Cách xử lý sự cố biến áp?
Các lỗi phổ biến của biến áp và phương pháp xử lý.
1. Biến áp quá nhiệt
Quá nhiệt cực kỳ có hại cho biến áp. Hầu hết các sự cố cách điện của biến áp đều do quá nhiệt gây ra. Nhiệt độ tăng lên làm giảm sức chịu điện và sức cơ học của vật liệu cách điện. IEC 354, Hướng dẫn tải cho biến áp, nêu rõ rằng khi nhiệt độ điểm nóng nhất của biến áp đạt 140°C, bọt sẽ hình thành trong dầu. Những bọt này có thể làm giảm hiệu suất cách điện hoặc gây chập điện, dẫn đến hỏng hóc biến áp.
Quá nhiệt ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ sử dụng của biến áp. Theo quy tắc 6°C của biến áp, trong khoảng nhiệt độ 80–140°C, mỗi khi nhiệt độ tăng 6°C, tốc độ giảm tuổi thọ cách điện hiệu quả của biến áp sẽ gấp đôi. Tiêu chuẩn quốc gia GB1094 cũng quy định rằng giới hạn tăng nhiệt độ trung bình cuộn dây cho biến áp ngâm dầu là 65K, tăng nhiệt độ dầu trên cùng là 55K, và lõi và vỏ là 80K.
Quá nhiệt của biến áp chủ yếu biểu hiện qua sự tăng bất thường của nhiệt độ dầu. Các nguyên nhân chính có thể bao gồm: (1) biến áp quá tải; (2) hệ thống làm mát bị hỏng (hoặc không hoạt động đầy đủ); (3) sự cố nội bộ biến áp; (4) chỉ báo nhiệt độ sai lệch.
Khi phát hiện sự tăng bất thường của nhiệt độ dầu biến áp, các nguyên nhân khả năng trên nên được kiểm tra lần lượt để đưa ra phán đoán chính xác. Các điểm kiểm tra và xử lý chính như sau:
(1) Nếu các thiết bị vận hành chỉ báo biến áp đang quá tải, và đồng hồ nhiệt độ của ba pha trong một băng biến áp đơn pha hiển thị giá trị gần như giống nhau (có thể chênh lệch vài độ), và biến áp và hệ thống làm mát đang hoạt động bình thường, sự tăng nhiệt độ có thể do quá tải. Trong trường hợp này, cần tăng cường theo dõi biến áp (tải, nhiệt độ, tình trạng hoạt động), báo cáo ngay cho bộ phận điều độ cấp cao, và đề xuất chuyển tải để giảm mức độ và thời gian quá tải.
(2) Nếu sự tăng nhiệt độ do hệ thống làm mát không hoạt động đầy đủ, hệ thống nên được kích hoạt ngay lập tức. Nếu hệ thống làm mát đã hỏng, nguyên nhân phải được xác định nhanh chóng và xử lý ngay. Nếu sự cố không thể giải quyết kịp thời, nhiệt độ và tải của biến áp phải được theo dõi chặt chẽ, liên tục báo cáo cho bộ phận điều độ và quản lý sản xuất, giảm tải của biến áp, và biến áp phải hoạt động theo giá trị tải tương ứng với công suất làm mát dưới điều kiện làm mát hiện tại.
(3) Nếu thiết bị đo nhiệt độ từ xa phát tín hiệu báo động nhiệt độ cao với giá trị chỉ báo rất cao, nhưng đồng hồ nhiệt độ địa phương hiển thị bình thường và không có dấu hiệu khác của sự cố biến áp, báo động có thể là tín hiệu giả do sự cố trong mạch đo nhiệt độ từ xa. Sự cố này có thể được sửa chữa vào thời điểm thích hợp.
(4) Nếu trong một băng biến áp ba pha, nhiệt độ dầu của một pha tăng đáng kể so với nhiệt độ dầu lịch sử dưới cùng tải và điều kiện làm mát, và hệ thống làm mát và đồng hồ nhiệt độ hoạt động bình thường, quá nhiệt có thể do sự cố nội bộ biến áp. Cần thông báo ngay cho nhân viên chuyên nghiệp để lấy mẫu dầu phân tích sắc ký để xác định thêm sự cố. Nếu phân tích sắc ký cho thấy sự cố nội bộ, hoặc nếu nhiệt độ dầu tiếp tục tăng dưới tải và điều kiện làm mát không đổi, biến áp phải được ngừng hoạt động theo quy định tại chỗ.
