Kết quả phân tích khí hòa tan (DGA) bất thường, rơ le khí hoạt động và nhiệt độ tăng quá mức trong máy biến áp tiếp địa ngâm dầu thường không phải là các vấn đề biệt lập. Chúng thường là các dấu hiệu kết hợp của quá nhiệt bên trong, phóng điện cục bộ, hồ quang hoặc suy giảm cách điện. Một chẩn đoán đáng tin cậy cần tích hợp phân tích khí hòa tan, giám sát tình trạng nhiệt và các thử nghiệm điện, tham khảo các tiêu chuẩn IEC hiện hành.
Nhà sản xuất máy biến áp tiếp địa trung tính
1. Bất thường DGA: Các chỉ số hóa học của sự cố bên trong
Phân tích khí hòa tan là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện các sự cố tiềm ẩn trong máy biến áp ngâm dầu. Theo IEC 60599, các khí quan trọng như hydro (H₂), metan (CH₄), etan (C₂H₆), etylen (C₂H₄), axetilen (C₂H₂), cacbon monoxit (CO) và cacbon đioxit (CO₂) có thể giúp xác định loại sự cố bên trong.
| Khí đặc trưng |
Loại lỗi có thể xảy ra |
Nguyên nhân điển hình |
| Chủ yếu là H₂ |
Phóng điện cục bộ |
Độ ẩm trong cách điện, bong bóng khí, ứng suất điện cao |
| Chủ yếu là CH₄ và C₂H₄ |
Quá nhiệt nhiệt độ thấp |
Quá nhiệt lõi cục bộ, kết nối lỏng lẻo |
| Chủ yếu là C₂H₄ |
Quá nhiệt nhiệt độ trung bình đến cao |
Nối đất nhiều điểm lõi, gia nhiệt từ thông tản |
| Sự hiện diện của C₂H₂ |
Quá nhiệt nhiệt độ cao hoặc phóng điện |
Ngắn mạch giữa các vòng dây, phóng điện dây dẫn, hồ quang |
| CO và CO₂ tăng cao |
Lão hóa cách điện rắn |
Cacbon hóa cách điện giấy hoặc suy thoái nhiệt |
Các điểm diễn giải chính:
- Không nên sử dụng một kết quả DGA duy nhất làm cơ sở duy nhất để chẩn đoán lỗi. Cần xem xét tốc độ sinh khí và tỷ lệ khí, chẳng hạn như phương pháp tỷ lệ IEC hoặc phương pháp Tam giác Duval.
- Ngay cả khi nồng độ khí nằm dưới mức cảnh báo điển hình, sự gia tăng nhanh chóng về tốc độ sinh khí cũng phải được coi là bất thường.
- Nếu máy biến áp nối đất được trang bị bộ điều áp có tải hoặc không tải, cần phân tích riêng kết quả DGA từ ngăn dầu của bộ điều áp. Có thể tham khảo Tam giác Duval 2 khi áp dụng được.
- Sự xuất hiện của axetylen cần được đặc biệt chú ý, vì nó có thể chỉ ra sự phóng điện năng lượng cao hoặc một lỗi nghiêm trọng. Tuy nhiên, đánh giá cuối cùng phải dựa trên nồng độ khí, tốc độ sinh khí và kết quả thử nghiệm điện.
2. Hoạt động của Rơ-le Khí: Chỉ số Trực tiếp về Mức độ Nghiêm trọng của Lỗi
Rơ-le khí thường được phân loại là bảo vệ khí nhẹ, phát tín hiệu báo động, và bảo vệ khí nặng, khởi động cắt máy. Sau khi rơ-le khí hoạt động, cần thu thập và phân tích khí tự do từ rơ-le và mẫu dầu từ thùng chính theo IEC 60599.
Các nguyên nhân phổ biến gây hoạt động khí nhẹ:
- Quá nhiệt nội bộ nhẹ hoặc phóng điện cục bộ sinh ra một lượng nhỏ khí cháy;
- Không khí lọt vào do xả khí không hết sau khi lọc dầu hoặc châm thêm dầu, hoặc do niêm phong kém;
- Mức dầu thấp gây tích tụ khí trong rơ-le;
- Xáo trộn dòng dầu do tác động của ngắn mạch bên ngoài.
