The lõi máy biến áp tạo ra một đường dẫn có độ từ trở thấp cho từ thông xoay chiều, trong khi các cuộn dây truyền năng lượng giữa các cấp điện áp. Một máy biến áp điện lực hoàn chỉnh cũng cần có cách điện, vỏ máy, hệ thống làm mát bằng dầu hoặc không khí, sứ xuyên, bộ điều chỉnh điện áp dưới tải, thiết bị giám sát và bảo vệ. Hướng dẫn này giải thích các thành phần chính của máy biến áp, chức năng của chúng và các dạng sự cố mà chúng được thiết kế để kiểm soát.
Lõi máy biến áp
Lõi mang từ thông xoay chiều liên kết các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Máy biến áp điện thường sử dụng thép điện từ định hướng cán nguội có độ thẩm thạc cao và tổn hao riêng thấp. Các lá mỏng được phủ lớp cách điện và ghép chồng lên nhau để giảm tuần hoàn dòng điện xoáy.
Các mối nối lõi thường là các sắp xếp bậc thang giúp giảm sự tập trung từ thông cục bộ, tiếng ồn và tổn thất. Các trụ mang cuộn dây và các gông đóng kín mạch từ. Các kẹp mang lại độ ổn định cơ học nhưng đòi hỏi phải cách điện và nối đất cẩn thận để tránh dòng điện tuần hoàn.
Tổn hao lõi và Âm thanh
Tổn hao không tải bao gồm tổn hao trễ và dòng điện xoáy, và tồn định bất cứ khi nào điện áp định mức được đặt vào. Nó phụ thuộc vào vật liệu, mật độ từ thông, tần số, các mối nối và ứng suất chế tạo. Từ giảo làm cho lõi rung động và góp phần tạo nên tiếng vo ve của máy biến áp. Kẹp chặt đúng cách và thiết kế mật độ từ thông thấp giúp kiểm soát âm thanh.
Bảng so sánh và lựa chọn nhanh
Sử dụng bảng này như một phần tóm tắt nhanh về các quyết định kỹ thuật và mua sắm chính được giải thích trong bài viết.
| Khu vực quyết định | Ý nghĩa thực tiễn | Cần xác minh những gì |
|---|---|---|
| Lõi máy biến áp | Lõi mang từ thông biến thiên xoay chiều liên kết các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. | Máy biến áp lực thường sử dụng thép điện từ cán định hướng có độ thẩm thấu cao và tổn thất riêng thấp. |
| Tổn hao lõi và Âm thanh | Tổn hao không tải bao gồm tổn hao trễ và dòng điện xoáy, và xuất hiện bất cứ khi nào điện áp định mức được đặt vào. | Điều này phụ thuộc vào vật liệu, mật độ từ thông, tần số, các mối nối và ứng suất chế tạo. |
| Cuộn dây máy biến áp | Cuộn dây sử dụng các dẫn điện bằng đồng hoặc nhôm được sắp xếp thành các lớp, đĩa, lò xo ốc hoặc lá mỏng tùy thuộc vào điện áp, dòng điện và chế độ chịu ngắn mạch. | Cuộn dây điện áp thấp thường được đặt gần lõi hơn để đơn giản hóa việc cách điện, với cuộn dây điện áp cao ở bên ngoài, mặc dù các nhu cầu thiết kế có thể khác nhau. |
| Hệ thống cách điện | Máy biến áp ngâm chất lỏng sử dụng giấy cellulose/bìa cách điện với chất lỏng cách điện. | Các thiết bị loại khô sử dụng nhựa, vec-ni, vật liệu cách điện rắn và không khí. |
| Thùng và Dầu máy biến áp | Thùng máy chứa phần hoạt động và chất lỏng cách điện, cung cấp sự bảo vệ cơ học và đóng vai trò là bề mặt truyền nhiệt. | Nó phải chịu được chân không, áp suất bên trong, tải trọng vận chuyển và lực địa chấn như đã định. |
Cuộn dây máy biến áp
Các cuộn dây sử dụng dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm được sắp xếp thành các lớp, đĩa, dạng xoắn ốc hoặc lá mỏng tùy thuộc vào điện áp, dòng điện và chế độ chịu ngắn mạch. Cuộn dây điện áp thấp hơn thường được đặt gần lõi hơn để đơn giản hóa việc cách điện, với cuộn dây điện áp cao nằm ở bên ngoài, mặc dù các yêu cầu thiết kế có thể thay đổi.