2. Sự cố hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát giúp tản nhiệt từ cuộn dây và lõi thông qua dầu biến áp. Tất cả biến áp chính 500kV đều sử dụng tuần hoàn dầu ép bằng gió ép. Việc hệ thống làm mát hoạt động bình thường là điều kiện quan trọng cho hoạt động bình thường của biến áp. Sự cố thiết bị làm mát là lỗi biến áp phổ biến. Khi thiết bị làm mát hỏng, nhiệt độ hoạt động của biến áp tăng nhanh và mất tuổi thọ cách điện tăng mạnh.
Trong trường hợp thiết bị làm mát hỏng, người vận hành nên theo dõi chặt chẽ nhiệt độ và tải của biến áp, liên tục báo cáo cho bộ phận điều độ và giám sát vận hành. Nếu tải của biến áp vượt quá giới hạn quy định dưới điều kiện làm mát hỏng, cần yêu cầu giảm tải theo quy định tại chỗ.
Nên lưu ý rằng trong quá trình tăng nhiệt độ dầu, lõi và cuộn dây nóng lên nhanh hơn so với dầu. Nhiệt độ dầu có thể chỉ tăng nhẹ, nhưng nhiệt độ lõi và cuộn dây có thể đã rất cao. Đặc biệt khi máy bơm dầu hỏng, sự tăng nhiệt độ của cuộn dây so với dầu vượt xa giá trị bình thường quy định trên bảng tên. Nhiệt độ dầu có thể chỉ tăng nhẹ hoặc không đáng kể, trong khi nhiệt độ lõi và cuộn dây có thể đã vượt xa giới hạn cho phép.
Sau đó, khi nhiệt độ dầu dần tăng, nhiệt độ lõi và cuộn dây sẽ tiếp tục tăng lên mức cao hơn, duy trì một mức tăng nhiệt độ nhất định so với dầu dưới tải và điều kiện làm mát cụ thể. Do đó, khi thiết bị làm mát hỏng, không chỉ cần theo dõi nhiệt độ dầu và cuộn dây, mà còn phải tuân theo dung lượng và thời gian hoạt động cho phép của biến áp dưới điều kiện mất hệ thống làm mát do nhà sản xuất và quy định tại chỗ quy định. Cũng cần theo dõi các thay đổi vận hành khác để đánh giá toàn diện tình trạng hoạt động của biến áp.
Để kiểm tra sự cố thiết bị làm mát, xác định phạm vi mất điện (quạt hoặc máy bơm dầu riêng lẻ dừng, toàn bộ nhóm dừng, một pha hoặc ba pha dừng), tham khảo sơ đồ mạch điều khiển hệ thống làm mát để xác định điểm sự cố, và giảm thiểu thời gian dừng của thiết bị làm mát.
Nếu một quạt hoặc máy bơm dầu riêng lẻ hỏng trong khi những cái khác hoạt động bình thường, các nguyên nhân có thể bao gồm:
Một pha của nguồn điện ba pha cung cấp cho quạt hoặc bơm dầu bị đứt mạch (保险丝熔断、接触不良或电线断裂)，导致电机电流增大，热继电器动作或电源切断，或电机烧毁；
Hỏng hóc ổ bi hoặc cơ khí trong quạt hoặc bơm dầu;
Lỗi ở rơ-le điều khiển, tiếp điểm hoặc các thành phần khác trong mạch điều khiển quạt hoặc bơm dầu, hoặc mạch bị đứt (ví dụ: đầu nối lỏng, tiếp xúc kém);
Đặt nhiệt độ rơ-le quá thấp, gây ra hoạt động sai.
Nếu nguyên nhân được xác định là lỗi nguồn điện hoặc mạch, dây đứt nên được sửa chữa nhanh chóng, thay thế cầu chì, và khôi phục nguồn điện và mạch. Nếu rơ-le điều khiển bị hỏng, nó nên được thay thế bằng một rơ-le dự phòng. Nếu quạt hoặc bơm dầu bị hỏng, nên yêu cầu bảo trì ngay lập tức.
