Sự gia tăng tổn hao điện môi (tanδ) trong dầu máy biến áp: Nguyên nhân và lý do

Sự gia tăng hệ số tổn hao điện môi (tanδ) của dầu máy biến áp (dầu cách điện) thường cho thấy sự suy giảm hiệu suất cách điện. Tổn hao điện môi cao sinh ra nhiệt lượng bổ sung trong quá trình vận hành máy biến áp, điều này đẩy nhanh quá trình lão hóa cách điện và thậm chí có thể dẫn đến đánh thủng cách điện.

Những nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng tổn hao điện môi của dầu máy biến áp thường bao gồm các khía cạnh sau:

1. Nhiễm ẩm (Hàm lượng nước tăng cao)

Độ ẩm là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất làm tăng tổn hao điện môi trong dầu cách điện. Trong quá trình vận hành hoặc khi ngừng làm mát, máy biến áp có thể hấp thụ độ ẩm từ không khí do niêm phong kém, hoặc các vật liệu cách điện rắn (như giấy cách điện) có thể giải phóng nước khi bị lão hóa. Khi hàm lượng vi lượng nước (nước hòa tan hoặc lơ lửng) trong dầu tăng lên, nó làm tăng đáng kể độ dẫn điện và tổn hao phân cực của dầu.

Ảnh thực tế Máy biến áp Vziman

2. Lão hóa và oxy hóa dầu

Trong quá trình vận hành lâu dài, dầu máy biến áp trải qua các phản ứng cracking oxy hóa do tác động kết hợp của điện trường, nhiệt độ cao và oxy.

• Quá trình oxy hóa sinh ra các chất phân cực như axit, rượu, andehit, xeton và cặn bùn.

• Sự hiện diện của các phân tử phân cực này làm tăng đáng kể tổn hao phân cực dưới dòng điện xoay chiều, dẫn đến sự gia tăng rõ rệt của hệ số tổn hao điện môi.

3. Tạp chất và nhiễm bẩn hạt lơ lửng

Trong quá trình sản xuất, lắp đặt hoặc bảo trì, các tạp chất nhỏ có thể còn sót lại trong máy biến áp. Các chất gây ô nhiễm mới cũng có thể được sinh ra trong quá trình vận hành:

• Hạt kim loại: Sinh ra do ma sát hoặc phóng điện giữa các bộ phận.

• Tạp chất dạng sợi: Các sợi cellulose bong ra từ lớp cách điện rắn (giấy cách điện và bìa ép) dưới ứng suất nhiệt và điện.
  Các tạp chất lơ lửng này dễ dàng hình thành các cầu dẫn điện dưới điện trường, làm tăng dòng rò và gây ra sự gia tăng đột biến tổn hao điện môi.

4. Nhiễm bẩn vi sinh vật

Đây là một yếu tố thường bị bỏ qua. Nếu dầu máy biến áp chứa một lượng vết độ ẩm và chất dinh dưỡng phù hợp, đồng thời nhiệt độ vận hành thuận lợi, một số loại vi khuẩn hoặc nấm (vi sinh vật) có thể sinh sôi nảy nở trong dầu. Các sản phẩm phụ trao đổi chất của vi sinh vật tạo ra một lượng lớn các hợp chất phân cực, dẫn đến sự gia tăng bất thường và nhanh chóng của tổn hao điện môi trong thời gian ngắn.

5. Các yếu tố thiết kế kết cấu và thiết bị phụ trợ

• Thiếu bộ lọc nhiệt đối lưu (bộ lọc dầu): Để giảm thiểu các điểm rò rỉ dầu tiềm ẩn, một số nhà sản xuất máy biến áp hiện đại đã loại bỏ bộ lọc nhiệt đối lưu. Điều này có nghĩa là dầu máy biến áp không thể được lọc hấp phụ liên tục trong quá trình vận hành, cho phép các sản phẩm phụ lão hóa phân cực tích tụ trong dầu. Do đó, tổn hao điện môi có thể tăng lên đáng kể ngay sau khi đưa vào vận hành.

• Vấn đề trộn dầu: Nếu các loại dầu có cấp độ khác nhau hoặc các loại gốc khác nhau (ví dụ: gốc naphthenic so với gốc paraffinic) bị trộn lẫn trong quá trình châm thêm hoặc thay dầu, các phản ứng hóa học có thể xảy ra, làm mất ổn định chất lượng dầu và dẫn đến tăng tổn hao điện môi.

6. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Hệ số tổn hao điện môi rất nhạy cảm với nhiệt độ. Mặc dù đây là một đặc tính vật lý, nhưng trên thực tế, nếu máy biến áp vận hành trong thời gian dài ở điều kiện quá tải hoặc tản nhiệt kém ở nhiệt độ cao, không chỉ giá trị tổn hao điện môi tuyệt đối sẽ cao, mà các quá trình oxy hóa và lão hóa đã mô tả ở trên cũng sẽ bị đẩy nhanh lên gấp bội.

Nguyên nhân gốc rễ và Giải pháp hệ thống

Nguyên nhân gốc rễ của việc gia tăng tổn hao điện môi trong dầu máy biến áp có thể được quy cho sự suy giảm hiệp đồng lâu dài được thúc đẩy bởi bốn yếu tố: độ ẩm, oxy, nhiệt và tạp chất.

Để ứng phó với điều này, máy biến áp Vziman được thiết kế không chỉ để khắc phục thụ động mà còn để phòng ngừa chủ động. Thông qua một hệ thống tích hợp, bốn mũi nhọn—bảo vệ chống ẩm hoàn toàn kín + vận hành tăng nhiệt độ thấp + quy trình sản xuất độ sạch cao + lọc tinh trực tuyến tùy chọn—Vziman đồng thời kiểm soát bốn tác nhân chính này ngay từ nguồn gốc.

Lựa chọn Vziman có nghĩa là sở hữu nhiều hơn một chiếc máy biến áp; đó là đầu tư vào một hệ thống đảm bảo độ tin cậy cách điện toàn diện bao trùm từ sản xuất, vận hành đến bảo trì. Điều này đảm bảo rằng các giá trị tổn hao điện môi của dầu sẽ luôn ổn định ở mức thiết kế ban đầu trong thời gian dài, kéo dài đáng kể tuổi thọ máy biến áp và giảm thiểu nguy cơ mất điện ngoài kế hoạch.
Biên tập từ:Echo