1. Khái niệm thí nghiệm máy biến áp là gì?
Thí nghiệm máy biến áp là quá trình thực thử nghiệm máy trong quá trình chế tạo, khi xuất xưởng hoặc trong vận hành máy biến áp nhằm mục đích giám sát chất lượng giảm xác suất sự cố, trong vận hành điện lưới cũng như trong các nhà xưởng sản xuất công nghiệp.
Máy biến áp được coi là trái tim trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Chính vì vậy, máy biến áp cần phải được kiểm tra thí nghiệm đầy đủ, chặt chẽ trước khi đưa vào vận hành. Đây là bước quan trọng không thể bỏ qua, bởi nếu máy bị sự cố hoặc hư hỏng thì toàn bộ hệ thống điện sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
2. Phân loại thí nghiệm máy biến áp điện lực
2.1. Phân loại theo mục đích:
- Thí nghiệm giám sát chất lượng trong sản xuất máy biến áp.
- Thí nghiệm xác định chất lượng loạt sản phẩm: Là các thí nghiệm đặc biệt chỉ tiến hành để thẩm định một kiểu thiết kế máy biến áp.
- Thí nghiệm xuất xưởng: Là thí nghiệm máy biến áp trước khi xuất xưởng sản xuất.
- Thí nghiệm nghiệm thu trước khi đưa máy biến áp vào vận hành: Là bước thí nghiệm máy biến áp sau khi đã lắp đặt vào trạm điện và chuẩn bị kết nối với hệ thống lưới điện.
- Thí nghiệm định kỳ: Thực hiện thí nghiệm định kỳ hàng năm hoặc 2-3 năm một lần khi máy biến áp đã được sử dụng trong hệ thống điện.
- Thí nghiệm kiểm tra sự cố bất thường: Khi hệ thống lưới điện đoang hoạt động mà xảy ra sự cố bất thường chúng ta cần thí nghiệm máy biến áp để kiểm tra nguyên nhân và sửa chữa chúng.
2.1. Phân loại theo ý nghĩa của việc thí nghiệm:
- Thí nghiệm xác định chất lượng cách điện.
- Thí nghiệm xác định thông số kỹ thuật, thông số cấu trúc.
- Thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật mở rộng.
3. Quy trình thực hiện thí nghiệm máy biến áp:
3.1. Kiểm tra tình trạn bên ngoài:
- Quan sát tổng thế máy biến áp, kiểm tra tình trạng vỏ máy, cánh tản nhiệt, sứ đầu vào, bình dầu phụ....
- Đối với máy biến áp có thiệt bị kiểm tra độ rung trong quá trình chuyên chở, cần phải xem kết quả độ rung có đạt yêu cầu hay không?
- Kiểm tra tiếp địa trung tính của cuận dây có trung tính nối đất trực tiếp.
- Kiểm tra tiếp địa vỏ máy.
- Kiểm tra tiếp địa trung tính của cuộn dây có trung tính nối đất trục tiếp.
- Kiểm tra tính lắp đúng của các thiết bị như rơ le hơi, van phòng nổ....
- Kiểm tra tính lắp đúng và trạng thái các van dầu tuần hoàn, van dầu mẫu, van dầu liên thông...
- Kiểm tra mức dầu trong máy: Mức dầu trong máy cần phù hợp với nhiệt độ theo tiêu cuẩn của nhà chế tạo yêu cầu.
- Kiểm tra màu sắc Silecagen trong các bộ thở, kiểm tra mức dầu trong chén dầu của bộ thở.
3.2. Đo điện trở cách điện:
Máy biến áp cần được tách tất cả các đầu dây nối vào hệ thống. Các đầu ra của mỗi cuộn dây cần được đấu tắt với nhau để tránh gây ra sai số đo.
- Các đầu ra của các cuận dây máy biến áp phải được đấu tắt và đấu đất để xả điện tích tàn dư ít nhất 5 phút trước khi tiến hành đo điện trở cách điện phép đầu tiên.
