Ứng dụng của Điều chỉnh điện áp trong Thử nghiệm điện áp cao của Thiết bị điện

Điện áp là một tiêu chí quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng điện. Chất lượng điện áp quyết định xem hệ thống điện có thể hoạt động an toàn hay không và có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định của toàn bộ hệ thống lưới điện. Hiện nay, các điều chỉnh điện áp là thiết bị điện tương đối phổ biến trong hệ thống điện, có khả năng kiểm soát hợp lý và khoa học toàn bộ quá trình thử nghiệm điện áp cao trên thiết bị điện, do đó liên tục cải thiện tính khả thi của các thử nghiệm như vậy.

1. Yêu cầu về Sử dụng Điều Chỉnh Điện Áp trong Thử Nghiệm Điện Áp Cao của Thiết Bị Điện

Trong trường hợp bình thường, trước khi bắt đầu thử nghiệm điện áp cao trên thiết bị điện, cần chọn một điều chỉnh điện áp được lắp đặt ở phía trước của biến áp để đảm bảo rằng các thông số kỹ thuật của nó đáp ứng yêu cầu thử nghiệm. Điều này đảm bảo rằng kết quả đo từ biến áp thỏa mãn các tiêu chuẩn thử nghiệm—tức là, đầu ra phải ổn định, liên tục và thay đổi đều, do đó cho phép điều chỉnh điện áp hiệu quả. Việc sử dụng điều chỉnh điện áp trong thử nghiệm điện áp cao của thiết bị điện đòi hỏi các yêu cầu sau:

• Đảm bảo đầu ra điện áp ổn định và chất lượng cao; ví dụ, dạng sóng điện áp đầu ra của điều chỉnh nên gần giống với sóng sin, và điện áp đầu ra nhỏ nhất nên gần bằng không.

• Điều chỉnh điện áp phải có đặc tính điều chỉnh chất lượng cao, với trở kháng điều chỉnh thấp, phương pháp điều chỉnh đơn giản và an toàn, để thuận lợi cho việc thử nghiệm điện áp cao của thiết bị điện.

• Giảm thiểu tiếng ồn phát sinh trong quá trình hoạt động của điều chỉnh điện áp và nhấn mạnh vào hiệu suất năng lượng và bảo vệ môi trường trong quá trình thử nghiệm.

• Đảm bảo các thông số cơ bản của điều chỉnh điện áp—bao gồm điện áp đầu ra, tần số, số pha, và dao động công suất đầu ra—đáp ứng yêu cầu của thử nghiệm điện áp cao trên thiết bị điện. Cụ thể, độ chính xác của điều chỉnh điện áp được biểu thị như:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

Lỗi nhỏ hơn cho thấy độ chính xác của thiết bị tốt hơn. Trong quá trình kiểm tra, sai số giữa giá trị đọc và giá trị chuẩn phải nhỏ hơn độ chính xác đã quy định.

2. Áp dụng Điều Chỉnh Điện Áp trong Thử Nghiệm Điện Áp Cao của Thiết Bị Điện

Ba loại điều chỉnh điện áp thường được sử dụng trong thử nghiệm điện áp cao của thiết bị điện: điều chỉnh tiếp xúc, điều chỉnh cảm ứng, và điều chỉnh cuộn dây di chuyển. Ba loại này khác nhau đáng kể về cấu trúc và nguyên lý hoạt động, và mỗi loại có các kịch bản ứng dụng và đặc điểm sử dụng riêng biệt. 

Trong quá trình thử nghiệm điện áp cao, điều chỉnh điện áp thường hỗ trợ động cơ không đồng bộ và cơ chế chuyển đổi năng lượng, là thiết bị điện có liên quan chặt chẽ với biến áp. Trong thử nghiệm điện áp cao, động cơ phải tuân thủ yêu cầu công suất tải tối đa của điều chỉnh điện áp là 12.000 kW. Ngoài ra, để giảm tiếng ồn điện từ, sức mạnh cơ học của điều chỉnh nên được tăng cường bằng cách sử dụng cấu trúc gang đúc chắc chắn.

