưới các tấm thép để đảm bảo khả năng chống chịu động đất và hiệu suất hấp thụ âm thanh của nền móng; nếu không, mức độ ồn của biến áp đã lắp đặt sẽ tăng lên. Sau đó, sử dụng các con lăn để di chuyển biến áp đến vị trí lắp đặt, tháo bỏ các con lăn và điều chỉnh chính xác biến áp đến vị trí được thiết kế, đảm bảo sai số cân bằng đáp ứng yêu cầu thiết kế. Cuối cùng, hàn bốn đoạn thép hình chữ U ngắn gần bốn góc của đế biến áp vào các tấm thép chìm để ngăn chặn sự dịch chuyển trong quá trình hoạt động.

2.3 Đưa dây cho biến áp
Khi đưa dây, phải duy trì khoảng cách tối thiểu cần thiết giữa các bộ phận có điện và giữa các bộ phận có điện và đất, đặc biệt là khoảng cách giữa cáp và cuộn dây cao áp. Các thanh busbar dòng lớn thấp áp phải được hỗ trợ độc lập và không nên kết nối trực tiếp với các đầu cắm của biến áp, vì điều này sẽ tạo ra lực căng cơ học và mô men xoắn quá mức. Khi dòng điện vượt quá 1000 A (ví dụ: thanh busbar thấp áp 2000 A được sử dụng trong dự án này), phải lắp đặt một kết nối mềm giữa thanh busbar và đầu cắm biến áp để bù đắp sự giãn nở nhiệt và co lại của dây dẫn và để cách ly rung động giữa thanh busbar và biến áp. Tất cả các kết nối điện phải duy trì áp suất tiếp xúc đủ và nên sử dụng các phần tử đàn hồi (như lò xo đĩa hoặc đai ốc lò xo). Khi siết chặt các bu lông kết nối, phải sử dụng dụng cụ vặn moment, theo giá trị moment khuyến nghị của nhà sản xuất như được hiển thị trong Bảng 1:

2.4 Tiếp đất biến áp
Điểm tiếp đất của biến áp được đặt ở phần đáy phía hạ thế, có bulông tiếp đất chuyên dụng và được đánh dấu bằng ký hiệu tiếp đất. Biến áp phải được kết nối đáng tin cậy với hệ thống tiếp đất bảo vệ thông qua điểm này. Khi biến áp được trang bị vỏ bọc, vỏ bọc phải được kết nối đáng tin cậy với hệ thống tiếp đất. Trong trường hợp hệ thống ba pha bốn dây ở phía hạ thế, dây trung tính cũng phải được kết nối đáng tin cậy với hệ thống tiếp đất.

2.5 Kiểm tra trước khi vận hành
Kiểm tra rằng tất cả các chi tiết liên kết đều chắc chắn và không bị lỏng, tất cả các kết nối điện đều chính xác và đáng tin cậy, và khoảng cách cách điện giữa các bộ phận mang điện và giữa các bộ phận mang điện và đất tuân thủ quy định. Không nên có vật lạ gần biến áp, và bề mặt cuộn dây phải sạch sẽ.

2.6 Thử nghiệm trước khi đưa vào sử dụng

• Kiểm tra tỷ lệ điện áp và nhóm kết nối của biến áp. Đo điện trở trực tiếp của cả cuộn dây cao thế và cuộn dây hạ thế và so sánh kết quả với dữ liệu thử nghiệm nhà máy của nhà sản xuất.

• Kiểm tra điện trở cách điện giữa các cuộn dây và giữa cuộn dây và đất. Nếu điện trở cách điện đo được thấp hơn đáng kể so với giá trị nhà máy, điều đó cho thấy biến áp đã hấp thụ độ ẩm. Nếu điện trở cách điện giảm xuống dưới 1000 Ω/V (của điện áp làm việc), biến áp phải được xử lý sấy khô.

• Điện áp thử nghiệm cho phép cách điện phải tuân thủ các quy định liên quan. Khi thực hiện thử nghiệm chịu điện áp hạ thế, cảm biến nhiệt độ TP100 phải được tháo ra và lắp lại ngay sau khi thử nghiệm.

• Nếu biến áp được trang bị quạt làm mát, hãy cấp điện để kiểm tra hoạt động bình thường.

2.7 Vận hành thử nghiệm
Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng trước khi cấp điện, biến áp có thể được cấp điện để vận hành thử nghiệm. Trong thời gian này, cần chú ý đặc biệt đến các điểm sau:

• Bất kỳ âm thanh bất thường, tiếng ồn hoặc rung động;

• Bất kỳ mùi lạ như mùi cháy;

• Bất kỳ sự thay đổi màu sắc do quá nhiệt cục bộ;

• Độ thông gió và lưu thông không khí đủ.

Ngoài ra, cần lưu ý các điểm sau:

Thứ nhất, mặc dù biến áp khô có khả năng chống ẩm tốt, nhưng cấu trúc mở chung của chúng vẫn dễ bị ẩm xâm nhập—đặc biệt là biến áp khô sản xuất tại Trung Quốc, thường sử dụng mức cách điện thấp hơn. Do đó, để đảm bảo độ tin cậy cao hơn, biến áp khô nên hoạt động trong môi trường có độ ẩm tương đối dưới 70%. Nên tránh lưu trữ lâu dài không sử dụng để ngăn chặn sự hấp thụ ẩm nghiêm trọng. Nếu điện trở cách điện giảm xuống dưới 1000 Ω/V (của điện áp làm việc), điều đó cho thấy sự hấp thụ ẩm nghiêm trọng, và vận hành thử nghiệm phải được dừng lại.

Thứ hai, biến áp khô được sử dụng cho ứng dụng tăng áp trong các nhà máy điện khác với biến áp ngâm dầu: chúng không được vận hành với cuộn dây hạ thế mở mạch. Một cuộn dây hạ thế mở mạch có thể cho phép điện áp quá cao chuyển tiếp—do sóng đóng cắt hoặc sét đánh trên lưới điện—làm hỏng cách điện của biến áp. Để bảo vệ chống lại điện áp chuyển tiếp, một bộ thiết bị hạn chế sét (ví dụ: Y5CS arrester oxit kẽm) nên được lắp đặt trên phía busbar của biến áp.

3. Kết luận
Là thiết bị quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện, biến áp khô ngày càng được người dùng ưa chuộng nhờ cường độ cách điện cao, khả năng chịu đựng ngắn mạch mạnh mẽ, và các ưu điểm như thân thiện với môi trường, chống cháy, chống nổ, và không cần bảo dưỡng. Do đó, nhân viên lắp đặt phải áp dụng các phương pháp chuyên nghiệp và khoa học để hoàn thành đầy đủ tất cả công việc chuẩn bị và giải quyết kịp thời và tổng kết mọi vấn đề gặp phải trong quá trình lắp đặt để đảm bảo an toàn vận hành của thiết bị.