Máy biến áp ngâm trong chất lỏng là gì?

Máy biến áp ngâm trong chất lỏng là máy biến áp điện có lõi và cuộn dây được ngâm trong chất lỏng điện môi (thường là dầu khoáng hoặc este tổng hợp). Chất lỏng cung cấp hai chức năng quan trọng: cách điện giữa các bộ phận mang điện và truyền nhiệt ra khỏi cuộn dây và lõi. Những máy biến áp này được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng phân phối và hệ thống điện, nơi cần có kích thước nhỏ gọn, khả năng làm mát đáng tin cậy và hiệu suất lâu dài đã được chứng minh.

Các loại chất lỏng và loại máy biến áp

Máy biến áp ngâm trong chất lỏng được phân loại theo cả chất lỏng cách điện được sử dụng và cấu trúc của máy biến áp. Sự lựa chọn chất lỏng ảnh hưởng đến tính dễ cháy, khả năng phân hủy sinh học, hiệu suất nhiệt và yêu cầu bảo trì.

Chất lỏng cách điện thông thường

• Dầu khoáng - công dụng cao nhất trong lịch sử; tính chất điện môi tuyệt vời; dễ cháy; yêu cầu ngăn chặn dầu và kiểm soát rò rỉ.
• Este thực vật/tổng ​​hợp - có khả năng phân hủy sinh học, điểm chớp cháy cao hơn, hiệu suất cháy tốt hơn; có thể kéo dài tuổi thọ cách nhiệt của giấy.
• Chất lỏng silicon và các chất tổng hợp khác - được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt trong đó ưu tiên hiệu suất so với nhiệt độ hoặc tính không bắt lửa.

Hạng mục thi công máy biến áp

• Máy biến áp chứa dầu được làm kín kín - được thiết kế để giảm thiểu sự xâm nhập của hơi ẩm và giảm thiểu việc bảo trì.
• Loại bảo quản (thở) - bao gồm bộ bảo quản dầu và ống xả silica gel để giãn nở và kiểm soát độ ẩm.
• Máy biến áp ngâm trong dầu có làm mát cưỡng bức bằng dầu hoặc không khí cưỡng bức - để ổn định tải hoặc nhiệt độ cao hơn.

Cấu trúc và các thành phần chính

Máy biến áp ngâm trong chất lỏng tích hợp hệ thống cơ, điện và chất lỏng. Hiểu các thành phần này giúp lập kế hoạch bảo trì và chẩn đoán lỗi.

Lõi, cuộn dây và bể chứa

Lõi thép nhiều lớp cung cấp đường dẫn từ; các cuộn dây (đồng hoặc nhôm) được quấn và cách điện, sau đó được đỡ vật lý bên trong một thùng thép chứa chất lỏng cách điện. Hỗ trợ cơ học phù hợp sẽ hạn chế rung động và dịch chuyển dưới tác dụng của lực ngắn mạch.

Hệ thống cách nhiệt và phụ kiện

Giấy/tấm cách điện kết hợp với chất lỏng tạo thành hệ thống điện môi. Các phụ kiện bao gồm ống lót, vòi/OLTC (bộ thay vòi có tải) hoặc bộ thay vòi không tải, bộ bảo quản hoặc buồng giãn nở, ống thở silica gel, nhiệt kế, thiết bị giảm áp và đồng hồ đo mức dầu.

Máy biến áp ngâm chất lỏng hoạt động như thế nào

Hoạt động theo nguyên lý điện từ: điện áp xoay chiều ở cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên theo thời gian trong lõi; thông lượng đó tạo ra một điện áp ở tỷ lệ thứ cấp tỷ lệ với số vòng quay. Tổn thất (lõi và đồng) sinh ra nhiệt; chất lỏng hấp thụ nhiệt và truyền nó lên bề mặt bể, nơi nó tản ra không khí xung quanh hoặc được làm mát thông qua bộ tản nhiệt và quạt.

