Thử nghiệm hiệu suất cách điện và độ tăng nhiệt độ của máy biến áp ngâm dầu 1000 kVA{1}}

Trong phân phối điện, độ tin cậy của máy biến áp được thiết lập bằng thử nghiệm. Đối với máy biến áp ngâm trong dầu 1000 kVA{2}}, hai đặc tính xác định tuổi thọ sử dụng và độ an toàn của thiết bị: tính toàn vẹn của hệ thống cách điện và độ tăng nhiệt độ dưới tải định mức. Cả hai đều được kiểm tra bằng các thử nghiệm tiêu chuẩn, chủ yếu là các thử nghiệm được xác định trong IEC 60076 và cả hai đều phải được xem xét cẩn thận khi máy biến áp được quy định cho dịch vụ ngoài trời hoặc công nghiệp.

Tại sao việc kiểm tra độ cách nhiệt và độ tăng nhiệt độ lại quan trọng

Hệ thống cách điện của máy biến áp ngâm trong dầu-kết hợp cách điện lỏng (dầu máy biến áp) và cách điện rắn (giấy xenlulo và bìa ép). Nó không chỉ phải chịu được điện áp hoạt động liên tục mà còn cả quá điện áp tạm thời do sét và đột biến chuyển mạch. Ngược lại, thử nghiệm tăng nhiệt độ chứng minh rằng máy biến áp có thể mang tải định mức mà cách điện không bị suy giảm sớm: nhiệt sinh ra do tổn thất tải trong cuộn dây và-tổn thất không tải trong lõi phải được hệ thống làm mát tiêu tán sao cho nhiệt độ-điểm nóng duy trì trong giới hạn bảo vệ lớp cách điện bằng giấy.

Hệ thống cách điện của máy biến áp ngâm dầu 1000 kVA{1}}

Dầu thực hiện hai nhiệm vụ: nó cách điện các cuộn dây với nhau và với thùng chứa, đồng thời mang nhiệt đến bề mặt làm mát. Vật liệu cách điện rắn (giấy, bìa ép và các sản phẩm xenlulo khác) cung cấp cấu trúc cơ học và điện môi của cách điện cuộn dây. Hai chi tiết sản xuất rất quan trọng đối với chất lượng cách nhiệt:

Đổ dầu chân không-cao sẽ loại bỏ không khí và hơi ẩm khỏi lớp cách nhiệt trước khi tiếp dầu vào, loại bỏ các túi khí có thể gây phóng điện một phần.

Cuộn dây chính xác kiểm soát độ căng và khoảng cách giữa các lớp của dây dẫn sao cho lớp cách điện bằng giấy được áp dụng đồng đều và cuộn dây ổn định về mặt cơ học.

Dầu khoáng có độ tinh khiết cao{0}}có độ bền điện môi cao mang lại rào cản chắc chắn chống lại sự cố về điện và độ ổn định oxy hóa của dầu giúp hiệu suất cách điện ổn định qua nhiều năm sử dụng.

Kiểm tra độ tăng nhiệt độ theo IEC 60076

Trong quá trình thử nghiệm độ tăng nhiệt độ, máy biến áp được mang tải với tổn thất tổng (không{0}}tải cộng với tổn thất có tải) để đạt được nhiệt độ ở trạng thái-ổn định và đo mức tăng nhiệt độ-của dầu trên cùng cũng như mức tăng nhiệt độ trung bình của cuộn dây. IEC 60076 đặt ra các giới hạn điển hình:

Mức tăng nhiệt độ dầu cao nhất: 60 K so với môi trường xung quanh.

Độ tăng nhiệt độ cuộn dây trung bình: 65 K so với môi trường xung quanh.

Các giới hạn này tương ứng với nhiệt độ điểm nóng-được thiết kế để giữ cho lớp cách nhiệt xenlulo trở nên giòn, đây là cơ chế lão hóa chính của hệ thống cách nhiệt. Máy biến áp nằm trong các giới hạn này trong quá trình thử nghiệm sẽ mang lại tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​ở tải danh định của nó. Đối với nhiệt độ môi trường xung quanh cao hơn, mức tăng cho phép phải giảm tương ứng hoặc bề mặt làm mát được mở rộng.

Các thành phần kiểm soát hiệu suất nhiệt

Để vượt qua thử nghiệm độ tăng nhiệt, một số bộ phận của máy biến áp phải được thiết kế thành một hệ thống:

Bộ tản nhiệt và cánh tản nhiệt: diện tích bề mặt của chúng được tính từ tổng tổn thất và nhiệt độ môi trường, đồng thời chúng là đường thải nhiệt chính trong hệ thống làm mát ONAN (Dầu tự nhiên, Không khí tự nhiên).

Dầu biến thế: chất-truyền nhiệt; độ nhớt và tính chất nhiệt của nó quyết định tốc độ tuần hoàn tự nhiên.

Bể: được thiết kế để phát huy hiệu ứng xi phông nhiệt, nơi dầu nóng dâng lên và dầu nguội quay trở lại, duy trì sự lưu thông liên tục qua bộ tản nhiệt.

Vòng đệm và vòng đệm: vật liệu chịu được-nhiệt độ-cao ngăn ngừa rò rỉ trong chu kỳ giãn nở và co lại của dịch vụ ngoài trời.

Thông số kỹ thuật điển hình

Thông số kỹ thuật	Giá trị đặc điểm kỹ thuật
Công suất định mức	1000 kVA
Kiểu	Ba pha, ngâm trong dầu, bước xuống
Điện áp cao (HV)	6 kV, 10 kV, 11 kV, 22 kV, 33 kV
Điện áp thấp (LV)	0,4 kV, 0,415 kV, 0,48 kV
Mức độ cách nhiệt	LI 75 / AC 28 (tiêu chuẩn cấp 10 kV)
Mức tăng nhiệt độ dầu cao nhất	Nhỏ hơn hoặc bằng 60 K
Tăng nhiệt độ cuộn dây	Nhỏ hơn hoặc bằng 65 K
Phương pháp làm mát	ONAN
trọng lượng dầu	Khoảng. 550–650 kg
Tổng trọng lượng	Xấp xỉ. 2450 kg

Tùy chọn cách nhiệt nâng cao

Những tiến bộ về vật liệu cho phép hệ thống cách nhiệt được đẩy xa hơn mà không ảnh hưởng đến sự an toàn. Giấy được nâng cấp nhiệt có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn một chút với cùng tốc độ lão hóa, điều này làm tăng khả năng quá tải của thiết bị. Đối với hệ thống lắp đặt có yêu cầu cao về an toàn cháy nổ hoặc môi trường, chất lỏng este (bao gồm este tự nhiên và tổng hợp) là chất thay thế cho dầu khoáng: chúng có điểm chớp cháy cao hơn đáng kể và có khả năng phân hủy sinh học, khiến chúng phù hợp với những vị trí nhạy cảm với môi trường đồng thời nâng cao tuổi thọ cách điện của máy biến áp.

Câu hỏi thường gặp

Giới hạn tăng nhiệt độ của máy biến áp ngâm dầu 1000 kVA là bao nhiêu?

Theo IEC 60076, các giới hạn thông thường là 60 K đối với mức tăng nhiệt độ-dầu trên cùng và 65 K đối với mức tăng nhiệt độ cuộn dây trung bình cao hơn nhiệt độ môi trường tham chiếu. Thiết kế máy biến áp phải giữ mức tăng đo được nằm trong các giá trị này ở mức tải định mức.

Tại sao việc kiểm tra độ tăng nhiệt độ lại quan trọng?

Thử nghiệm xác minh rằng hệ thống làm mát có thể loại bỏ nhiệt sinh ra do tổn thất tổng ở mức tải định mức. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, lớp cách điện của giấy sẽ nhanh chóng bị lão hóa và tuổi thọ của máy biến áp sẽ bị rút ngắn.

Mức cách điện LI 75/AC 28 là bao nhiêu?

Đây là mức cách điện tiêu chuẩn cho máy biến áp cấp 10 kV: LI 75 có nghĩa là cuộn dây chịu được điện áp xung sét cực đại 75 kV và AC 28 có nghĩa là cuộn dây chịu được điện áp thử nghiệm tần số nguồn 28 kV. Mức này được xác định trong IEC 60076-3.

Phương pháp làm mát ONAN hoạt động như thế nào?

ONAN là viết tắt của Oil Natural, Air Natural: dầu lưu thông tự nhiên bằng sự đối lưu (thermosiphon) qua bể chứa và bộ tản nhiệt, nơi nhiệt được loại bỏ bằng luồng không khí tự nhiên. Không sử dụng máy bơm hoặc quạt nên việc làm mát rất đơn giản và đáng tin cậy.

Dầu este có thể thay thế dầu khoáng trong máy biến áp 1000 kVA được không?

Đúng. Chất lỏng este được sử dụng thay thế cho dầu khoáng khi an toàn cháy nổ hoặc bảo vệ môi trường là rất quan trọng. Chúng có điểm chớp cháy cao hơn và có khả năng phân hủy sinh học, nhưng thiết kế máy biến áp phải tính đến các đặc tính làm mát và điện môi khác nhau của chúng.

Những thử nghiệm thường xuyên nào được thực hiện trên máy biến áp ngâm dầu 1000 kVA?

Các thử nghiệm định kỳ theo IEC 60076 bao gồm đo điện trở cuộn dây, xác minh tỷ số vòng dây và nhóm vectơ, không-tổn thất tải và-dòng điện không tải, tổn hao tải và điện áp trở kháng, các thử nghiệm chịu đựng AC cảm ứng và nguồn-riêng biệt cũng như thử nghiệm điện môi dầu. Các thử nghiệm điển hình cũng bao gồm sự tăng nhiệt độ và xung sét.