Độ kháng cách điện và Phân tích Hao hụt điện môi của biến áp điện lực

1 Giới thiệu

Biến áp là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống điện, và việc tối đa hóa phòng ngừa và giảm thiểu sự cố và tai nạn của biến áp là rất cần thiết. Các sự cố về cách điện chiếm hơn 85% tổng số tai nạn của biến áp. Do đó, để đảm bảo an toàn khi vận hành biến áp, việc kiểm tra cách điện định kỳ cho biến áp là cần thiết để phát hiện sớm các khuyết tật cách điện và kịp thời giải quyết các nguy cơ tai nạn tiềm ẩn. Trong suốt sự nghiệp của mình, tôi thường xuyên tham gia vào công tác thử nghiệm biến áp, tích lũy được kiến thức sâu rộng trong lĩnh vực này. Bài viết này cung cấp một giới thiệu chi tiết về kiểm tra cách điện toàn diện cho biến áp và tình trạng cách điện được phản ánh qua kết quả kiểm tra.

2 Đo Điện Trở Cách Điện và Tỷ Số Hấp thụ

2.1 Đo Điện Trở Cách Điện

Trong quá trình đo, nên sử dụng đồng hồ megohm theo tiêu chuẩn kỹ thuật để lần lượt đo điện trở cách điện giữa mỗi cuộn dây biến áp và đất, cũng như giữa các cuộn dây. Các đầu cuối của cuộn dây đang được kiểm tra nên được nối ngắn mạch, trong khi tất cả các đầu cuối của cuộn dây không được kiểm tra nên được nối ngắn mạch và nối đất. Địa điểm và thứ tự đo nên tuân theo bảng dưới đây.

Khi so sánh các giá trị điện trở cách điện, chúng nên được chuyển đổi thành cùng một nhiệt độ bằng cách sử dụng biểu thức toán học sau:

Trong công thức:

R1 đại diện cho giá trị điện trở cách điện (đơn vị megaohm) đo ở nhiệt độ t1

R2 đại diện cho giá trị điện trở cách điện (đơn vị megaohm) tính ở nhiệt độ t2

Các giá trị điện trở cách điện đo được chủ yếu được đánh giá bằng cách so sánh kết quả của các lần đo tiếp theo của mỗi cuộn dây. So với kết quả thử nghiệm trước đó, không nên có sự thay đổi đáng kể, thường không ít hơn 70% giá trị trước đó. Trong các thử nghiệm đưa vào sử dụng, giá trị này thường không nên ít hơn 70% giá trị thử nghiệm tại nhà máy (ở cùng một nhiệt độ).

Khi không có giá trị tham chiếu, tiêu chuẩn cho các giá trị điện trở cách điện thường như được liệt kê trong bảng dưới đây.

2.2 Đo tỷ số hấp thụ và chỉ số phân cực

Tỷ số hấp thụ là tỷ lệ giữa giá trị điện trở cách điện được đo bằng megohmmeter sau 60 giây và 15 giây kể từ khi áp dụng điện áp. Tỷ số hấp thụ rất nhạy cảm với độ ẩm trong cách điện. Khi nhiệt độ nằm trong khoảng từ 10°C đến 30°C, tỷ số hấp thụ không nên nhỏ hơn 1.3.

Đối với các máy biến áp có mức định mức 220kV trở lên hoặc 120MVA trở lên, nên đo chỉ số phân cực. Chỉ số này là tỷ lệ giữa các đọc số được ghi nhận sau mười phút và một phút, với chỉ số phân cực không nhỏ hơn 1.5.

Đo điện trở cách điện và tỷ số hấp thụ là phương pháp đơn giản và phổ biến để kiểm tra tình trạng cách điện của máy biến áp. Kiểm tra này có thể phát hiện hiệu quả độ ẩm trong cách điện và các khuyết tật cục bộ, như các vỏ sứ nứt, dây dẫn tiếp đất, v.v. Nếu điện trở cách điện và tỷ số hấp thụ đo được không đạt giá trị quy định, chắc chắn tồn tại một số khuyết tật thuộc loại đã đề cập ở trên trong cách điện.

3 Kiểm tra dòng rò

Trong quá trình kiểm tra, sử dụng máy phát điện áp DC cao và ampe kế vi mô. Các điểm áp dụng điện áp được hiển thị trong bảng sau:

Các tiêu chuẩn áp dụng điện thử nghiệm được thể hiện trong bảng sau.