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

• Làm mát tuyệt vời - chất lỏng di chuyển nhiệt ra khỏi cuộn dây hiệu quả hơn không khí, cho phép khả năng chịu tải cao hơn đối với kích thước nhất định.
• Độ tin cậy đã được chứng minh và tuổi thọ lâu dài khi được bảo trì đúng cách.
• Độ ồn thấp hơn và diện tích nhỏ gọn hơn so với các loại khô tương đương ở mức trung bình và lớn.

Hạn chế và rủi ro

• Nguy cơ hỏa hoạn do dầu khoáng - yêu cầu phòng cháy, giãn cách hoặc sử dụng chất lỏng ít cháy hơn ở những khu vực nhạy cảm.
• Tác động môi trường tiềm ẩn do rò rỉ dầu - việc ngăn chặn và ứng phó sự cố tràn dầu là bắt buộc ở nhiều khu vực pháp lý.
• Độ ẩm xâm nhập theo thời gian có thể làm giảm khả năng cách nhiệt của giấy nếu ống thở và vòng đệm không đủ.

Ứng dụng và xếp hạng điển hình

Máy biến áp ngâm chất lỏng bao gồm nhiều loại: máy biến áp phân phối gắn trên cột (dải kVA), máy biến áp gắn trên tấm đệm để phân phối ngầm, máy biến áp điện trạm biến áp (dòng MVA) và các thiết bị chuyên dụng cho công nghiệp và năng lượng tái tạo. Việc lựa chọn phụ thuộc vào điện áp hệ thống, mức độ ngắn mạch, đặc tính tải và các ràng buộc về địa điểm.

Yêu cầu cài đặt và trang web

Nền tảng và khoảng cách

Lắp đặt trên nền cứng, bằng phẳng có kích thước phù hợp với trọng lượng máy biến áp và tải trọng động đất. Cung cấp khoảng trống tối thiểu để làm mát, truy cập bảo trì và an toàn theo mã điện địa phương. Đảm bảo nối đất và chống sét thích hợp khi cần thiết.

Ngăn chặn dầu và môi trường

Khi sử dụng dầu khoáng, khung pháp lý thường yêu cầu biện pháp ngăn chặn thứ cấp (bè, tấm bê tông) và kế hoạch ứng phó sự cố tràn dầu. Đối với các địa điểm nhạy cảm, hãy cân nhắc chất lỏng ít dễ cháy, dễ phân hủy sinh học để giảm gánh nặng pháp lý.

Bảo trì, giám sát và thử nghiệm

Bảo trì chủ động giúp kéo dài tuổi thọ máy biến áp và ngăn ngừa sự cố ngừng hoạt động ngoài dự kiến. Sự kết hợp giữa kiểm tra trực quan, kiểm tra chất lỏng và kiểm tra điện mang lại kết quả tốt nhất.

Nhiệm vụ thường xuyên

• Kiểm tra trực quan về rò rỉ, ăn mòn và mức dầu.
• Thay thế hoặc tái tạo ống thở bằng gel silica để kiểm soát độ ẩm xâm nhập.
• Quét nhiệt của ống lót, bộ tản nhiệt và các kết nối để phát hiện các điểm nóng.

Xét nghiệm chẩn đoán

• Phân tích khí hòa tan (DGA) - xác định các lỗi mới xảy ra như hồ quang, quá nhiệt và phóng điện một phần.
• Kiểm tra độ bền điện môi của dầu (BDV), hàm lượng nước, độ axit và độ căng bề mặt.
• Kiểm tra tỷ số vòng dây, điện trở cuộn dây, hệ số công suất cách điện (tan delta) và phân tích đáp ứng tần số quét (SFRA).

Xử lý các lỗi thường gặp

Các sự cố thường gặp của máy biến áp bao gồm quá nhiệt, rò rỉ, hỏng ống lót và tạo hồ quang bên trong. Xử lý sự cố có hệ thống kết hợp lịch sử vận ​​hành, mẫu DGA, hình ảnh nhiệt và kiểm tra điện để xác định nguyên nhân gốc rễ và ưu tiên hành động.

