Hướng dẫn về các Công nghệ Kiểm tra Transformer Mới nhất

Các loại biến áp rất đa dạng, chủ yếu là biến áp ngâm dầu và khô. Các biểu hiện lỗi của chúng cũng phong phú, nhưng hầu hết các sự cố tập trung ở cuộn dây, lõi, các thành phần kết nối và ô nhiễm dầu. Ví dụ, hư hỏng cách điện cuộn dây, mạch hở, ngắn mạch và ngắn mạch giữa các vòng tại điểm kết nối. Các triệu chứng bên ngoài phổ biến của lỗi biến áp bao gồm quá nhiệt nghiêm trọng, tăng nhiệt độ quá mức, tiếng ồn bất thường và mất cân bằng ba pha.

Bảo dưỡng biến áp định kỳ chủ yếu bao gồm kiểm tra cách điện (điện trở cách điện, tỷ số hấp thụ điện môi, v.v.), đo điện trở DC (để phát hiện các lỗi liên quan đến cuộn dây), kiểm tra nâng lõi và thử không tải. Một số doanh nghiệp còn phân tích chất lượng dầu của biến áp ngâm dầu để đảm bảo rằng khả năng cách điện và tính năng nhiệt của nó vẫn nguyên vẹn.

Dưới đây là một số phương pháp kiểm tra biến áp tiên tiến để tham khảo.

1. Phương pháp ALL-Test

Tâm điểm của phương pháp ALL-Test là sử dụng tín hiệu tần số cao, điện áp thấp - thay vì tín hiệu điện áp cao - để đo các thông số nội bộ như điện trở DC, trở kháng, góc pha cảm ứng cuộn dây và tỷ lệ dòng điện-tần số (I/F) của thiết bị dựa trên cuộn dây. Điều này cho phép đánh giá chính xác các lỗi nội bộ và giai đoạn phát triển của chúng. Lợi ích của phương pháp này là:

• Cho phép chẩn đoán lỗi nhanh chóng tại chỗ, giúp xác định liệu có cần thực hiện các cuộc kiểm tra tốn thời gian và công sức hơn - như nâng lõi - hay không.

• Độ chính xác đo lường cao. Vì điện trở DC của cuộn dây biến áp thường rất thấp, việc sử dụng tín hiệu tần số cao, điện áp thấp tránh làm trầm trọng thêm các khiếm khuyết hiện có. Với độ chính xác lên đến ba chữ số thập phân, thậm chí các ngắn mạch giữa các vòng nhỏ cũng có thể được phát hiện thông qua sự thay đổi đáng kể trong điện trở DC (R) - điều mà kiểm tra điện trở DC truyền thống không thể đạt được.

• Hỗ trợ giám sát theo trạng thái. Mỗi lần đo lường có thể được ghi lại và lưu trữ. Bằng cách thực hiện các bài kiểm tra định kỳ và vẽ đường cong xu hướng, có thể theo dõi sự thay đổi của các thông số chính theo thời gian, cung cấp dữ liệu đáng tin cậy cho việc phát hiện lỗi sớm và bảo trì dự đoán - hỗ trợ quản lý lỗi định lượng trong các cơ sở công nghiệp.

• Phân tích thông số toàn diện (R, Z, L, tgφ, I/F) cung cấp mô tả nội bộ lỗi biến áp đầy đủ, kịp thời và chính xác hơn.

Quy trình cơ bản cho ALL-Test:
Sau khi ngắt nguồn điện của biến áp, nối đất phía thứ cấp (hoặc sơ cấp). Sau đó, lần lượt kết nối dây tín hiệu của thiết bị vào các đầu cực sơ cấp (hoặc thứ cấp) (H1, H2, H3), đo các thông số giữa pha (R, Z, L, tgφ, I/F). Bằng cách so sánh kết quả giữa các pha hoặc với dữ liệu lịch sử của cùng một pha ở các thời điểm khác nhau, có thể xác định tình trạng lỗi của biến áp.

Làm tham khảo, các tiêu chuẩn đánh giá kinh nghiệm được đề xuất sau đây:

• Điện trở (R):

• Nếu R > 0,25 Ω, sự khác biệt giữa pha vượt quá 5% chỉ ra mất cân bằng ba pha.

• Nếu R ≤ 0,2 Ω, sử dụng ngưỡng 7,5% để đánh giá mất cân bằng.

• Trở kháng (Z):

• Mất cân bằng giữa pha không nên vượt quá 5%.

• Biến áp hỏng thường có xu hướng mất cân bằng vượt quá 100%.

• Cảm ứng (L):

• Mất cân bằng không được vượt quá 5%.

• Tangens góc pha (tgφ):

• Sự khác biệt giữa các pha phải nằm trong một chữ số (ví dụ: 0,1 so với 0,2 là chấp nhận được; 0,1 so với 0,3 là không).

• Tỷ lệ dòng điện-tần số (I/F):

• Sự khác biệt giữa pha không nên vượt quá hai chữ số (ví dụ: 1,23 so với 1,25 là chấp nhận được).

Dựa trên kinh nghiệm thực tế, trong quá trình từ mất cân bằng đến hỏng, dữ liệu kiểm tra biến áp trải qua những thay đổi lớn. Đối với các biến áp quan trọng, khuyến nghị thực hiện các phép đo ALL-Test ít nhất một lần mỗi tháng.

Bảng 1 Dữ liệu thí nghiệm của biến áp 2500kVA, 28800:4300 tốt, kiểm tra phía thứ cấp

Bảng 2 Dữ liệu thí nghiệm của biến áp 500kVA, 13800:240V hỏng, kiểm tra phía sơ cấp

2. Phương pháp Kiểm tra Tỷ lệ Cuộn Dây

Trong kiểm tra thực địa của biến áp, đo trực tiếp tỷ lệ cuộn dây là một phương pháp hiệu quả và nhanh chóng để phát hiện các lỗi nội bộ - như đấu nối sai, ngắn mạch hoặc mạch hở. Trong quá trình hoạt động, do sự biến đổi trong sản xuất hoặc sự suy giảm cách điện theo thời gian, tỷ lệ cuộn dây thực tế của biến áp có thể khác với giá trị trên bảng tên. Nếu đo chính xác, tỷ lệ cuộn dây có thể đóng vai trò là chỉ số tình trạng quan trọng để xác định và theo dõi sự phát triển của các khiếm khuyết nội bộ. Để giải quyết vấn đề này, sử dụng thiết bị kiểm tra tỷ lệ cuộn dây biến áp (TTR), thường yêu cầu độ chính xác đo lường rất cao.

3. Kiểm tra Chất Lượng Dầu Biến Áp

Biến áp ngâm dầu được sử dụng rộng rãi, và một phần quan trọng của việc bảo dưỡng là đánh giá tình trạng của dầu cách điện. Các dấu hiệu suy thoái dầu - như màu tối, mùi axit, cường độ điện介质损耗因数（tgφ）： - 各相之间的差异应在一位数字内（例如，0.1与0.2是可以接受的；0.1与0.3则不可接受）。 频率电流比（I/F）： - 各相之间的差异不应超过两位数字（例如，1.23与1.25是可以接受的）。 根据现场经验，在从不平衡到故障的过程中，变压器测试数据会发生显著变化。对于关键变压器，建议每月至少进行一次ALL-Test测量。 表1 良好的2500kVA、28800:4300变压器的试验数据，二次侧测试 | | H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |---------|---------|---------|---------| | R | 0.103 | 0.100 | 0.096 | | Z | 15 | 14 | 14 | | L | 2 | 2 | 2 | | tgφ | 75 | 75 | 75 | | I/F | -48 | -48 | -49 | 表2 故障的500kVA、13800:240V变压器的试验数据，一次侧测试 | | H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |---------|---------|---------|---------| | R | 116.1 | 88.20 | 48.50 | | Z | 4972 | 1427 | 1406 | | L | 7911 | 2267 | 2237 | | tgφ | 23 | 21 | 20 | | I/F | -33 | -29 | -29 | **2. 匝数比测试方法** 在现场测试变压器时，直接测量匝数比是检测内部故障的有效且快速的方法，如接线错误、短路或开路。在运行过程中，由于制造差异或绝缘材料随时间退化，变压器的实际匝数比可能与其铭牌值不同。如果测量准确，匝数比可以作为关键状态指标来识别和跟踪内部缺陷的发展。为此，使用变压器匝数比（TTR）测试仪，通常需要非常高的测量精度。 **3. 变压器油质测试** 浸油式变压器广泛使用，其维护的一个重要部分是评估绝缘油的状态。通过目视检查，通常可以识别出油劣化的迹象，如颜色变暗、酸味、介电强度降低（击穿电压）或污泥形成。此外，对关键油属性（包括粘度、闪点和水分含量）进行定量分析对于全面评估是必不可少的。请参阅下表中的评估标准。 | 序号 | 项目 | 设备电压等级 (kV) | 质量指标 | 检验方法 | |------|------|------------------|----------|----------| | 1 | 水溶性酸 (pH 值) | | >5.4 | ≥4.2 | GB7598 | | 2 | 酸值 (mgKOH/G) | | ≤0.03 | ≤0.1 | GB7599 或 GB264 | | 3 | 闪点 (闭口) | | >140 (对于10号、25号油) | 不低于新油标准5个单位 | GB261 | | 4 | 机械杂质 | | 无 | 无 | 目视检查 | | 5 | 游离碳 | | 无 | 无 | 目视检查 | 以下简要介绍如何使用气相色谱法进行分析和检验。当变压器油劣化或发生故障时，该方法的基本方法是在不停电的情况下从变压器中提取油样，分析溶解气体的类型和浓度，然后确定故障状况。正常情况下，油中的气体含量非常低，尤其是可燃气体，仅占总量的0.001%至0.1%。 然而，随着变压器故障严重程度的增加，油和固体绝缘材料在热效应和电磁效应的作用下会产生各种气体。例如，局部过热时，绝缘材料会产生大量CO和CO₂；当油本身过热时，会产生大量乙烯和甲烷。以可燃气体含量为判断标准，可以应用以下指南：气体含量低于0.1%表示正常；0.1%至0.5%表示轻微故障；高于0.5%表示严重故障。 变压器电气故障主要产生的气体是氢气和乙炔（C₂H₂），主要是由电弧放电或火花引起的。可以使用以下参考指标进行判断：H₂含量<0.01%为正常，0.01–0.02%需注意，>0.02%表示故障；C₂H₂<0.0005%为正常，>0.001%表示故障。 变压器受潮后，H₂（氢气）含量往往较高，因为氢气在电流作用下通过电解产生。这些气体数据可以综合分析以评估变压器的状态。