Nếu một nhóm (hoặc nhiều) quạt hoặc bơm dầu ngừng hoạt động đồng thời, nguyên nhân có thể là lỗi nguồn điện đến nhóm đó, cầu chì bị cháy, rơ-le nhiệt hoạt động, hoặc rơ-le điều khiển bị hỏng. Quạt hoặc bơm dầu dự phòng nên được kích hoạt ngay lập tức, sau đó khắc phục sự cố.
Nếu tất cả quạt hoặc bơm dầu của biến áp chính ngừng hoạt động, chắc chắn do lỗi nguồn điện chính cung cấp cho một hoặc tất cả ba pha của hệ thống làm mát. Trong trường hợp này, hãy kiểm tra xem nguồn điện dự phòng có tự động kích hoạt không. Nếu không, hãy kích hoạt nguồn điện dự phòng nhanh chóng, xác định nguyên nhân sự cố và loại bỏ nó.
Khi xử lý sự cố nguồn điện và khôi phục nguồn điện, chú ý những điều sau:
Khi thay thế cầu chì, trước tiên phải mở công tắc nguồn và tải phía bên kia mạch. Khi thay thế cầu chì khi có điện, khi lắp đặt pha thứ hai, động cơ ba pha sẽ nhận điện hai pha, tạo ra dòng điện lớn có thể làm cháy cầu chì mới lắp.
Sử dụng cầu chì có thông số kỹ thuật và dung lượng phù hợp với thiết kế.
Khi khôi phục nguồn điện và khởi động lại thiết bị làm mát, hãy khởi động theo từng bước hoặc từng nhóm càng nhiều càng tốt để tránh khởi động đồng thời tất cả quạt và bơm dầu, điều này có thể gây ra dòng điện tăng đột biến và làm cháy cầu chì lại.
Sau khi nguồn điện ba pha được khôi phục, nếu quạt hoặc bơm dầu vẫn không khởi động, có thể là do rơ-le nhiệt chưa được đặt lại. Đặt lại rơ-le nhiệt. Nếu không có lỗi trong thiết bị làm mát, nó nên khởi động bình thường.
3. Mức Dầu Bất Thường
Mức dầu biến áp bất thường bao gồm mức dầu thùng chính bất thường và mức dầu bộ điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC) bất thường. Biến áp 500kV thường sử dụng thùng chứa dầu với màng ngăn hoặc bao chứa, với đồng hồ đo mức dầu chỉ thị mức dầu. Mức dầu của cả hai có thể được quan sát qua đồng hồ đo.
Nếu mức dầu biến áp thấp, cần tìm hiểu nguyên nhân. Nếu mức dầu thấp do nhiệt độ môi trường thấp hoặc tải nhẹ khiến nhiệt độ dầu giảm xuống mức tối thiểu, nên bổ sung dầu kịp thời. Nếu mức dầu giảm do rò rỉ dầu nghiêm trọng, cần thực hiện biện pháp ngay lập tức để chặn rò rỉ và bổ sung dầu.
Mức dầu biến áp cao có thể do:
đổ dầu quá nhiều, mức dầu tăng lên khi nhiệt độ tăng trong điều kiện nhiệt độ môi trường cao hoặc tải nặng;
hệ thống làm mát bị hỏng;
lỗi nội bộ biến áp.
Khi mức dầu quá cao, hãy kiểm tra tải và nhiệt độ dầu, xác nhận hệ thống làm mát hoạt động bình thường, kiểm tra vị trí van đúng, và kiểm tra dấu hiệu của lỗi nội bộ. Nếu mức dầu quá cao hoặc dầu tràn ra, và không có lỗi khác, có thể rút một lượng nhỏ dầu biến áp một cách thích hợp.
Mức dầu OLTC cao, ngoài nhiệt độ dầu, cũng có thể do quá nhiệt ở các mối nối điện hoặc các nguyên nhân khác gây hỏng niêm phong trong khoang OLTC, cho phép dầu cách điện từ thùng chính rò rỉ vào khoang OLTC, gây ra mức dầu OLTC tăng bất thường. Khi mức dầu OLTC tăng bất thường và liên tục, thậm chí tràn ra từ bộ lọc hơi OLTC, hãy báo cáo ngay cho bộ phận điều phối, có chuyên gia tiến hành kiểm tra và phân tích, yêu cầu đưa biến áp bị lỗi ra khỏi dịch vụ để bảo dưỡng.
