Máy biến áp nối đất còn được gọi là máy biến áp nối đất trung tính. Nó tạo ra một điểm trung tính nhân tạo trong các hệ thống điện nơi điểm trung tính không có sẵn trực tiếp hoặc không được nối đất.
Nó thường không mang dòng tải đáng kể. Thay vào đó, nó cung cấp một đường dẫn đáng tin cậy cho dòng điện thứ tự không trong quá trình chạm đất một pha. Nó hoạt động cùng với điện trở nối đất trung tính, điện trở tiếp địa hoặc cuộn dập hồ quang. Điều này giúp hạn chế dòng điện sự cố, dập quá điện áp quá độ và kích hoạt rơ le bảo vệ.
Máy biến áp nối đất kiểu khô được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp, phòng thiết bị đóng cắt, trung tâm dữ liệu, bệnh viện, nhà máy công nghiệp và các trạm năng lượng tái tạo. Chúng không chứa dầu, chống cháy và yêu cầu bảo trì tương đối thấp.
Tại sao cần có máy biến áp nối đất?
Nhiều mạng phân phối điện áp trung thế 6 kV, 10 kV và 35 kV sử dụng trung tính không nối đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang. Nếu phía hạ áp của máy biến áp chính được đấu nối tam giác, sẽ không có điểm trung tính nào có thể tiếp cận để nối đất.
Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, dòng điện sự cố chạm đất dung kháng có thể trở nên đủ lớn để duy trì hồ quang. Điều này có thể dẫn đến quá điện áp chạm đất do hồ quang, cộng hưởng sắt từ, hoặc thậm chí là sự cố pha-pha.
Máy biến áp nối đất cung cấp một điểm trung tính nhân tạo ổn định. Hệ thống sau đó có thể được nối đất thông qua điện trở, cuộn kháng hoặc thiết bị tiếp địa khác. Điều này cải thiện cả độ an toàn của hệ thống và độ nhạy bảo vệ.
Nguyên lý hoạt động: Ưu điểm của đấu nối Zig-Zag?
Máy biến áp nối đất thường sử dụng kiểu đấu nối zig-zag. Mỗi cuộn dây pha được chia thành hai phần. Các phần này được quấn theo các hướng ngược nhau trên các trụ lõi khác nhau và sau đó được đấu nối tiếp để đưa ra điểm trung tính.
Trong điều kiện bình thường, điện áp ba pha về cơ bản là cân bằng.
Máy biến áp nối đất chủ yếu mang dòng điện từ hóa. Nó thể hiện trở kháng cao đối với dòng điện thứ tự thuận và thứ tự nghịch, do đó nó hoạt động gần như không tải.
Trong quá trình sự cố chạm đất một pha, dòng điện thứ tự không chạy qua điểm trung tính xuống đất.
Cách bố trí zig-zag cho phép từ thông thứ tự không tạo thành một đường kín trong lõi. Điều này dẫn đến trở kháng thấp đối với dòng điện thứ tự không.
So với máy biến áp lực thông thường, máy biến áp nối đất zig-zag có trở kháng thứ tự không thấp hơn nhiều.
Do đó, nó phù hợp hơn để mang dòng điện sự cố chạm đất. Trở kháng thứ tự không chính xác phụ thuộc vào công suất sản phẩm, cấu trúc lõi và cấp điện áp hệ thống. Nó cần được xác nhận từ các báo cáo thử nghiệm của nhà sản xuất và các nghiên cứu sự cố hệ thống.
Các loại phổ biến và cách bố trí đấu nối
Máy biến áp nối đất có thể được phân loại như sau:
- Theo môi trường cách điện: máy biến áp nối đất ngâm dầu và máy biến áp nối đất kiểu khô.
- Theo số pha: máy biến áp nối đất ba pha và một pha.
- Theo cách bố trí cuộn dây: máy biến áp nối đất hai cuộn dây và ba cuộn dây.
Máy biến áp nối đất ba cuộn dây thường bao gồm một cuộn dây hạ áp phụ. Cuộn dây này có thể đóng vai trò là máy biến áp tự dùng của trạm. Thiết bị sau đó cung cấp cả điểm trung tính nhân tạo và nguồn điện phụ trợ, giảm số lượng thiết bị và tiết kiệm không gian.
Các cách bố trí đấu nối điển hình bao gồm ZNyn và YNd. Việc lựa chọn cuối cùng phải dựa trên điện áp hệ thống, phương pháp nối đất, yêu cầu bảo vệ và bất kỳ nhu cầu tải phụ trợ nào.