- Giữa hai phep đo điện trở cách điện, các đối tượng đo cần được đấu tắt và đấu đất để xả điện tích tàn dư ít nhất 2 phút trước khi tiến hành đo phép tiếp theo.
- Khi đo điện trở cách điện, ta đồng thời tiến hành xác định giá trị điện trở cách điện tại thời điểm 15s và 60s. Tính toán hệ số hấp thụ KHT=R60":R15".
- Khi có các yêu cầu đặc biệt hoặc đối với máy biến áp từ 110KV trở lên có thể lấy các giá trị đo điện trở cách điện tại các thời điểm 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 phút và tính toán hệ số phân cực PI=R10':R1'.
- Đối với các máy biến áp và siêu cao áp, cần tiến hành đo điện trở cách điện của sứ đầu vào, cách điện của điểm đo hệ số tổn thất điện môi sứ.
- Kết quả đo điện trở cách điện cần được đối chiếu với số liệu xuất xưởng hoặc lần thí nghiệm trước.
- Cần loại trừ các sai số do độ ẩm bề mặt làm dòng rò bề mặt tăng lên.
3.3. Thí nghiệm kiểm tra tổ đấu dây
Phương pháp xung một chiều sử dụng nguyên tắc cảm ứng: Khi có xung dòng điện một chiều đưa vào một cuận dây máy biến áp thì trên các cuộn dây còn lãi sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng có chiều ngược với dòng điện sinh ra nó.
3.4. Thí nghiệm không thải máy biến áp điện lực:
Thí nghiệm không tải cần tiến hành trong thí nghiệm lắp mới, thí nghiệm kiểm tra bất thường máy biến áp sau sự cố nếu có nghi ngờ sự cố có ảnh hưởng đến các thành phần của máy như hư hỏng lõi thép, chạm chập vòng dây, ngắn nạnh pha - pha.
Nếu máy biến áp có thể tiến hành thí nghiệm không tải với điện áp định mức, có thể có kết luận sơ bộ về chất lượng cách điện vào cách điện pha trong máy biến áp.
3.5. Thí nghiệm ngắn mạch:
Thí nghiệm ngắn mạch xác định hai thông số cơ bản của máy biến áp là: thông số điện áp ngắn mạch và tổn hao ngắn mạch.
- Tính toán xác định hiệu suất máy biến áp.
- Tính toán xác định biến đổi điện áp theo phụ tải của máy biến áp
- Tính chọn vận hành song song máy biến áp.
- Tính toán vận hành kinh tế trạm biến áp.
- Tính chọn giá trị tác động của bảo vệ rơ le.
3.6. Thí nghiệm dầu máy biến áp
- Thí nghiệm xác định điện áp chọc thủng tần số công nghiệp trong điện trường đều của điện cực tiêu chuẩn.
- Thí nghiệm xác định hệ số tổn thất điện môi.
- Thí nghiệm xác định nhiệt độ chớp cháy.
- Thí nghiệm xác định chỉ số Axit.
- Thí nghiệm xác định nhớt động học.
- Thí nghiệm xác địn chạp chất cơ học.
- Thí nghiệm xác định hàm lượng ẩm.
- Thí nghiệm phân tích hàm lường khí hòa tan.
3.7. Thí nhiệm đo hệ số tổn thất điện môi
- Hệ số tổn thất điện môi là tỉ số giữa thành phần tác đụng và thành phần kháng của dòng điện qua chách điện khi đặt trong một điện trường xoay chiều.
- Thí nghiệm hệ số tổn thất điện môi dùng để xác định chất lượng cách điện chính của máy điện nói chung và máy biến áp nói riêng.
- Hạng mục thí nghiệm xác định hệ số tổn thất điện môi được qui định do trong thí nghiệm lắp mới và thí nghiệm định kỳ hàng năm cho máy biến áp có điện áp định mức từ 20KV trở lên và có công suất từ 1000KVA trở lên.