Biến áp 500kV thường sử dụng thùng chứa dầu với màng ngăn hoặc bao chứa và đồng hồ đo mức dầu chỉ thị mức dầu dựa trên vị trí đáy màng ngăn hoặc bao chứa. Các điều kiện sau có thể gây chỉ thị đồng hồ không chính xác:
Khí tích tụ dưới màng ngăn hoặc bao chứa khiến nó nổi lên trên mức dầu thực tế, dẫn đến chỉ thị mức dầu cao hơn;
Bộ lọc hơi bị tắc khiến không khí không thể vào khi mức dầu giảm, dẫn đến chỉ thị mức dầu cao hơn;
Màng ngăn hoặc bao chứa bị rách cho phép dầu vào không gian phía trên, có thể dẫn đến chỉ thị mức dầu thấp hơn.
Ba tình huống này có thể dẫn đến chỉ thị mức dầu không chính xác, yêu cầu người vận hành quan sát và phân tích cẩn thận trong quá trình vận hành bình thường.
4. Hoạt Động Rơ-le Khí Nhẹ
Khi rơ-le khí nhẹ hoạt động, điều này cho thấy sự hoạt động bất thường của máy biến áp và cần được kiểm tra và xử lý ngay lập tức. Các phương pháp như sau:
(1) Kiểm tra ngoại hình, âm thanh, nhiệt độ, mức dầu và tải của máy biến áp. Nếu phát hiện rò rỉ dầu nghiêm trọng và mức dầu dưới mốc 0 trên đồng hồ, có thể thấp hơn mức kích hoạt báo động của rơ-le khí, máy biến áp nên được ngắt khỏi dịch vụ ngay lập tức và sửa chữa rò rỉ kịp thời.
Nếu phát hiện tăng nhiệt độ bất thường hoặc âm thanh hoạt động không bình thường, có thể có lỗi bên trong. Âm thanh bất thường của máy biến áp có hai loại: một do rung cơ học, loại khác do phóng điện cục bộ. Có thể sử dụng que nghe (hoặc đèn pin)—đặt một đầu chắc chắn vào vỏ và nghe bằng tai ở đầu kia—để xác định xem tiếng ồn có nguồn gốc từ các thành phần bên trong (rung cơ học hoặc phóng điện cục bộ) hay không. Tiếng ồn do phóng điện thường có nhịp điệu tương tự như tiếng ồn corona trên cọc cao áp. Nếu nghi ngờ tiếng ồn phóng điện bên trong, hãy thực hiện phân tích sắc ký dầu ngay lập tức và tăng cường giám sát.
(2) Lấy mẫu khí để phân tích. Thường thì phán đoán định tính tại chỗ kết hợp với phân tích định lượng trong phòng thí nghiệm.
Đối với việc lấy mẫu khí, sử dụng xi lanh có dung tích phù hợp. Loại bỏ kim và gắn một đoạn ống nhựa hoặc ống cao su chịu dầu ngắn. Trước khi lấy mẫu, làm đầy xi lanh và ống với dầu máy biến áp để đẩy không khí ra, sau đó đẩy piston hoàn toàn để đẩy dầu ra. Kết nối ống với van xả của rơ-le khí (đảm bảo kết nối kín). Mở van xả của rơ-le khí và từ từ kéo piston xi lanh về để hút khí vào xi lanh.
Gần kim xi lanh mang lửa và từ từ đẩy piston để giải phóng khí, quan sát xem khí có cháy được không. Đồng thời, gửi khí đến phòng thí nghiệm để phân tích thành phần khí để phán đoán chính xác.
Nếu phát hiện khí cháy được hoặc phân tích sắc ký xác nhận lỗi bên trong, máy biến áp phải được ngắt khỏi dịch vụ ngay lập tức.