2.1 Sử dụng Điều Chỉnh Điện Áp Cuộn Dây Di Chuyển
Nguyên lý điện từ và cấu trúc bên trong của điều chỉnh điện áp cuộn dây di chuyển tương tự như của biến áp. Chúng đạt được điều chỉnh điện áp đầu ra hiệu quả bằng cách di chuyển một cuộn dây ngắn mạch dọc theo cành lõi để thay đổi phân phối điện áp và trở kháng giữa hai cuộn dây trong mạch chính. Do điều chỉnh không dựa trên tiếp xúc, điện áp đầu ra từ điều chỉnh cuộn dây di chuyển tương đối mượt mà và đồng đều, dễ dàng và tiện lợi để sử dụng cho các thử nghiệm điện áp cao thông thường trên thiết bị điện. 

Ngoài ra, độ phản kháng rò lớn cho phép chúng chịu đựng được dòng điện xung lớn. Tuy nhiên, do đặc điểm cấu trúc và hoạt động, điều chỉnh cuộn dây di chuyển có trở kháng ngắn mạch tương đối cao. Do đó, nó không phù hợp cho các dự án thử nghiệm điện áp cao yêu cầu trở kháng nguồn thấp, như thử nghiệm ô nhiễm (ô nhiễm) điện áp cao. So với điều chỉnh cảm ứng, dạng sóng đầu ra của điều chỉnh cuộn dây di chuyển dễ bị méo mó hơn. 

Hơn nữa, sau thời gian sử dụng dài, mòn và lỏng lẻo của các thành phần truyền động và cuộn dây di chuyển có thể làm tăng tiếng ồn và rung động, có thể dẫn đến hư hỏng. Các thuật toán dòng điện có thể được sử dụng để tính toán các thành phần phức tạp của tổn thất điện áp trong hệ thống điện. Cụ thể, điều này liên quan đến việc tận dụng mối quan hệ giữa điện áp nút, công suất hoạt động, và độ lớn của điện áp nút để phân giải phương trình P-Q, giảm ma trận hệ số từ 2N×2N xuống N×N, trong đó N là số nút của hệ thống.

2.2 Sử dụng Điều Chỉnh Điện Áp Cảm ứng
Nguyên lý điện từ và cấu trúc của điều chỉnh điện áp cảm ứng tương tự như của động cơ không đồng bộ có rotor quấn, trong khi cơ chế chuyển đổi năng lượng tương tự như của biến áp. Bằng cách điều chỉnh vị trí góc của rotor, chúng thay đổi độ lớn và pha của lực điện động cảm ứng trong cuộn dây stator hoặc rotor, đạt được điều chỉnh điện áp không tiếp xúc. 

So với điều chỉnh cuộn dây di chuyển, điều chỉnh cảm ứng cung cấp hiệu suất kỹ thuật và kinh tế tổng thể tốt hơn và trở kháng thấp hơn—đặc biệt khi điện áp đầu ra nằm trong khoảng 50%–100%, nơi trở kháng thấp hơn đáng kể. Tuy nhiên, do hạn chế về cấu trúc và hoạt động, các điều chỉnh cảm ứng một pha có chi phí sản xuất cao, đặc biệt là cho các đơn vị công suất lớn. Khi độ lệch tâm của đơn vị một pha đạt đến một ngưỡng nhất định, vấn đề tiếng ồn và rung động có thể xảy ra trong quá trình hoạt động, hạn chế công suất đầu ra. Do đó, hiện nay ít có điều chỉnh cảm ứng một pha công suất lớn được sản xuất. Tuy nhiên, các phiên bản cải tiến của điều chỉnh cảm ứng được sử dụng hiệu quả trong các thử nghiệm điện áp cao với yêu cầu ít nghiêm ngặt hơn.

2.3 Sử dụng Bộ điều chỉnh điện áp dạng tiếp xúc
Bộ điều chỉnh điện áp dạng tiếp xúc là tự biến áp có khả năng cung cấp đầu ra điện áp liên tục. Chúng tạo ra các hình sin đầu ra với đặc tính tuyệt vời, với giới hạn đầu ra thấp nhất là 0 V, và thể hiện đặc tính điều chỉnh tuyến tính, liên tục và mượt mà. Ngoài ra, trở kháng ngắn mạch của chúng có thể được giảm thiểu, và chúng có góc pha gần như giống nhau giữa điện áp đầu vào và đầu ra cùng với tiếng ồn hoạt động thấp, khiến chúng lý tưởng cho các bài kiểm tra điện áp cao trên thiết bị điện. Tùy thuộc vào cấu hình lõi, bộ điều chỉnh dạng tiếp xúc được phân loại thành dạng cột và dạng vòng. 

