Máy biến áp nối đất, còn được gọi là bộ ghép trung tính, được sử dụng trong các hệ thống điện ba pha không có điểm trung tính hoặc điểm trung tính không được đưa ra ngoài. Chúng cung cấp một điểm trung tính nhân tạo để hệ thống có thể được nối đất trực tiếp, qua điện trở hoặc qua cuộn dập hồ quang. Điều này giúp hạn chế dòng điện sự cố chạm đất một pha và triệt tiêu quá điện áp trên các pha lành.
Máy biến áp nối đất được phân loại là cuộn kháng trong IEC 60076-6:2007. Thiết kế của chúng phụ thuộc vào điều kiện vận hành của hệ thống và yêu cầu của trạm biến áp. Do các tài liệu hiện có chỉ cung cấp hướng dẫn hạn chế về thử nghiệm, bài báo này thảo luận về thử nghiệm tăng nhiệt đối với một số loại máy biến áp nối đất ngâm dầu phổ biến.
Các yêu cầu thử nghiệm tăng nhiệt chung phải tuân theo IEC 60076-2:2011. Đối với máy biến áp ngâm dầu có làm mát ONAN hoặc ONAF, các giới hạn điển hình là 60 K đối với độ tăng nhiệt dầu trên cùng và 65 K đối với độ tăng nhiệt trung bình của dây quấn, trừ khi có quy định khác trong thông số kỹ thuật mua hàng.
Máy biến áp nối đất kiểu Zigzag
2. Trạng thái vận hành và thử nghiệm tăng nhiệt
2.1 Máy biến áp nối đất có dòng điện trung tính liên tục định mức và dây quấn thứ cấp
Máy biến áp nối đất có dây quấn thứ cấp
Đối với loại này, người mua quy định dòng điện trung tính liên tục định mức dựa trên độ dịch chuyển điểm trung tính dự kiến và phương pháp nối đất trung tính được chọn. Một dây quấn thứ cấp cũng có thể được cung cấp cho nguồn cung cấp phụ trợ của trạm biến áp.
Trong điều kiện hệ thống bình thường, máy biến áp nối đất có thể vận hành ở:
- điều kiện tải ba pha cân bằng, trong đó điểm trung tính giữ ở gần điện thế đất;
- điều kiện tải ba pha không cân bằng, trong đó độ dịch chuyển điểm trung tính tạo ra dòng điện thứ tự không liên tục;
- điều kiện tải dây quấn thứ cấp.
Dưới tải cân bằng, chỉ có dòng điện từ hóa chạy trong dây quấn sơ cấp. Tổn hao chủ yếu là tổn hao lõi và tổn hao DC dây quấn sơ cấp rất nhỏ. Do đó, độ tăng nhiệt từ dây quấn đến dầu gần như bằng không.
Khi xảy ra dịch chuyển điểm trung tính, dòng điện thứ tự không liên tục chạy qua dây quấn sơ cấp của máy biến áp nối đất. Điều này tạo ra tổn hao DC dây quấn và tổn hao tản phụ thêm do từ thông thứ tự không gây ra. Nếu dây quấn thứ cấp mang tải, thì tổn hao DC dây quấn thứ cấp và tổn hao tải phụ thêm cũng phải được xem xét.
Do điều kiện cân bằng và điều kiện dịch chuyển trung tính không xảy ra đồng thời, trong khi điều kiện tải thứ cấp có thể chồng lên một trong hai, thử nghiệm tăng nhiệt phải mô phỏng tổ hợp nghiêm trọng nhất.
Quy trình thử nghiệm ví dụ
Giả sử một máy biến áp nối đất ngâm dầu với các dữ liệu sau.
Dữ liệu kỹ thuật ví dụ của máy biến áp nối đất ngâm dầu
| Tham số |
Giá trị |
| Nhóm vectơ |
ZNyn11 |
| Dòng điện định mức |
3.5 / 288.7 A |
| Tổn hao không tải |
1,337 W |
| Tổn hao tải ở 75 °C dựa trên 200 kVA |
969 W |
| Tổn hao DC cuộn dây hạ áp ở 75 °C |
754 W |
| Dòng điện trung tính liên tục định mức |
70 A |
| Tổn hao ở dòng điện trung tính liên tục định mức ở 75 °C |
4,930 W |
Phép thử tăng nhiệt có thể được thực hiện như sau.
Bước 1 — Giai đoạn tổn hao toàn phần cực đại
Tổng tổn hao cần áp dụng là:
Pmax = PkN(75 °C) + P0 + Pr(75 °C)
Pmax = 4,930 + 1,337 + 754 = 7,021 W
trong đó:
- PkN(75 °C) là tổn hao do dòng điện trung tính liên tục định mức sinh ra;
- P0 là tổn hao không tải ở điện áp và tần số định mức;
- Pr(75 °C) là tổn hao DC của cuộn dây hạ áp ở dòng tải thứ cấp định mức.
Tổn hao do dòng điện trung tính liên tục định mức sinh ra phải dựa trên các giá trị đo được. Trước khi thử nghiệm, cuộn dây thứ cấp được giữ hở mạch, và dòng điện trung tính liên tục định mức 70 A được đặt vào giữa các đầu cực cao áp ABC và điểm trung tính O. Sau đó, tổn hao đo được sẽ được hiệu chỉnh về nhiệt độ tham chiếu 75 °C.
Sơ đồ đấu nối thử nghiệm tăng nhiệt của máy biến áp nối đất
Pr(75 °C) là tổn hao DC của cuộn dây hạ áp ở dòng điện thứ cấp định mức 288,7 A. Dòng điện cao áp tương ứng với tải thứ cấp 200 kVA là 3,5 A, đã được bao gồm trong 70/3 A trên mỗi pha. Do đó, không được sử dụng trực tiếp tổn hao đầy tải đo được trong thử nghiệm tải thông thường, nếu không tổn hao DC cao áp sẽ bị tính hai lần và kết quả tăng nhiệt sẽ bị cao hơn thực tế.
Sau khi xác định được tổng tổn hao, máy biến áp được đóng điện theo sơ đồ đấu nối thử nghiệm. Độ tăng nhiệt dầu trên bề mặt và độ tăng nhiệt dầu trung bình được xác định theo IEC 60076-2:2011.
Bước 2 — Độ tăng nhiệt cuộn dây cao áp
Dòng điện cho giai đoạn này phải bao gồm dòng điện trung tính liên tục định mức và dòng điện cao áp tương ứng với công suất thứ cấp định mức. Đối với ví dụ này, dòng điện áp dụng là:
I = 3 × 3.5 + 70 = 80.5 A
Dòng điện này được duy trì trong một giờ. Điện trở nóng của cuộn dây cao áp giữa đầu cực B và trung tính O được đo để xác định chênh lệch nhiệt độ giữa cuộn dây cao áp và dầu, từ đó xác định độ tăng nhiệt của cuộn dây cao áp. Phương pháp này tuân theo nguyên tắc được đưa ra trong IEC 60076-6:2007 đối với máy biến áp nối đất có cuộn dây thứ cấp.
Bước 3 — Độ tăng nhiệt cuộn dây hạ áp
Sau đó, máy biến áp nối đất được xử lý tương tự như máy biến áp phân phối cho thử nghiệm cuộn dây hạ áp. Cuộn dây hạ áp được nối ngắn mạch, và dòng điện ba pha đối xứng 3,5 A được đặt vào phía cao áp, tương ứng với công suất thứ cấp định mức. Thời gian thử nghiệm là một giờ.
Điện trở nóng của cuộn dây hạ áp và nhiệt độ dầu trung bình được đo. Chênh lệch nhiệt độ giữa cuộn dây hạ áp và dầu được tính toán và cộng vào độ tăng nhiệt dầu trung bình thu được ở Bước 1 để xác định độ tăng nhiệt của cuộn dây hạ áp.
Máy biến áp nối đất không có cuộn dây thứ cấp
2.2 Máy biến áp nối đất có dòng điện trung tính liên tục định mức nhưng không có cuộn dây thứ cấp
Loại này bao gồm điều kiện cân bằng và điều kiện dịch chuyển trung tính. Thử nghiệm tăng nhiệt phải đại diện cho điều kiện dịch chuyển trung tính.
Các thông số thử nghiệm là:
- Cấp tổn hao toàn phần cực đại: Pmax = PkN(75 °C) + P0
- Cấp dòng điện định mức: I = IN
2.3 Máy biến áp nối đất kết hợp với cuộn kháng dập hồ quang
Đối với loại này, cuộn kháng dập hồ quang được tích hợp tại điểm trung tính của máy biến áp. Máy biến áp nối đất và cuộn kháng dập hồ quang phải được thử nghiệm cùng nhau. Nếu cuộn kháng dập hồ quang có thể điều chỉnh, thử nghiệm phải được thực hiện ở vị trí tạo ra tổn hao cao nhất.
Sự kết hợp giữa cuộn kháng dập hồ quang và máy biến áp nối đất
Các phương pháp xác định tổn hao toàn phần cực đại và dòng điện định mức giống như ở Mục 2.1. Phép đo điện trở nóng phải được thực hiện hai lần:
- Giữa một cực đường dây và cực tiếp địa của cuộn kháng dập hồ quang, thường là BO;
- Giữa hai cực đường dây của máy biến áp nối đất, thường là AC.
Các phép đo này cho phép xác định riêng biệt độ chênh lệch nhiệt độ của cuộn dây máy biến áp nối đất chính và cuộn dây cuộn kháng dập hồ quang.
3. Kết luận
Độ tăng nhiệt là chỉ số hiệu suất quan trọng đối với hoạt động an toàn và tuổi thọ của máy biến áp nối đất. Do máy biến áp nối đất có cấu trúc và chế độ vận hành đa dạng, các phương pháp thử nghiệm không chính xác có thể dẫn đến kết quả sai lệch. Bằng cách mô phỏng các điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất theo IEC 60076-6:2007 và IEC 60076-2:2011, các nhà sản xuất có thể thu được dữ liệu tăng nhiệt đáng tin cậy hơn cho máy biến áp nối đất ngâm dầu.
Đăng nhập