- Khi thí nghiệm kiểm tra bất thường sau sự cố, nếu nghi ngờ sự cố ảnh hưởng đến cách điện chính, không phụ thuộc vào công suất và điện áp. Tùy theo mức độ quan trọng của máy biến áp trong hệ thống điện, có thể tiến hành hạng mục thí nghiệm xác định hệ số tổn thất điện môi để đánh giá chất lượng cách điện chính.
3.8. Thí nghiệm đo điện trở cuận dây bằng dòng điện một chiều
- Điện trở một chiều của cuộn dây thể hiện tính hoàn hảo trong cấu trúc dẫn dòng trong máy biến áp.
- Điện trở một chiều cuộn dây là thông số xác định tình trạng phần dẫn dòng trong máy biến áp, hạng mục thí nghiệm này được quy định tiến hành đo trong khác thí nghiệm lắp mới, thí nghiệm định kỳ. Trong thí nghiệm bất thường sau sự cố, khi cần xác định chất lượng của phần dẫn điện, các tiếp xúc của bộ phận chuyển nấc phân áp trong máy biến áp, ta tiến hành thí nghiệm đo điện trở một chiều cuộn dây.
4. Một số Công nghệ thiết bị dùng để thí nghiệm máy biến áp hiện nay:
Để đảm bảo kết quả đo lường và thí nghiệm máy biến áp được chính xác và hiệu quả, phòng thử nghiệm máy biến áp cần được trang bị đầy đủ các thiết bị như:
- Hợp bộ đo lường công suất WT 333 E được sản xuất từ hãng YOKOGAWA Nhật Bản.
- Máy biến điện áp tự ngẫu tự động công suất 150 kVA, điện áp 0 ÷ 440 Vol được sản xuất từ hãng ABB.
- Máy phát tần số 100 Hz công suất 50 kW được sản xuất từ hãng Hitachi - Nhật Bản.
- Máy biến áp cao áp 150 kV công suất 100 kVA sản xuất từ hãng máy biến áp.
- Hệ thống thử nghiệm xung sét đến 400 kV.
- Hệ thống DTTS đồng bộ của hãng HAEFELY của Thụy Sĩ.
Hệ thống KCS của Haefely được CTBA sử dụng cho Phòng thí nghiệm
5. Thí nghiệm máy biến áp đáp ứng các tiêu chuẩn của EVN và Quốc tế IEC
Nắm rõ vai trò của việc thí nghiệm sản phẩm trước khi đưa vào sử dụng và vận hành, tùy thuộc vào các yêu cầu sử dụng khác nhau chúng ta có thể thí nghiệm theo các yêu chuẩn khác nhau như sau:
• Tiêu chuẩn IEC 60076-1-2-3-5 :2011 và TCVN 6306-1-2-3-5:2015.
• Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 8525:2015 về hiệu suất năng lượng của máy biến áp.
• Tiêu chuẩn theo QĐ 1011/QĐ-EVN NPC ngày 7/4/2015 của Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc về việc ban hành tiêu chuẩn tổn hao trong phân phối máy biến áp.
• Quyết định số 62/QĐ -EVN ngày 05/05/2017 của Tập đoàn Điện lực Việt Nam.
• Tiêu chuẩn của Tổng công ty điện lực Miền Trung: QĐ số 6954/QĐ-EVNCPC ngày 31/07/2019 của Tổng công ty Điện lực miền Trung.
• Tiêu chuẩn của Tổng công ty điện lực Miền Nam: QĐ số 2608/QĐ-EVNSPC ngày 03/09/2015 của Tổng Công ty Điện lực Miền Nam.
• Tiêu chuẩn của Tổng công ty điện lực Điện lực TP Hồ Chí Minh: QĐ số 3370/EVN HCMC-KT ngày 04/09/2018 của Tổng Công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh.