Quản lý vận hành trạm biến áp Tập 2

Quản lý vận hành trạm biến áp Tập2

G 1

Chương I QUẢN LÝ VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP

I.1- Các trạm biến áp thông dụng:

Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải và phân phối điện năng.Những trạm biến áp phân phối hạ thế thường có công suất từ 100kVA đến

1000kVA, điện áp tới 35kV/ 0,4kV chiếm một số lượng rất lớn trên lưới điện Tuỳ

theo yêu cầu xử dụng và đặc tính của phụ tải mà các trạm biến áp có kết cấu, kiểudáng khác nhau

Hiện nay trên lưới điện có 3 kiểu trạm biến áp thông dụng là: Trạm biến áp kiểutrong nhà, trạm biến áp kiểu ngoài trời, trạm biến áp kiểu hợp bộ

I.1-1 Trạm biến áp kiểu trong nhà:

Trạm biến áp kiểu trong nhà là loại trạm có các máy biến áp, các thiết bị điệntrung thế và tủ điện hạ thế đặt trong nhà Trạm có tường xây, mái bằng bê tông cửabằng thép, có cửa thông gió tự nhiên làm bằng lưới thép kết hợp với các tấm nanchớp làm bằng bê tông hoặc có thông gió cưỡng bức bằng quạt gió làm mát bằng

điều hoà nhiệt độ Các máy biến áp được đặt trên nền bê tông trong những ngăn

riêng, thiết bị điện được lắp trên tường trạm Các thiết bị điện đều dùng loại trong

nhà có kích thước nhỏ gọn, nhẹ nhàng Việc thao tác cầu dao được thực hiện bằng

tay qua bộ truyền động Giữa người vận hành và thiết bị mang điện có rào ngăn cố

định bằng rào chắn, đảm bảo khoảng cách an toàn cho người Một số trạm biến áp

còn lắp thêm dầm bê tông trên trần để móc pa lăng phục vụ cho việc nâng hạ máybiến áp khi cần thiết Các thanh cái trung thế được lắp trên các sứ đỡ cách điện rấtthuận tiện cho việc đấu nối Các đầu cáp trung thế đến và đi đều lắp cầu dao cách

ly, một số trạm còn lắp máy cắt điện trung thế để phục vụ cho phân đoạn đường dâytrung áp khi xảy ra sự cố Các thiết bị đóng cắt điện hạ thế và các đồng hồ đo đếm

điện được lắp trên tủ điện Tủ điện hạ thế thường lắp Áptômát Hệ thống tiếp địa

của trạm biến áp làm ngoài tường trạm, các dây tiếp địa được hàn nối liên hệ vớinhau thông qua một vành đai tiếp địa chung nằm sát chân tường bên trong trạm.Thiết bị chống sét của trạm thường được bố trí trên nóc trạm hoặc trên thanh cáiphía trung áp Trạm biến áp kiểu trong nhà an toàn cho người, dễ lắp đặt, quản lývận hành và sửa chữa nhưng chiếm nhiều diện tích, cần phải có đường di chuyểnmáy biến áp khi lắp đặt hoặc đại tu sửa chữa Xung quanh tường trạm phải có hành

lang để đảm bảo thông gió tự nhiên Với những trạm nằm trong khu vực nhà xưởng

hoặc cơ quan phải có vị trí đặt trạm phù hợp với yêu cầu quản lý vận hành hoặc đại

tu sửa chữa Trong trạm biến áp phải làm hố dầu để chống cháy và thu gom dầu sựcố

I.1-2 Trạm biến áp kiểu ngoài trời:

Trạm biến áp kiểu ngoài trời có máy biến áp và các thiết bị điện đặt ở ngoài trời.Hầu hết các trạm đều lắp cầu chì tự rơi Các trạm biến áp này thường tận dụng tối

G 2

đa mặt bằng lắp đặt, hoặc được đặt ở các vùng đất trống trải ít người qua lại, có kết

cấu đơn giản rất thích hợp với các vùng ngoại vi thành phố

Có 3 kiểu trạm biến áp ngoài trời:

2 Trạm biến áp ngoải trời kiểu 2 cột không có buồng hạ thế:

Máy biến áp và tủ điện hạ thế đặt trên bệ xây bằng gạch hoặc bằng bê tông Các

vỏ tủ điện hạ thế được chế tạo bằng tôn tráng kẽm sơn tĩnh điện Các máy biếndòng, áp tô mát và các đồng hồ đo đếm được đặt trong tủ điện Cánh cửa tủ điện có

gioăng chống nước mưa Tủ điện hạ thế treo trên cột trạm hoặc treo trên giá riêng

Các thiết bị điện được lắp trên các giá làm bằng thép kẹp trên cột Hai cột điện làmbằng bê tông cốt thép cao từ 6,8- 8,8m, khoảng cách giữa 2 cột là 2,6m Mỗi trạm

có một ghế thao tác cách điện đặt trên bệ bê tông xây, xung quanh trạm có xây

tường rào cao 2m

3 Trạm biến áp kiểu 2 cột, có buồng hạ thế:

Máy biến áp đặt trên bệ bê tông ngoài tròi, thiết bị điện trung thế còn lại được lắptrên các giá bằng thép kẹp trên cột Hai cột điện bê tông cốt thép cao từ 6,5- 8m,khoảng cách giữa 2 cột là 2,6m Xung quanh trạm có xây tường rào cao 2m Trạm

có cửa ra vào, buồng hạ thế có cửa riêng làm bằng vật liệu chống cháy Mỗi trạm cómột ghế thao tác đặt trên bệ bê tông xây Các máy biến dòng, các thiết bị đóng cắt

điện hạ thế và các đồng hồ đo đếm điện được lắp trong tủ điện, Tủ điện hạ thế đặt

trong nhà xây bằng gạch, mái bê tông có cửa thông gió tự nhiên bằng lưới thép kếthợp với các tấm nan chớp làm bằng bê tông Hệ thống tiếp địa của trạm biến áp

được làm trong tường rào trạm, dây tiếp địa được hàn nối với nhau thông qua mộtvành đai tiếp địa chung nằm sát chân tường rào Chống sét sét van kiểu không tiếpđiểm (MO, hoặc Zno) bắt ngay cạnh máy biến áp Tiếp địa chống sét thường được

hàn vào hệ thống tiếp địa chung của trạm

1 Trạm biến áp ngoài trời kiểu trạm treo:

Tất cả thiết bị điện bao gồm: Máy biến áp, tủ

điện hạ thế, thiết bị đóng cắt trung thế, chống sét,

ghế thao tác, thang trèo cột đều được lắp trên các

giá làm bằng thép mạ kẹp trên 2 cột điện ly tâm

10m chôn sâu 1,2m Các thiết bị điện trung áp phải

đạt tiêu chuẩn làm việc ngoài trời, vỏ tủ điện hạ thế

được làm bằng tôn tráng kẽm sơn tĩnh điện, các

máy biến dòng áp tô mát và các đồng hồ đo đếm

phải đặt trong tủ điện hạ thế Tủ điện hạ thế có

gioăng chống nước Các tủ điện hạ thế được treo

trên cột của trạm ở độ cao 2,5m Khi thao tác hoặc

kiểm tra người vận hành phải đứng lên sàn ghế

thao tác Những trạm biến áp nếu không có ghế

thao tác treo trên cột thì phải làm ghế thao tác dưới

đất hoặc dùng xe ô tô thao tác bằng sào cách điện Hình ảnh trạm treo

2 Trạm biến áp ngoài trời hợp bộ kiểu 1 cột:

Là loại trạm biến áp có máy biến áp đặt trên 1 trụ bê tông được chế tạo đặc biệt.Máy biến áp của trạm được chế tạo theo tiêu chuẩn riêng, sứ trung thế của máybiến áp là loại sứ đặc chủng phù hợp với chụp đầu cáp an toàn kiểu Elbow(còn gọi

là chụp đầu sứ kiểu L), có loại sứ trung thế máy biến áp được lắp liền cầu chì tự

động bên trong

Đường cáp trung áp, hạ áp đều được đi trong hộp được chế tạo bằng kim loại Ởđịa điểm gần trạm biến áp đặt một tủ điện trung thế "ring main unit" còn gọi là tủđiện mạch vòng

Tương lai trạm biến

áp hợp bộ sẽ được dùng rộng rãi đáp ứng được yêu cầu về nhiều mặt:

An toàn, kỹ thuật, mỹ thuật, hiện đại.

G 4

Hình ảnh trạm biến áp kiốt

I.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp:

I.2-1 Cấu tạo:

Cấu tạo: Xem hình ảnh

I.2-2 Nguyên lý làm việc:

Máy biến áp được chế tạo theo nguyên lý cảm ứng điện từ Khi có điện áp xoay

chiều đặt vào cuộn sơ cấp W1, trong cuộn dây sơ cấp sẽ có 1 dòng điện i1 chạy qua,dòng điện i1cảm ứng trong lõi thép 1 từ thông Φ1 Từ thôngΦ1móc vòng qua cuộndây thứ cấp W2 sinh ra trong cuộn dây thứ cấp 1 sức điện động cảm ứng Do cuộndây thứ cấp của máy biến áp có trở kháng nên tại cuộn dây thứ cấp xuất hiện 1

điện áp giáng U0lúc này sức điện động:

E 2 = i 2 (Z 0 + Z 2 ) = i 2 Z 0 x i 2 Z 2 = U 0 + U 2

Trong đó:

- U0là điện áp giáng trên nội bộ cuộn dây W2

- U2là điện áp giáng trên phụ tải mạch ngoài Z2

Mỗi máy biến áp lực đều có một dung lượng định mức làm nhiệm vụ cung cấp

điện trực tiếp cho phụ tải đóng vai trò là nguồn điện trung gian phân phối nănglượng điện của nguồn điện Trong vận hành mỗi máy biến áp lực sẽ tiêu thụ mộtlượng công suất không tải P0và công suất ngắn mạch PN

Điện áp ngắn mạch Uk%

Kích thước bao (mm) bánhTâm

xe (mm) D

Trọng lượng

Ko tải (Po)

Có tải (Pk)

Dài A

Rộng B

Cao C

Dầu (lít)

Toàn bộ (Kg)

22/0.4 185 850 1.8 4 1240 650 1480 450 180 66035/0.4 215 880 1.8 5 1260 830 1560 450 304 810

63

(75)

6.3/0.4;

10/0.4 235 1200 1.8 4 1110 680 1300 550 260 68015/0.4;

22/0.4 235 1250 1.8 4 1200 680 1300 550 270 73035/0.4 270 1300 1.8 5 1300 720 1400 550 310 840

100

(125)

6.3/0.4;

10/0.4 310 1700 1.8 4 1290 700 1350 550 290 75015/0.4;

22/0.4 325 1700 1.8 4 1370 720 1490 550 300 79035/0.4 350 1750 1.8 5 1560 750 1700 550 320 910

160

(180)

6.3/0.4;

10/0.4 450 2100 1.7 4 1400 800 1500 600 300 102015/0.4;

22/0.4 450 2150 1.7 4 1400 800 1520 600 330 108035/0.4 510 2250 1.7 5 1480 850 1780 600 420 1350

250

6.3/0.4;

10/0.4 640 3000 1.7 4 1440 820 1580 600 370 122015/0.4;

22/0.4 650 3050 1.7 4 1440 820 1700 600 380 125035/0.4 720 3200 1.7 5 1600 850 1800 660 400 1580

320 6.3/0.4;10/0.4 700 3670 1.6 4 1540 860 1720 660 390 1480

Hình ảnh máy biến áp phân phối hạ thế

G 7

15/0.4;

22/0.4 700 3670 1.6 4 1590 880 1750 660 400 160035/0.4 720 3880 1.6 5 1640 900 1910 660 460 1890

400

6.3/0.4;

10/0.4 840 4460 1.5 4 1590 920 1760 660 410 180015/0.4;

22/0.4 850 4500 1.5 4 1610 930 1800 660 460 211035/0.4 920 4600 1.5 5 1710 960 2010 660 520 2650

500

(560)

6.3/0.4;

10/0.4 940 5210 1.5 4 1690 950 1940 660 560 240015/0.4;

22/0.4 960 5270 1.5 4 1720 960 1950 660 630 260035/0.4 1060 5470 1.5 5 1800 1000 2160 820 710 2960

630

6.3/0.4;

10/0.4 1100 6010 1.4 4.5 1790 980 2010 820 680 251015/0.4;

22/0.4 1150 6040 1.4 4.5 1810 990 2020 820 690 272035/0.4 1250 6210 1.4 5.5 1900 1080 2160 820 900 3020

750

6.3/0.4;

10/0.4 1200 6590 1.4 4.5 1820 1040 2030 820 800 331015/0.4;

22/0.4 1220 6680 1.4 4.5 1830 1080 2060 820 840 336035/0.4 1350 7100 1.4 5.5 1920 1140 2120 820 940 3570

1000

6.3/0.4;

10/0.4 1550 9000 1.3 5 1850 1120 2090 820 1040 404015/0.4;

22/0.4 1570 9500 1.3 5 1910 1150 2130 820 1100 411035/0.4 1680 10000 1.3 6 2200 1400 2410 1070 1440 4750

1250

6.3/0.4;

10/0.4 1710 12800 1.2 5.5 2110 1200 2170 1070 1300 465015/0.4;

22/0.4 1720 12910 1.2 5.5 2150 1230 2210 1070 1340 498035/0.4 1810 13900 1.2 6.5 2280 1310 2370 1070 1480 5110

1600

6.3/0.4;

10/0.4 2100 15500 1.0 5.5 2290 1780 2410 1070 1550 510015/0.4;

22/0.4 2100 15700 1.0 5.5 2350 1810 2470 1070 1650 532035/0.4 2400 16000 1.0 6.5 2410 1950 2810 1070 1750 5910

1800

6.3/0.4;

10/0.4 2400 18020 0.9 6 2360 1910 2510 1070 1680 582015/0.4;

22/0.4 2420 18110 0.9 6 2380 1960 2610 1070 1720 610035/0.4 2500 18900 0.9 6.5 2460 2070 2920 1070 2150 6350

2000

6.3/0.4;

10/0.4 2700 18400 0.9 6 2390 1970 2690 1070 2010 621015/0.4;

22/0.4 2720 18800 0.9 6 2410 1980 2740 1070 2230 654035/0.4 2850 19400 0.9 6.5 2590 2160 2980 1070 2470 6820

2500 6.3/0.4;10/0.4 3250 20000 0.8 6 2420 1980 2740 1070 2360 6710

G 8

15/0.4;

22/0.4 3300 20410 0.8 6 2460 2030 2810 1070 2480 694035/0.4 3400 21000 0.8 6.5 2610 2210 2990 1070 2570 7800

I.3-2 Cái chỉ mức dầu:

Cái chỉ mức dầu có nhiệm vụ báo cho người vận hành biết lượng dầu chứa trongmáy biến có đủ không Cái chỉ mức dầu thường được làm bằng ống tuýp thuỷ tinhtrong suốt được lắp ở ngang thùng dầu phụ và được đặt ở tư thế vuông góc với vớimặt đất làm việc theo nguyên tắc bình thông nhau Đáy của chỉ mức dầu được liên

hệ với thùng dầu phụ đầu trên để hở thoàng được liên hệ với môi trường không khí

và có nắp dậy kín phía trên để ngăn nước mưa Tại chỗ lắp "cái chỉ thị mức dầu"trên vách thùng dầu phụ có vạch mức báo dầu theo nhiệt độ từ 250 đến 400 Nhiệt

độ của môi trường là bao nhiêu thì mức dầu báo đến đấy Khi đổ dầu bổ xung vào

máy biến áp phải căn cứ vào nhiệt độ môi trường tại thời điểm đổ dầu để xác địnhmức dầu đã đủ chưa Khi vận hành nếu phát hiện có hiện tượng thiếu dầu thì phải

có chương trình bổ xung kịp thời, Nếu mức dầu vượt quá mức vạch 400thì phải rútbớt dầu trong điều kiện nhiệt độ ở mức cao nhất Nếu bổ xung dầu mà mức dầukhông thay đổi cần phải kiểm tra xem "cái chỉ mức dầu" có bị tắc đường ống dẫnkhông

I.3-3 Đáy xả bẩn:

Có nhiệm vụ xả dầu bẩn bị lắng động trong đáy thùng dầu phụ Công việc xả bẩn

sẽ được làm trong khi thí nghiệm định kỳ

5 7

10 25

5 0 0

0 1

7

Cấu tạo thùng dầu phụ

có bình hút ẩm hoặc bình lọc dầu thì dầu bị hoá già rất nhanh, cách điện bị suygiảm dẫn đến sự cố máy biến áp.

I.3-5 Ống phòng nổ:

Ống phòng nổ được làm bằng kim loại hình ống tròn có đường kính Φ200mm, một đầu liên hệ với thùng dầu chính, một đầu liên hệ với môi trườngkhông khí qua một nắp đậy bằng kính tròn có lắp gioăng chống mưa Ống phòng

150-nổ cao hơn thùng dầu chính một chút Khi áp lực bên trong thùng dầu chính thay

đổi đột ngột khi sự cố máy biến áp như trường hợp ngắn mạch cuộn dây máy biến

áp, hoặc khi rút khí trong máy biến áp để thử độ kín, kính phòng nổ sẽ vỡ để cânbằng áp suất bên trong và bên ngoài máy biến áp

p > 0, 5kG/cm2hoặc p < 0, 5kG/cm2

I.3-6 Ống liên thông máy biến áp:

∗ Làm nhiệm vụ liên hệ giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ, đoạn giữa ống

lên thùng dầu chính

G 11

I.4- Thông số kỹ thuật của máy biến áp:

I.4.1- Mã hiệu của máy biến áp:

Cách đặt mã hiệu của máy biến áp tuỳ thuộc vào quy ước của nhà chế tạo, của mỗi

nước Thông thường gồm có hai phần: Chữ và số

Thí dụ: TM- 180 22/0,4 máy biến áp 3 pha, làm mát bằng dầu Dung lượng180kVA, điện áp cuộn cao áp là 22kV, cuộn hạ áp là 0,4kV

I.4.2- Dung lượng định mức:

Dung lượng định mức Sđm của máy biến áp được xác định ở nhiệt độ tiêu chuẩn

Thí dụ: Máy biến áp do Việt Nam chế tạo với nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn là

− Điện áp định mức được ghi ở phần số của nhãn hiệu máy

− Điện áp định mức là điện áp quy định trên đầu phân áp chính của máy biến áp

còn gọi là đầu phân áp định mức lúc này máy biến áp không tải

− Điện áp định mức là điện áp dây, nghĩa là điện áp giữa 2 dây pha

− Các nấc điện áp khác được ghi thành một chuỗi số hoặc được ghi thành mộtbảng số:

−Gồm dòng điện định mức của cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp

−Dòng điện định mức của các cuộn dây theo các nấc điện áp được tính như sau:

−

+ với máy biến áp 1 pha:

I đm=+ với máy biến áp 1 pha:

I đm=Trong đó:

G 12

I đm là dòng điện định mức

S đm là dung lượng định mức

U đmlà điện áp định mức

I.4.5- Tổ đấu dây của máy biến áp:

Các cuộn dây của máy biến áp 3 pha thường có một trong ba cách đấu dây sau:

dây của các cuộn dây và tạo ra tổ đấu dây như: Y/ 5, Y/11, Y/Yo 6, Y/Yo

-12.

− Quy ước đặt tên tổ đấu:

Dùng kim đồng hồ thời gian để làm mẫu so sánh Quy ước:

∗ Nếu trên mặt đồng hồ có 12 vạch chia thì khoảng chia của mỗi vạch là 30o

∗ Quy ước véc tơ điện áp sơ cấp U1 tương ứng với kim dài của đồng hồ ở vị trí

12 giờ

∗ Quy ước véc tơ điện áp thứ cấp U2 tương ứng với kim ngắn của đồng hồ, kim

ngắn nằm ở vị trí tương ứng với góc lệch pha của điện áp thứ cấp U2 với điện

áp sơ cấp U1 là 300, 600 3600

∗ Một vòng tròn có 3600 Nếu lấy 3600chia cho 300ta sẽ có 12 vạch, tên tổ đấudây của máy biến áp sẽ lấy lần lượt từ 1 đến 12

Nếu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp cùng đấu sao, trung điểm cuộn dây thứ cấp nối

đất (0) nhưng có chiều quấn dây ngược nhau khi vận hành sẽ xuất hiện góc lệch

pha của điện áp phía sơ cấp và thứ cấp là 1800, lấy 1800 chia cho 300 được 6 ta có

tổ đấu dây Y/Yo- 6

điện áp phía sơ cấp và

thứ cấp là 3600, lấy

3600 chia cho 300 được

12 ta có tổ đấu dây

Y/Yo- 12.