Nếu khí không màu, không mùi, không cháy, và phân tích sắc ký xác định là không khí, báo động của rơ-le khí có thể là báo động giả do lỗi mạch thứ cấp. Mạch cần được kiểm tra và sửa chữa kịp thời.
Trong quá trình lấy mẫu khí, sử dụng xi lanh trong suốt không màu để dễ dàng quan sát màu sắc của khí. Thủ tục phải được thực hiện dưới sự giám sát chặt chẽ, duy trì khoảng cách an toàn từ các bộ phận có điện.
5. Máy biến áp bị cắt
Khi máy biến áp tự động bị cắt, cần tiến hành kiểm tra toàn diện ngay lập tức để xác định nguyên nhân trước khi hành động. Các mục kiểm tra cụ thể bao gồm:
(1) Dựa trên tín hiệu từ rơ-le bảo vệ, thiết bị ghi lỗi và các thiết bị giám sát khác, xác định rơ-le bảo vệ nào đã hoạt động.
(2) Kiểm tra tải, mức dầu, nhiệt độ dầu, màu sắc dầu và xem có phun dầu, khói, đánh thủng hoặc nứt cọc, van xả áp hoạt động, hoặc dấu hiệu lỗi rõ ràng khác trước khi bị cắt, và xem có khí trong rơ-le khí không.
(3) Phân tích sóng dạng ghi lỗi.
(4) Hiểu tình trạng hệ thống: liệu có xảy ra lỗi ngắn mạch bên trong hoặc bên ngoài khu vực bảo vệ, liệu có hoạt động hệ thống hoặc quá điện áp chuyển mạch, hoặc dòng điện khởi động khi đóng.
Nếu kiểm tra cho thấy việc cắt tự động không phải do lỗi của máy biến áp, máy biến áp có thể được tái kích sau khi khắc phục lỗi bên ngoài.
Nếu phát hiện bất kỳ điều kiện nào sau đây, nên nghi ngờ lỗi bên trong của máy biến áp. Nguyên nhân phải được xác định, lỗi phải được loại bỏ, và các thử nghiệm điện, phân tích sắc ký và các thử nghiệm nhắm mục tiêu khác phải xác nhận rằng lỗi đã được khắc phục trước khi tái kích:
(1) Khí lấy từ rơ-le khí được xác nhận là cháy được qua phân tích; (2) Dấu hiệu lỗi bên trong rõ ràng của máy biến áp, như biến dạng vỏ, mức dầu bất thường, phun dầu nghiêm trọng; (3) Dấu hiệu đánh thủng hoặc hỏng, vỡ rõ ràng trên cọc máy biến áp; (4) Hai hoặc nhiều rơ-le bảo vệ (chênh lệch, khí, áp lực) đã hoạt động.
6. Tiếng ồn bất thường
(1) Nếu tiếng ồn lớn và ồn ào, có thể do vấn đề của lõi máy biến áp. Ví dụ, kẹp hoặc vít siết lõi bị lỏng. Đọc số đo thông thường, màu sắc, nhiệt độ và mức dầu không thay đổi đáng kể. Trong trường hợp này, dừng hoạt động máy biến áp và tiến hành kiểm tra.
(2) Nếu tiếng ồn chứa tiếng sôi nước hoặc "lục cục" như bọt khí, có thể chỉ ra lỗi cuộn dây nghiêm trọng gây nóng lên và bay hơi dầu ở các bộ phận gần đó. Tiếp xúc kém ở công tắc điều chỉnh gây nóng cục bộ hoặc ngắn mạch giữa các vòng cuộn đều có thể tạo ra tiếng ồn này. Ngay lập tức dừng hoạt động máy biến áp và tiến hành bảo dưỡng.
(3) Nếu tiếng ồn chứa tiếng nổ lớn, không đều, có thể chỉ ra sự cố phá vỡ cách điện của thân máy biến áp. Dừng hoạt động và tiến hành bảo dưỡng.
(4) Nếu tiếng ồn chứa tiếng "zizi" do phóng điện, có thể do phóng điện cục bộ trên bề mặt thân máy biến áp hoặc cọc. Nếu là vấn đề cọc, có thể nhìn thấy ánh sáng corona hoặc tia xanh/lilac nhỏ trong thời tiết xấu hoặc ban đêm. Làm sạch bề mặt cọc và bôi dầu silicone hoặc mỡ silicone. Dừng máy biến áp, và kiểm tra xem tiếp đất lõi và khoảng cách giữa các bộ phận có điện và đất có đáp ứng yêu cầu không.