Sau khi tăng điện áp lên điện áp thử nghiệm, đọc dòng điện một chiều đi qua cuộn dây được thử nghiệm sau một phút; giá trị này là dòng rò được đo.

Thử nghiệm dòng rò thực chất đo điện trở cách điện. Tuy nhiên, vì sử dụng điện áp một chiều cao hơn để đo dòng rò, nó có thể phát hiện các khuyết tật cách điện mà đồng hồ megohm không thể phát hiện, như khuyết tật sụt giảm cục bộ trong biến áp và khuyết tật ở vỏ dẫn. Khi phân tích và đánh giá kết quả đo, chủ yếu so sánh với các biến áp tương tự và giữa các cuộn dây khác nhau, cũng như so sánh với kết quả thử nghiệm của những năm trước, không mong đợi sự thay đổi đáng kể. Nếu các giá trị tăng dần theo từng năm, cần chú ý vì điều này thường chỉ ra sự suy giảm dần cách điện. Nếu có sự tăng đột ngột so với những năm trước, có thể chỉ ra các khuyết tật nghiêm trọng cần điều tra.

4 Đo tiếp tuyến góc mất mát điện môi

Do vỏ biến áp được nối đất trực tiếp, cầu AC loại QS1 với đấu dây ngược được sử dụng để đo tiếp tuyến góc mất mát điện môi. Các vị trí đo được hiển thị trong bảng dưới đây.

Lưu ý: Nội dung thực tế của bảng không được cung cấp trong văn bản, do đó chúng được đề cập ở đây một cách chung chung. Nếu bạn có chi tiết hoặc dữ liệu cụ thể cho bảng, những thông tin đó có thể được bao gồm trong bản dịch để tăng độ chính xác.

Bản dịch này bao gồm quy trình kỹ thuật để kiểm tra góc mất mát điện môi và lý do sử dụng thiết bị cụ thể do xem xét về việc nối đất. Nó cũng phản ánh tầm quan trọng của việc so sánh kết quả thử nghiệm hiện tại với dữ liệu lịch sử để xác định các vấn đề tiềm ẩn trong hệ thống cách điện của biến áp.

Trong quá trình đo lường, hai đầu cuối của cuộn dây đang được kiểm tra phải được nối ngắn mạch, trong khi tất cả các cuộn dây pha không được kiểm tra phải được nối ngắn mạch và nối đất. Điều này ngăn chặn sự sai số do độ tự cảm của cuộn dây gây ra.

Các giá trị tiêu chuẩn cho tiếp tuyến góc tổn thất điện môi của cách điện cuộn dây biến áp (tại 20°C) được hiển thị trong bảng sau:

Góc tổn thất điện môi không nên có sự thay đổi đáng kể khi so sánh với các giá trị lịch sử (thông thường không vượt quá 30%). Điện áp thử nghiệm là 10 kV khi điện áp cuộn dây là 10 kV hoặc cao hơn, và bằng điện áp định mức (Un) khi điện áp cuộn dây thấp hơn 10 kV.

Khi đo, góc tổn thất điện môi cần được chuyển đổi về cùng nhiệt độ bằng cách sử dụng biểu thức toán học sau:

tgδ1 và tgδ2 đại diện cho các giá trị tan delta ở nhiệt độ t1 và t2 tương ứng.

Đo góc tổn thất điện môi của cách điện cuộn dây biến áp chủ yếu được sử dụng để kiểm tra xem biến áp có bị ẩm, lão hóa cách điện, dầu bị hỏng, bùn tích tụ trên cách điện và các khuyết tật cục bộ nghiêm trọng hay không. Nếu góc tổn thất điện môi đo được không đạt giá trị quy định, chắc chắn tồn tại một số khuyết tật thuộc loại nêu trên trong cách điện.

5 Thử nghiệm chịu điện áp xoay chiều tần số công nghiệp

Thiết bị dùng để thử nghiệm chịu điện áp xoay chiều tần số công nghiệp thường yêu cầu biến áp thử nghiệm, bộ điều chỉnh điện áp, đồng hồ điện áp tĩnh điện cao áp, và khoảng cách cầu tròn. Khi cần thiết, ampe kế xoay chiều và điện trở nước cũng có thể được nối tiếp ở phía cao áp. Trong quá trình thử nghiệm, thiết bị thử nghiệm phải được chọn phù hợp dựa trên yêu cầu về điện áp và công suất của mẫu thử nghiệm.