Các dây dẫn có thể được hoán vị để giảm tổn thất tuần hoàn và dòng điện xoáy. Các miếng đệm dọc trục và hướng bán kính tạo ra các ống làm mát và đỡ các cuộn dây chống lại lực điện từ trong các sự cố.
Hệ thống cách điện
Máy biến áp ngâm chất lỏng sử dụng giấy/tấm ép cellulose với chất lỏng cách điện. Các thiết bị loại khô sử dụng nhựa, vecni, vật liệu cách điện rắn và không khí. Cách điện phải chịu được điện áp vận hành, xung điện, nhiệt độ, độ ẩm và ứng suất cơ học. Sự lão hóa tăng nhanh khi nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây và độ ẩm tăng lên.
Thùng và Dầu máy biến áp
Thùng máy chứa bộ phận hoạt động và chất lỏng cách điện, cung cấp sự bảo vệ cơ học và đóng vai trò là bề mặt truyền nhiệt. Nó phải chịu được chân không, áp lực bên trong, tải trọng vận chuyển và lực địa chấn theo quy định. Các tấm chắn từ có thể kiểm soát từ thông rò trong thành thùng máy.
Dầu khoáng cung cấp khả năng cách điện và làm mát. Các chất lỏng thay thế có thể mang lại điểm chớp cháy cao hơn hoặc lợi ích về mặt môi trường. Chất lượng chất lỏng được theo dõi thôngผ่าน các thử nghiệm độ cách điện, độ ẩm, độ chua và khí hòa tan.
Thiết bị làm mát
Bộ tản nhiệt làm tăng diện tích bề mặt để tản nhiệt. Quạt ép không khí thổi qua bộ tản nhiệt và bơm tuần hoàn dầu ở các cấp làm mát có công suất cao hơn. Các ký hiệu phổ biến mô tả chế độ tuần hoàn dầu/không khí. Cảm biến nhiệt độ và các thiết bị điều khiển khởi động các cụm làm mát và phát cảnh báo hoặc ngắt nếu vượt quá giới hạn.
Bình dầu phụ và ống thở
Bộ bình phụ (conservator) điều tiết sự giãn nở và co lại của dầu trong khi vẫn giữ cho thùng chính luôn đầy. Màng cao su (bladder) hoặc màng ngăn (diaphragm) có thể làm giảm sự tiếp xúc của dầu với không khí. Bình thở chứa hạt hút ẩm silica-gel làm khô không khí đi vào bình phụ. Ngược lại, các máy biến áp thùng kín điều chỉnh sự thay đổi áp suất ngay bên trong thiết kế của thùng.
Ống lót và đầu cốt
Ống lót dẫn các dây dẫn xuyên qua thùng được nối đất trong khi vẫn duy trì cách điện. Thiết kế của chúng phụ thuộc vào điện áp và dòng điện, và có thể sử dụng sứ, vỏ bọc composite hoặc cách điện phân cấp điện dung. Chiều dài rò điện, mô-men xoắn kết nối, độ kín và giám sát tình trạng là vô cùng quan trọng.
Bộ điều áp (dưới tải / không tải)
Bộ điều áp không tải chỉ thay đổi tỷ số vòng dây khi được cắt điện. Bộ điều áp có tải thay đổi các đầu nấc trong khi đang mang tải bằng cách sử dụng tổng trở chuyển mạch nhằm tránh ngắt dòng điện hoặc làm ngắn mạch các vòng dây. Bộ điều áp có tải bao gồm các cơ chế chuyển mạch hoặc chọn nấc, bộ truyền động, bộ chỉ thị vị trí và tủ điều khiển, đồng thời cần được bảo trì chuyên dụng.
Phụ kiện bảo vệ và giám sát
- Rơ le Buchholz phát hiện tích tụ khí và sự dâng trào dầu giữa bình dầu chính và bình dầu phụ.
- Thiết bị giảm áp giảm áp lực bên trong nguy hiểm.
- Chỉ báo nhiệt độ dầu và cuộn dây: cảnh báo, tác động và điều khiển làm mát.
- Thước đo mức dầu: hiển thị mức chất lỏng và các điều kiện bất thường.
- Rơ-le áp suất đột ngột: phản ứng với sự thay đổi áp suất bên trong nhanh chóng.