Truyền thống, các bài kiểm tra điện áp cao dung lượng nhỏ chủ yếu sử dụng bộ điều chỉnh dạng tiếp xúc vòng do chi phí thấp và hiệu suất tốt. Nhược điểm đáng chú ý nhất của bộ điều chỉnh dạng tiếp xúc là sự phụ thuộc vào các tiếp xúc vật lý để điều chỉnh, điều này có thể tạo ra tia lửa trong quá trình hoạt động. Dung lượng tiếp xúc cũng bị giới hạn, và tuổi thọ tương đối ngắn đã cản trở sự phát triển của các mô hình dung lượng lớn. Tuy nhiên, nhờ nỗ lực không ngừng của nhân viên kỹ thuật, các vấn đề liên quan đến tiếp xúc đã được giải quyết phần lớn.

3. Bảo dưỡng Bộ điều chỉnh điện áp trong các bài kiểm tra điện áp cao trên thiết bị điện

Trước khi thực hiện bảo dưỡng bộ điều chỉnh điện áp được sử dụng trong các bài kiểm tra điện áp cao trên thiết bị điện, nhân viên phải hiểu rõ về cấu trúc bên trong của bộ điều chỉnh để xác định chính xác các lỗi và cải thiện hiệu quả bảo dưỡng. Cấu trúc cơ bản của bộ điều chỉnh điện áp được hiển thị trong Bảng 1.

3.2 Vấn đề Rò Rỉ Khí của Bộ Điều Chỉnh Điện Áp

Trong các bài kiểm tra điện áp cao của thiết bị điện, rò rỉ khí từ bộ điều chỉnh điện áp thường do niêm kín không đủ của các vòng đệm O và các khớp nối. Nó cũng có thể là do hư hỏng của kim loại niêm kín giữa ghế điều chỉnh và thanh điều chỉnh. Giải pháp cụ thể bao gồm việc tắt mạch khí, tháo rời đầu van chính của bộ điều chỉnh điện áp, và kỹ thuật viên cần phải kiểm tra cẩn thận để xác định vị trí và bản chất chính xác của sự cố. Dựa trên kinh nghiệm thực tế, các cải tiến phù hợp sẽ được thực hiện để giải quyết vấn đề rò rỉ khí từ cổng xả áp trong quá trình điều chỉnh trong các bài kiểm tra điện áp cao.

Trong quá trình kiểm tra điện áp cao, một vấn đề phổ biến là rò rỉ khí xảy ra ở vị trí zero khi điều chỉnh. Điều này chủ yếu là do vít điều chỉnh zero bị siết quá chặt. Để giảm thiểu vấn đề này, vị trí của vít điều chỉnh zero nên được điều chỉnh đúng cách để giảm khả năng rò rỉ ở vị trí zero.

Nên lưu ý rằng người vận hành phải tránh đứng trực tiếp trước bộ điều chỉnh điện áp trong quá trình điều chỉnh để giảm thiểu nguy cơ tai nạn.

4. Kết luận

Trong các ứng dụng thực tế, khi tiến hành các bài kiểm tra điện áp cao trên thiết bị điện, an toàn của nhân viên phải được ưu tiên hàng đầu. Đảm bảo an toàn cho cả nhân viên và thiết bị là điều kiện tiên quyết cơ bản để thực hiện đúng cách khắc phục sự cố và bảo dưỡng các thành phần thử nghiệm. Cách tiếp cận này giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm tần suất xảy ra sự cố. Với việc sử dụng rộng rãi của bộ điều chỉnh điện áp trong các bài kiểm tra điện áp cao của thiết bị điện, sự tiện lợi đã được mang đến cho cuộc sống hàng ngày của cư dân và các lĩnh vực khác nhau của xã hội, từ đó thúc đẩy sự phát triển hài hòa của xã hội.