Các nguyên nhân phổ biến gây hoạt động khí nặng:
- Ngắn mạch dây quấn vòng-vòng, lớp-lớp, hoặc pha-pha;
- Hồ quang nội bộ;
- Quá nhiệt lõi thép nghiêm trọng kèm theo tác động dòng dầu mạnh;
- Ngắn mạch xuyên chạm nghiêm trọng gần máy biến áp.
Lưu ý: Nếu rơ-le khí nhẹ hoạt động và khí thu thập được không cháy, cần kiểm tra niêm phong, mức dầu và xả khí trước. Nếu khí có thể cháy, hoặc nếu rơ-le khí nặng hoạt động, không được đóng điện lại máy biến áp cho đến khi xác định được nguyên nhân.
3. Tăng nhiệt độ quá mức: Các dấu hiệu rõ ràng của bất thường nhiệt
Đánh giá độ tăng nhiệt phải được thực hiện theo IEC 60076-2:2011, trong đó phân biệt ba danh mục độ tăng nhiệt chính:
- Độ tăng nhiệt dầu trên cùng: chênh lệch giữa nhiệt độ dầu trên cùng và nhiệt độ môi trường làm mát dưới tải liên tục định mức;
- Độ tăng nhiệt độ dây quấn trung bình: thường được xác định bằng phương pháp điện trở;
- Độ tăng nhiệt điểm nóng dây quấn: phản ánh ứng suất nhiệt tại điểm nóng nhất của cách điện dây quấn.
Theo IEC 60076-2:2011, giới hạn độ tăng nhiệt điển hình cho máy biến áp ngâm dầu dưới tải liên tục định mức là: độ tăng nhiệt dầu trên cùng không vượt quá 60 K, và độ tăng nhiệt độ dây quấn trung bình không vượt quá 65 K. Độ tăng nhiệt điểm nóng phụ thuộc vào cấp nhiệt cách điện, phương pháp làm mát và mô hình nhiệt. Đối với cách điện cấp A, nhiệt độ điểm nóng tham chiếu cho lão hóa bình thường thường được lấy là 98 °C. Các giới hạn áp dụng thực tế cần được xác nhận dựa trên nhãn thiết bị, tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất và phiên bản IEC 60076-2 hiện hành.
Đánh giá quá tải có thể tham khảo IEC 60076-7, trong đó phân loại quá tải thành tải chu kỳ bình thường, tải sự cố dài hạn và tải sự cố ngắn hạn. Mức quá tải cho phép phụ thuộc vào tỷ lệ tải ban đầu, nhiệt độ môi trường và phương pháp làm mát.
Nguyên nhân bên ngoài:
- Vận hành quá tải;
- Hư hỏng hệ thống làm mát, chẳng hạn như bộ tản nhiệt bị tắc hoặc quạt và bơm dầu bị dừng;
- Nhiệt độ môi trường cao hoặc thông gió kém;
- Thiết bị đo nhiệt độ bất thường, có thể cho chỉ số cao sai lệch.
Nguyên nhân bên trong:
- Nối đất nhiều điểm lõi thép gây ra dòng điện xoáy;
- Ngắn mạch dây quấn vòng-vòng, lớp-lớp, hoặc sợi-sợi;
- Tiếp xúc kém trong bộ điều áp;
- Quá nhiệt cục bộ các kết cấu kẹp hoặc thành thùng do từ thông tản;
- Suy giảm chất lượng dầu cách điện, làm giảm khả năng tản nhiệt và hiệu suất cách điện.