- Màn hình trực tuyến: có thể theo dõi khí hòa tan, độ ẩm, sứ cách điện hoặc phóng điện cục bộ.
Tủ đấu dây trung gian
Tủ đấu dây tập hợp các khối cầu đấu, bộ điều khiển làm mát, thiết bị sưởi, rơ-le, đèn báo và các giao diện với hệ thống bảo vệ/SCADA. Tủ cần đảm bảo độ kín môi trường, chống ngưng tụ hơi nước, hệ thống dây điện rõ ràng và phân tách mạch điện an toàn.
Chất lượng cụm lõi và cuộn dây
Quá trình sản xuất kiểm soát độ căng của dây dẫn, kích thước cuộn dây, quá trình sấy khô, độ nén, giá đỡ đầu nối và tạp chất. Lực ngắn mạch có thể làm dịch chuyển các cuộn dây nếu thiết kế cơ khí hoặc kẹp không đủ chắc chắn. Các thử nghiệm tại nhà máy kiểm tra điện trở, tỉ lệ biến áp, nhóm vectơ, tổn thất, tổng trở và hiệu suất cách điện.
Ứng dụng sản phẩm
Của LBAJI Máy biến áp ngâm dầu 35 kV tích hợp các thành phần hoạt động và phụ trợ này cho các đánh giá dành riêng cho dự án. Nó có thể được kết hợp với Tủ điện trung thế KYN61-40.5 hoặc được đóng gói trong một trạm biến áp năng lượng mới 35 kV.
Danh mục kiểm tra
- Xác minh nhãn tên, bản vẽ và danh sách phụ kiện.
- Kiểm tra két nước, bộ tản nhiệt, bạc lót và phớt làm kín.
- Kiểm tra kết nối nối đất lõi/bình và trung tính.
- Kiểm tra các nhóm làm mát, cảnh báo và tác động dừng máy.
- Xác nhận hoạt động và vị trí của bộ điều áp (tap-changer).
- Thu thập các kết quả chuẩn (baseline) về dầu, điện và bảo vệ.
- Ghi lại kết quả kiểm tra lực siết (torque), hệ thống dây điện và tủ đấu dây (marshalling cabinet).
Lõi kiểu trụ (core-type), lõi kiểu vỏ (shell-type) và lõi vô định hình
Trong máy biến áp kiểu lõi, các cuộn dây bao quanh các trụ của lõi; trong thiết kế kiểu vỏ, mạch từ bao quanh các cuộn dây một cách đầy đủ hơn. Thép silic định hướng thớ là phổ biến ở tần số điện, trong khi kim loại vô định hình có thể làm giảm tổn hao không tải. Sự lựa chọn này ảnh hưởng đến tổn hao, tiếng ồn, độ bền cơ học, quá trình chế tạo và chi phí.
Cuộn dây đồng so với cuộn dây nhôm
Cả hai loại dây dẫn đều có thể mang lại dịch vụ đáng tin cậy khi mật độ dòng điện, các mối nối, độ bền cơ học và thiết kế nhiệt được kỹ thuật hóa đúng cách. Đồng thường mang lại độ dẫn điện cao hơn và tính nhỏ gọn; nhôm giúp giảm khối lượng và chi phí vật liệu. Người mua nên so sánh mức tổn thất được đảm bảo, độ tăng nhiệt và hiệu suất ngắn mạch thay vì chỉ dựa vào tên của vật liệu dẫn điện.
Tài liệu kỹ thuật và đọc thêm
Các nguồn độc lập sau đây hỗ trợ các tiêu chuẩn, thuật ngữ, phép tính và bối cảnh an toàn được thảo luận trong hướng dẫn này:
- Tiêu chuẩn máy biến áp lực IEC 60076-1 — Phạm vi, thuật ngữ, định mức, ký hiệu kết nối, thử nghiệm, an toàn và các yêu cầu chung đối với máy biến áp lực.
- Bộ Năng lượng Hoa Kỳ: Máy biến áp phân phối — Các định nghĩa chính thức, yêu cầu hiệu suất, quy trình thử nghiệm và tài liệu quy định đối với máy biến áp phân phối.
- các yêu cầu về truyền tải và phân phối điện năng của OSHA — Các yêu cầu về an toàn liên quan đến xây dựng và công việc xung quanh thiết bị truyền tải và phân phối điện năng.
