Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện của máy biến áp

Trong quá trình vận hành máy biến áp, các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện của máy biến áp là nhiệt độ, độ ẩm, phương pháp bảo vệ dầu và hiệu ứng quá điện áp. Do đó, việc kiểm soát các yếu tố này trong phạm vi hợp lý là yếu tố then chốt để đảm bảo sử dụng an toàn máy biến áp.

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Máy biến áp điện lực được cách điện bằng dầu và giấy, hàm lượng nước trong dầu và giấy có các đường cong cân bằng khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau. Trong trường hợp bình thường, khi nhiệt độ tăng lên, độ ẩm trong giấy sẽ tách ra ngoài; nếu không, giấy sẽ hấp thụ độ ẩm trong dầu.

 

Do đó, khi nhiệt độ cao, độ ẩm của dầu cách điện trong máy biến áp càng lớn; ngược lại, khi nhiệt độ thấp, độ ẩm của dầu cách điện trong máy biến áp nhỏ.

 

Khi nhiệt độ khác nhau, mức độ hòa tan xenlulozơ và sự phân cắt chuỗi kèm theo sự sinh khí là khác nhau. Ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ sản xuất CO và CO₂ không đổi, nghĩa là hàm lượng khí CO và CO₂ trong dầu có mối quan hệ tuyến tính với thời gian. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, tốc độ sản xuất CO và CO₂ có xu hướng tăng theo cấp số nhân.

 

Do đó, hàm lượng CO và CO₂ trong dầu có liên quan trực tiếp đến sự lão hóa do nhiệt của giấy cách điện và sự thay đổi hàm lượng này có thể được coi là một trong những tiêu chí để xác định xem lớp giấy trong máy biến áp kiểu kín có bất thường hay không.

 

Tuổi thọ của máy biến áp phụ thuộc vào mức độ lão hóa của lớp cách điện máy biến áp và sự lão hóa của lớp cách điện máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành. Nếu máy biến áp ngâm trong dầu chịu tải định mức, mức tăng nhiệt độ trung bình của cuộn dây là 65°C và mức tăng nhiệt độ điểm nóng nhất là 78°C. Nếu nhiệt độ môi trường trung bình là 20°C, nhiệt độ điểm nóng nhất là 98°C; ở nhiệt độ này, máy biến áp có thể hoạt động trong 20 - 30 năm, nếu máy biến áp bị quá tải, nhiệt độ sẽ tăng lên làm giảm tuổi thọ.

 

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) tin rằng trong phạm vi nhiệt độ 80 ~ 140°C đối với máy biến áp có lớp cách điện loại A, tuổi thọ hiệu quả của lớp cách điện máy biến áp sẽ tăng gấp đôi nếu nhiệt độ tăng thêm 6℃. Đây là quy tắc 6℃, thể hiện giới hạn của nhiệt. Nó nghiêm ngặt hơn so với quy tắc 8°C được công nhận trước đây.

 

Đọc thêm: Vật liệu cách điện được sử dụng trong máy biến áp

 

2. Ảnh hưởng của độ ẩm

Sự hiện diện của độ ẩm sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy xenlulozơ của giấy. Do đó, việc sản xuất CO và CO₂ cũng liên quan đến hàm lượng nước của vật liệu xenlulô. Khi độ ẩm không đổi, hàm lượng nước càng cao thì lượng CO₂ bị phân hủy càng nhiều. Ngược lại, hàm lượng nước càng thấp thì lượng CO bị phân hủy càng nhiều.

 

Hơi ẩm trong dầu cách điện là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất cách điện.

 

Sự hiện diện của hơi ẩm trong dầu cách điện có tác hại lớn đến các tính chất điện và vật lý và hóa học của môi trường cách điện. Độ ẩm có thể làm giảm điện áp phóng tia lửa điện của dầu cách điện và hệ số tổn thất điện môi tg8 tăng lên, điều này thúc đẩy quá trình lão hóa của dầu cách điện và làm giảm hiệu suất cách điện của máy biến áp. Độ ẩm của thiết bị không chỉ làm giảm độ tin cậy vận hành và tuổi thọ của thiết bị điện mà còn gây hư hỏng thiết bị và thậm chí gây nguy hiểm cho an toàn cá nhân.

 

3. Ảnh hưởng của phương pháp bảo vệ dầu

Vai trò của oxy trong dầu máy biến áp sẽ đẩy nhanh phản ứng phân hủy cách điện của máy biến áp và hàm lượng oxy có liên quan đến phương pháp bảo vệ dầu. Ngoài ra, các cách bảo vệ hồ bơi khác nhau làm cho CO và CO₂ hòa tan và khuếch tán trong dầu khác nhau. Ví dụ, độ hòa tan của CO nhỏ, do đó CO của máy biến áp hở dễ dàng khuếch tán vào không gian bề mặt dầu.

 

Do đó, phần thể tích của CO trong máy biến áp hở thường không quá 300×10-6. Máy biến áp kín, do bề mặt dầu được cách ly với không khí nên CO và CO₂ không dễ bay hơi nên hàm lượng tương đối cao.

 

Đọc thêm: Máy biến áp ngâm dầu

 

4. Ảnh hưởng của vượt quá điện áp

① Ảnh hưởng của quá điện áp thoáng qua

Điện áp pha-đất được tạo ra khi hoạt động bình thường của máy biến áp ba pha là 58% điện áp pha-pha, nhưng khi xảy ra sự cố một pha, điện áp của cách điện chính sẽ tăng 30%. đối với hệ thống trung tính nối đất và 73% đối với hệ thống không nối đất điểm trung tính, có thể làm hỏng lớp cách điện của máy biến áp.

 

② Ảnh hưởng của quá điện áp sét

Do sóng quá điện áp sét dốc, sự phân bố điện áp trên cách điện dọc (lối rẽ, song song, cách điện) rất không đồng đều, có thể để lại vết phóng điện trên cách điện, do đó phá hủy cách điện rắn của máy biến áp.

 

③ Ảnh hưởng của quá điện áp vận hành

Do đầu sóng của quá điện áp vận hành khá bằng phẳng nên phân bố điện áp xấp xỉ tuyến tính. Khi sóng quá điện áp vận hành được truyền từ cuộn dây này sang cuộn dây khác, nó gần như tỷ lệ thuận với số vòng dây giữa hai cuộn dây, điều này có khả năng gây ra cách điện chính hoặc suy giảm và hư hỏng cách điện giữa các pha.

 

5. Ảnh hưởng của sức điện động ngắn mạch

Sức điện động khi ổ cắm bị ngắn mạch có thể làm biến dạng cuộn dây máy biến áp và dịch chuyển dây dẫn, do đó làm thay đổi khoảng cách cách điện ban đầu của máy biến áp, khiến cách điện máy biến áp nóng lên, nhanh lão hóa hoặc hư hỏng, gây phóng điện, phóng điện hồ quang và sự cố ngắn mạch.