4. Các lưu ý đặc biệt đối với máy biến áp nối đất
Máy biến áp nối đất thường được thiết kế với đấu nối zíc-zắc hoặc dây quấn nối đất chuyên dụng. Trong điều kiện vận hành bình thường, tải của chúng tương đối thấp. Tuy nhiên, trong sự cố chạm đất một pha, chúng có thể phải chịu dòng điện thứ tự không tương đối cao trong thời gian ngắn. Cần đặc biệt chú ý các điểm sau trong quá trình chẩn đoán lỗi:
- Thời gian duy trì dòng điện thứ tự không và hiệu ứng tích tụ nhiệt của nó;
- Ảnh hưởng của phương pháp nối đất trung tính đến độ lớn dòng điện sự cố;
- Tình trạng dòng điện nối đất lõi thép. Dòng điện nối đất lõi thép chấp nhận được cần được xác minh theo tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất hoặc thông số kỹ thuật dự án. Nếu giá trị này tăng đáng kể, cần đánh giá khả năng nối đất nhiều điểm lõi thép cùng với kết quả DGA, thử nghiệm cách điện và điều kiện vận hành tại hiện trường.
5. Quy trình chẩn đoán và xử lý tổng hợp
| Tình trạng quan sát được |
Hướng sự cố có thể |
Các hành động khuyến nghị |
| Tổng lượng hydrocarbon tăng, chủ yếu là C₂H₄/CH₄, không có C₂H₂ |
Sự cố quá nhiệt |
Kiểm tra dòng điện tiếp địa lõi, bộ chuyển nấc và hệ thống làm mát |
| H₂ tăng kèm theo tín hiệu phóng điện cục bộ |
Phóng điện cục bộ hoặc nhiễm ẩm |
Kiểm tra hàm lượng ẩm, tổn hao điện môi và phóng điện cục bộ |
| Sự xuất hiện hoặc tăng nhanh C₂H₂ |
Phóng điện hoặc ngắn mạch |
Đo điện trở một chiều cuộn dây và thực hiện các thử nghiệm cách điện |
| Rơle hơi báo động nhẹ với khí không cháy |
Không khí lọt vào hoặc mức dầu thấp |
Kiểm tra độ kín, thực hiện xả khí và bổ sung dầu nếu cần thiết |
| Độ tăng nhiệt tăng kèm theo kết quả DGA bất thường |
Quá nhiệt hoặc phóng điện bên trong |
Đánh giá tải, điều kiện làm mát và kết quả thử nghiệm điện |
Nguyên tắc xử lý chung:
- Kiểm tra độ tin cậy của dữ liệu hiện trường, bao gồm các chỉ báo nhiệt độ, dòng điện tải, mức dầu và trạng thái hệ thống làm mát;
- Thu thập mẫu khí và dầu để phân tích khí hòa tan và kiểm tra khả năng cháy của khí;
- Loại trừ các yếu tố bên ngoài như lỗi hệ thống làm mát, vấn đề về làm kín, quá tải và sai số đo nhiệt độ;
- Tiến hành các thử nghiệm điện, như điện trở một chiều cuộn dây, điện trở cách điện, tổn hao điện môi và đo dòng điện tiếp địa lõi thép;
- Quyết định xem có rút ngắn chu kỳ giám sát, sắp xếp bảo trì cắt điện hay thực hiện các biện pháp dừng máy khẩn cấp hay không tùy theo tính chất sự cố.
Tiêu chuẩn tham khảo
- IEC 60599 — Hướng dẫn giải tích khí hòa tan và khí tự do trong thiết bị điện chứa dầu khoáng
- IEC 60076-2:2011 — Độ tăng nhiệt đối với máy biến áp ngâm chất lỏng
- IEC 60076-7 — Hướng dẫn phụ tải cho máy biến áp lực ngâm dầu khoáng
Bài viết này chỉ mang tính chất tham khảo kỹ thuật. Việc chẩn đoán thực tế và các quyết định vận hành phải dựa trên biển tên thiết bị, tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất, kết quả thử nghiệm tại hiện trường và các phiên bản tiêu chuẩn IEC hoặc tiêu chuẩn quốc gia hiện hành.
Kết quả phân tích khí hòa tan cần được đánh giá cùng với tốc độ sinh khí, tỷ lệ khí, phân tích khí tự do, lịch sử phụ tải, các thử nghiệm điện và điều kiện vận hành tại hiện trường. Không được sử dụng một kết quả phân tích khí hòa tan đơn lẻ làm cơ sở duy nhất để xác định sự cố.
Đăng nhập