Các thông số chính và cân nhắc lựa chọn
Các thông số quan trọng để lựa chọn bao gồm:
- Điện áp định mức: phải phù hợp với điện áp hệ thống, chẳng hạn như 10 kV hoặc 35 kV.
- Trở kháng thứ tự không: ảnh hưởng đến dòng điện sự cố chạm đất một pha. Nó phải được phối hợp với điện trở nối đất trung tính, cuộn dập hồ quang và cài đặt bảo vệ.
- Công suất định mức: được xác định bởi dòng điện dung của hệ thống, phương pháp nối đất và dòng điện sự cố ngắn hạn.
- Cấp cách điện: các cấp phổ biến cho thiết bị kiểu khô là cấp F và cấp H.
- Khả năng chịu dòng điện ngắn hạn: máy biến áp phải chịu được dòng điện sự cố chạm đất trong thời gian sự cố yêu cầu.
- Phương pháp nối đất: nối đất điện trở thấp, nối đất điện trở cao, nối đất điện kháng, nối đất cuộn dập hồ quang hoặc nối đất trực tiếp.
Trong các hệ thống nối đất điện trở thấp, công suất máy biến áp nối đất phải được kiểm tra so với điện áp hệ thống và dòng điện sự cố mục tiêu. Nó cũng phải được kiểm tra so với thời gian sự cố yêu cầu. Định mức liên tục phải được suy ra từ chế độ nhiệt ngắn hạn. Nếu thiết bị cũng cung cấp tải tự dùng của trạm, tải phụ trợ phải được cộng thêm để tránh quá nhiệt lâu dài.
Các ứng dụng điển hình
- Mạng phân phối 10 kV / 35 kV: cung cấp điểm trung tính nhân tạo và hạn chế quá điện áp hồ quang.
- Mạng cáp: dòng điện sự cố chạm đất dung kháng cao hơn đòi hỏi một phương pháp nối đất được kiểm soát.
- Nhà máy năng lượng tái tạo: ổn định điện thế điểm trung tính trong các hệ thống thu gom của trang trại điện mặt trời và điện gió.
- Trung tâm dữ liệu, bệnh viện và cơ sở công nghiệp: cải thiện an toàn nối đất và phát hiện sự cố.
- Nguồn cung cấp phụ trợ trạm biến áp: sử dụng máy biến áp nối đất ba cuộn dây làm máy biến áp tự dùng của trạm.
Danh sách kiểm tra kiểm tra hàng ngày
Máy biến áp nối đất kiểu khô thường hoạt động ở chế độ không tải hoặc tải rất nhẹ. Nó chỉ mang dòng điện đáng kể trong quá trình sự cố chạm đất. Kiểm tra định kỳ phải bao gồm cả các hạng mục máy biến áp kiểu khô nói chung và mạch nối đất trung tính.
| Khu vực kiểm tra |
Các hạng mục chính |
Tình trạng bình thường / Hành động |
| Ngoại quan và cách điện |
Vỏ bọc, cuộn dây, vật cách điện, sứ xuyên, kẹp lõi |
Không có vết nứt, đổi màu, cacbon hóa, phóng điện bề mặt hoặc vật lạ; vệ sinh bụi bám trong thời gian cắt điện |
| Kết nối điện |
Đầu cáp, thanh cái, cực nối, bu lông |
Không bị lỏng, oxy hóa, đổi màu hoặc cháy; kiểm tra bằng camera nhiệt hồng ngoại |
| Trung tính và nối đất |
Dây trung tính, điện trở nối đất hoặc cuộn kháng dập hồ quang, nối đất vỏ, nối đất lõi |
Dây dẫn nối đất chắc chắn và không bị ăn mòn; điện trở nối đất bảo vệ thường ≤ 4 Ω hoặc theo yêu cầu của lưới nối đất; điện trở nối đất trung tính phải được xác định bằng tính toán hệ thống |
| Nhiệt độ và làm mát |
Bộ điều khiển nhiệt độ, nhiệt độ cuộn dây, quạt làm mát, ống dẫn khí |
Thiết bị cấp F thường báo động ở khoảng 130 °C và cắt ở khoảng 150 °C; cấp H cho phép nhiệt độ cao hơn; xác nhận cài đặt với nhãn mác và dữ liệu nhà sản xuất |
| Âm thanh và rung động |
Lõi, kẹp, vỏ bọc, quạt |
Tiếng ù đều là bình thường; kiểm tra ngay tiếng nứt, phóng điện hồ quang hoặc tiếng ồn kim loại |
| Thông số vận hành |