G 13

Tổ đấu dây là một tiêu chuẩn quan trọng dùng cho hòa song song các MBA nếu hoà hai máy biến áp khác tổ đấu dây sẽ xuất hiện sự lệch pha điện áp tại đầu cực máy biến áp dẫn đến sự cố ngắn mạch.

Trước khi hoà song song 2 máy biến áp phải kiểm tra lại tổ đấu dây thực tế bằngcách đo điện áp giữa 2 đầu cực cùng pha của 2 máy biến áp

Điện áp đo được là:

Ua1 - a 2 = 0

Ub1 - b 2 = 0

Uc1 - c 2 = 0

I.4.6- Dòng điện không tải và tổn hao không tải:

Khi máy biến áp được đấu vào nguồn điện, cuộn dây thứ cấp máy biến áp để hởmạch trong cuộn dây sơ cấp máy biến áp sẽ có dòng điện không tải chạy qua Dòng

điện không tải được ký hiệu là Io.

Khi máy biến áp vận hành không tải sẽ xuất hiện từ thông khép kín chạy trong lõithép, do có từ trở nên lõi thép bị phát nóng gây ra tổn hao không tải Tổn haokhông tải được xác định gián tiếp qua số đo của dòng điện Io Dòng điện không tải

Io cho biết mức độ tổn hao không tải của máy biến áp lớn hay nhỏ Dòng điệnkhông tải thường được tiêu chuẩn hoá với từng nhà chế tạo

Độ lớn của dòng điện không tải phụ thuộc vào

- Độ thẩm từ của thép si lích dùng làm mạch từ

- Độ dầy của lõi thép si lích

- Chất lượng cách điện của lá thép

- Công nghệ chế tạo (đột dập, lắp ghép mạch từ )

Dòng điện không tải còn được gọi là dòng điện từ hoá được tính theo phần trăm

(%) dòng điện định mức của cuộn dây sơ cấp I1đm

G 14

MỘT SỐ TỔ ĐẤU DÂY THÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC

I.4.7- Điện áp ngắn mạch và tổn hao ngắn mạch:

1- Ý nghiã của điện áp ngắn mạch:

Trên biển nhãn mác máy biến áp thường ghi UN% hoặc UK%

G 15

Điện ỏp ngắn mạch là điện ỏp xuất hiện trờn nội bộ cuộn dõy mỏy biến ỏp khi mỏy

biến ỏp mang tải định mức

I 2 = I 2đm

Điện ỏp ngắn mạch ký hiệu là UN hoặc UK cú đơn vị tớnh là (kV) hoặc (V) được

gọi là điện ỏp ngắn mạch tuyệt đối

Điện ỏp ngắn mạch của một mỏy biến ỏp được xỏc định thụng qua thớ nghiệm

ngắn mạch Khi biết điện ỏp ngắn mạch tuyệt đối UN ta tớnh được điện ỏp ngắn

mạch tương đối Điện ỏp ngắn mạch tương đối được tớnh theo phần trăm (%)

U N

U N % = 100 U N % là một hằng số

U đm

Điện ỏp ngắn mạch gõy ra tổn thất cụng suất ngắn mạch, tổn thất cụng suất ngắn

mạch được tớnh như sau: PN = U N I 2đm

Tổn thất cụng suất ngắn mạch thực tế ∆PN phụ thuộc vào mức độ mang tải củamỏy biến ỏp trong vận hành.Dòng điện phụ tải sẽ quyết định mức độ tổn thất ngắnmạch nhiều hay ít vỡ khi cú tải mới xuất hiện tổn thất điện ỏp trong cuộn dõy

Nếu I2= 0 thỡ UN= 0, ∆PN= 0Nếu I2 = I2đmthỡ UN= UNđm,∆PN=∆Pđm

(xem sơ đồ nguyờn lý)