Tiêu chí lựa chọn và so sánh

Việc lựa chọn máy biến áp ngâm trong chất lỏng phù hợp đòi hỏi phải đánh giá các đặc tính tải, hạn chế về địa điểm, các quy định về môi trường và tổng chi phí sở hữu bao gồm cả chi phí bảo trì.

An toàn, quy định và cân nhắc về môi trường

Tuân thủ các quy định về điện, quy định về phòng cháy và quy định về môi trường của địa phương liên quan đến việc ngăn chặn thứ cấp và thải bỏ dầu máy biến thế đã qua sử dụng. Để lắp đặt ở các khu vực đông dân cư hoặc nhạy cảm với môi trường, hãy sử dụng chất lỏng có khả năng bắt cháy thấp và ngăn chặn sự cố tràn. Đảm bảo nhân viên tuân theo các quy trình khóa/gắn thẻ, làm việc nóng và không gian hạn chế khi thực hiện bảo trì.

Tuổi thọ sử dụng và lập kế hoạch thay thế

Tuổi thọ sử dụng điển hình dao động từ 25 đến 40 năm tùy thuộc vào tải, làm mát, bảo trì và tình trạng chất lỏng. Sử dụng xu hướng của DGA, hệ số công suất cách điện và chất lượng dầu để dự báo thời hạn sử dụng. Lập kế hoạch thay thế kỹ càng trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng để tránh thời gian ngừng hoạt động của hệ thống và thay thế khẩn cấp tốn kém.

Lời khuyên thiết thực cho người vận hành và kỹ sư

• Thiết lập chương trình giám sát định kỳ: quét trực quan, quét nhiệt, lấy mẫu dầu và DGA theo định kỳ.
• Ghi lại lịch sử tải và hiệu suất nhiệt để phát hiện tình trạng quá tải thường xuyên.
• Hãy cân nhắc nâng cấp lên chất lỏng este để có độ an toàn cháy nổ cao hơn ở những khu vực đông dân cư.
• Khi có nghi ngờ, hãy tham khảo ý kiến ​​của nhà sản xuất máy biến áp và phòng thử nghiệm được công nhận để giải thích DGA và các biện pháp can thiệp chính.

Câu hỏi thường gặp

Tôi có thể thay thế dầu khoáng bằng este trong máy biến áp hiện có không?

Đôi khi có, nhưng việc chuyển đổi yêu cầu kiểm tra tính tương thích: các con dấu, miếng đệm, lớp cách nhiệt bằng sơn và giấy có thể phản ứng khác nhau. Cần phải có thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và phê duyệt của nhà cung cấp trước khi thay thế chất lỏng.

Tôi nên thực hiện DGA thường xuyên như thế nào?

Tần suất phụ thuộc vào mức độ quan trọng: các máy biến áp có tầm quan trọng cao thường có DGA hàng quý hoặc hàng tháng, trong khi các máy biến áp có mức độ rủi ro thấp hơn có thể được lấy mẫu hàng năm. Sau bất kỳ sự kiện bất thường nào (lỗi, quá tải, sét) hãy lấy mẫu ngay lập tức.

Khi nào một máy biến áp được coi là hết tuổi thọ?

Cân nhắc thay thế khi các thử nghiệm cách điện cho thấy sự xuống cấp ngày càng tăng, DGA cho thấy các lỗi bên trong không thể khắc phục được, chi phí sửa chữa vượt quá chi phí thay thế hoặc khi độ tin cậy vận hành bị ảnh hưởng.

Máy biến áp ngâm trong chất lỏng vẫn là nền tảng của phân phối điện nhờ hiệu suất nhiệt và hiệu quả chi phí. Lựa chọn, lắp đặt chất lỏng phù hợp, giám sát chủ động và tuân thủ các quy định về an toàn và môi trường sẽ tối đa hóa độ tin cậy và giảm thiểu rủi ro.