Điện áp, dòng điện, cân bằng pha, dòng điện thứ tự không |
Độ lệch điện áp tốt nhất trong khoảng ±5%; dòng điện các pha cân bằng; dòng điện thứ tự không bất thường cần được điều tra |
| Môi trường |
Thông gió, nhiệt độ, độ ẩm, ngưng tụ, bảo vệ chống côn trùng |
Nhiệt độ môi trường thường ≤ 40 °C; độ ẩm tương đối ≤ 85%; không ngưng tụ, mảnh vụn hoặc hư hỏng lớp bịt kín |
Các lỗi thường gặp và Khắc phục sự cố
| Triệu chứng |
Nguyên nhân có thể |
Hành động khuyến nghị |
| Dịch chuyển điện áp điểm trung tính |
Mất cân bằng pha, tiếp địa kém, sự cố chạm đất hệ thống |
Kiểm tra cân bằng tải, mạch tiếp địa và điện áp thứ tự không |
| Dòng điện thứ tự không bất thường |
Sự cố chạm đất một pha, lỗi điện trở tiếp địa, vấn đề bảo vệ |
Xác minh điều kiện sự cố hệ thống; kiểm tra mạch trung tính, điện trở tiếp địa và biến dòng thứ tự không |
| Quá nhiệt cuộn dây hoặc mối nối |
Kết nối lỏng, quá tải, hỏng quạt |
Thực hiện kiểm tra hồng ngoại; siết chặt kết nối; kiểm tra quạt và ống dẫn khí |
| Tiếng ồn hoặc mùi phóng điện |
Độ ẩm, tích tụ bụi, phóng điện cục bộ |
Kiểm tra bề mặt cách điện trong thời gian ngừng điện; thực hiện thử nghiệm cách điện nếu cần |
| Dòng điện tiếp địa lõi cao |
Nhiều điểm tiếp địa lõi, lão hóa cách điện |
Đo điện trở cách điện lõi; xác định và loại bỏ các điểm tiếp địa ngoài ý muốn |
| Nhảy bảo vệ thứ tự không |
Sự cố chạm đất thực tế, hư hỏng điện trở tiếp địa, hỏng biến dòng hoặc rơ le |
Xác nhận xem có sự cố thực sự xảy ra hay không; kiểm tra mạch trung tính, điện trở tiếp địa, biến dòng thứ tự không và cài đặt rơ le |
Khuyến nghị về Bảo trì và Thử nghiệm
Duy trì hồ sơ vận hành cho nhiệt độ cuộn dây, dòng điện, điện áp, dòng điện thứ tự không và hoạt động của quạt. Các hoạt động hàng tháng có thể bao gồm kiểm tra trực quan, siết chặt đầu cực và thử nghiệm chức năng quạt. Kiểm tra hàng quý nên bao gồm hệ thống tiếp địa, dòng điện tiếp địa lõi và tình trạng cách điện.
Thử nghiệm hàng năm hoặc dựa trên tiêu chuẩn có thể bao gồm điện trở cách điện, điện trở một chiều cuộn dây, tỷ số vòng dây, hiệu chuẩn bộ điều khiển nhiệt độ và thử nghiệm phóng điện cục bộ khi áp dụng.
Mặc dù máy biến áp tiếp địa mang rất ít tải trong quá trình vận hành bình thường, độ tin cậy của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất bảo vệ chạm đất. Dây dẫn trung tính, điện trở tiếp địa, cuộn kháng dập hồ quang và mạch bảo vệ thứ tự không phải được coi là các điểm kiểm tra ưu tiên.
Phạm vi và Ghi chú An toàn
Bài viết này nhằm mục đích tham khảo chung về máy biến áp tiếp địa kiểu khô được sử dụng trong hệ thống phân phối điện áp trung. Các thông số cụ thể, cài đặt và khoảng thời gian bảo trì phải luôn tuân theo nhãn thiết bị, hướng dẫn của nhà sản xuất, thông số kỹ thuật dự án và các tiêu chuẩn địa phương hiện hành.
Trong quá trình kiểm tra khi có điện, duy trì khoảng cách an toàn với các bộ phận mang điện. Bất kỳ công việc nào liên quan đến cách ly, siết chặt đầu cực hoặc thử nghiệm đều phải tuân theo các thủ tục khóa/thẻ treo thích hợp, xác minh ngắt điện và tiếp địa.
Thông tin được cung cấp ở đây chỉ dành cho thảo luận kỹ thuật và không cấu thành thiết kế kỹ thuật, phối hợp bảo vệ hoặc hướng dẫn vận hành.
Đăng nhập