(5) Nếu tiếng ồn chứa tiếng gõ liên tục, có nhịp điệu, có thể do tiếp xúc cơ học do rung của một số bộ phận, hoặc tiếng ồn bất thường do phóng điện tĩnh.
7. Phun dầu và nổ
Phun dầu và nổ xảy ra khi dòng điện ngắn mạch do lỗi bên trong và hồ quang nhiệt độ cao làm lão hóa dầu biến áp nhanh chóng, và rơle bảo vệ không kịp thời cắt điện, cho phép lỗi tiếp tục tồn tại và áp suất trong bình tăng liên tục. Dầu và khí áp lực cao sau đó phun ra từ ống chống nổ hoặc các điểm yếu khác của bình, gây ra tai nạn.
(1) Hư hỏng cách điện: Quá nhiệt cục bộ như ngắn mạch giữa cuộn dây dẫn đến hư hại cách điện; nước xâm nhập vào biến áp gây ẩm và hư hại cách điện; quá điện áp như sét đánh gây hư hại cách điện—đây là những yếu tố cơ bản dẫn đến ngắn mạch bên trong.
(2) Đường dây đứt gây hồ quang: Hàn kém của dây dẫn cuộn dây hoặc kết nối đầu dẫn lỏng có thể gây đứt dây dưới sự tăng cường dòng điện lớn. Hồ quang nhiệt độ cao tại điểm đứt làm bay hơi dầu, tăng áp suất bên trong.
(3) Sự cố công tắc điều chỉnh: Trong biến áp phân phối, phần cuộn dây cao áp được kết nối thông qua công tắc điều chỉnh. Các tiếp điểm của công tắc điều chỉnh nằm trong chuỗi mạch cuộn dây cao áp và chịu tải và dòng điện ngắn mạch. Nếu tiếp điểm động và tĩnh bị quá nhiệt, tia lửa, hoặc hồ quang, cuộn dây phần điều chỉnh có thể ngắn mạch.
8. Tắt khẩn cấp Biến áp
Một biến áp đang chạy phải được dừng ngay lập tức nếu phát hiện bất kỳ điều kiện nào sau đây:
(1) Tiếng ồn nội bộ bất thường hoặc tăng đáng kể; (2) Hư hại nghiêm trọng và phóng điện trên các bích; (3) Khói, lửa, hoặc phun dầu từ biến áp; (4) Biến áp có lỗi, nhưng thiết bị bảo vệ không hoạt động hoặc hoạt động sai; (5) Cháy hoặc nổ gần đó tạo mối đe dọa nghiêm trọng cho biến áp.
Trong trường hợp cháy biến áp, ngay lập tức ngắt nguồn, dừng quạt và bơm dầu, gọi ngay nhân viên cứu hỏa, và kích hoạt thiết bị chữa cháy. Nếu cháy do dầu cách điện tràn ra và cháy trên nắp, mở van xả phía dưới để xả dầu xuống mức phù hợp để ngăn chặn tràn, tránh để mực dầu giảm dưới nắp và gây cháy bên trong. Nếu cháy do lỗi nội bộ, không nên xả dầu, để tránh không khí xâm nhập và hình thành hỗn hợp dễ nổ có thể gây nổ nghiêm trọng.
Tóm lại, khi xảy ra lỗi biến áp, việc đánh giá chính xác và xử lý đúng cách là rất cần thiết—ngăn chặn sự gia tăng lỗi trong khi tránh tắt máy không cần thiết. Điều này đòi hỏi khả năng chẩn đoán tốt hơn và kinh nghiệm vận hành tích lũy để xác định và xử lý kịp thời lỗi biến áp, ngăn ngừa sự mở rộng của tai nạn.
Các yếu tố gây tiếng ồn bất thường của biến áp rất nhiều, và vị trí lỗi cũng khác nhau. Chỉ bằng cách liên tục tích lũy kinh nghiệm mới có thể đưa ra đánh giá chính xác.