∗ Làm ngắn mạch cuộn dõy thứ cấp qua một đồng hồ am pe

SƠ ĐỒ NGUYấN Lí THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH

Mỏy biến ỏp Mỏy biến ỏp

U~

∗ Trong thực tế thí nghiệm ngắn mạch được làm bằng phương pháp quy đổi:

+ Không cần tăng dòng điện ngắn mạch đến trị số định mức

+ Sau khi có kết quả đo điện áp và dòng điện ta quy đổi lại theo biểu thứcsau:

− I2đm Dòng điện ngắn mạch định mức của cuộn dây thứ cấp

I.4.8- Trọng lượng máy biến áp:

Biết trọng lượng máy biến áp sẽ chủ động bố trí phương tiện cẩu và vận chuyểnmáy biến áp.Trọng lượng máy biến áp bao gồm:

∗ Trọng lượng toàn bộ máy biến áp

∗ Trọng lượng dầu biến áp được ghi trên biển nhãn mác máy biến áp

I.5- Điều chỉnh điện áp máy biến áp:

I.5.1- Điều chỉnh điện áp không tải:

Các bộ điều chỉnh điện áp trong những máy biến áp có dung lượng nhỏ thường cócấu tạo đơn giản nên không có khả năng điều chỉnh điện áp của máy biến áp khi cótải, việc điều chỉnh điện áp chỉ được thực hiện khi không điện Mỗi khi thay đổi nấcphân áp phải cắt điện máy biến áp và đo tiếp xúc các nấc phân áp bằng đồng hồ đo

điện trở 1 chiều và đồng hồ mê gôm mét

G 17

I.5.2- Điều chỉnh điện áp có tải:

Tất cả các máy biến áp có yêu cầu ổn định điện áp đều phải lắp bộ điều chỉnh điện

+ Giữ được điện áp phía đầu ra của máy biến áp đạt định mức

+ Hạn chế được quá điện áp máy biến áp

+ Giảm được tổn thất điện năng cho lưới điện

Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải làm nhiệm vụ điều chỉnh điện áp của máy biến áp

trong điều kiện có tải thường áp dụng trong những máy biến áp công suất lớn, điện

áp cao

Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải gồm 2 phần:

− Bộ công tắc P còn gọi là "dao lựa chọn" làm nhiệm vụ chọn trước phân nấc biến

áp máy biến áp Bộ công tắc P nằm trong thùng dầu chính

− Bộ công tắc K còn gọi là bộ "công tắc dập lửa" nằm trong một thùng dầu riêng

gọi là thùng dầu công tắc K Bộ công tắc K có vai trò gần giống như một máycắt điện, có tốc độ chuyển động từ 45miligiây đến 50miligiây, chịu được dòng

điện ngắn mạch tạm thời từ 200 đến 600A trong thời gian 0,1 đến 6 miligiây

Cách đấu dây của bộ điều chỉnh điện ápmáy biến áp rút ra ở điểm trung tính

Cách đấu dây của bộ điều chỉnh điện ápmáy biến áp rút ra từ ở giữa cuộn dây mỗi pha

G 18

Thời gian chịu ngắn mạch là thời gian mà hai tiếp điểm lựa chọn P cùng đóngchập tắt vào công tắc K tạo ra sự ngắn mạch vòng dây của một nấc điều chỉnhphân áp

− Khi dao lựa chọn P chọn xong, bộ tắc K mới chuyển

Thường thường máy biến áp chế tạo "cuộn dây điều chỉnh" riêng Nếu dùng sơ

đồ đảo chiều "cuộn dây điều chỉnh" thì phải có thêm một bộ dao đảo chiều Daođảo chiều làm nhiệm vụ đảo cực tính cuộn dây điều chỉnh làm cho từ thông của

cuộn dây điều chỉnh ngược với chiều từ thông của cuộn dây chính có tác dụng tănggấp đôi số nấc điều chỉnh phân điện

Tiếp điểm của công tắc K có hình khối chữ nhật, tiếp điểm làm việc đóng thẳngtheo kiểu tiếp xúc mặt Công tắc K chuyển động theo kiểu cơ cấu cu lít nghĩa làbiến chuyển động quay thành chuyển động thẳng Mỗi pha của bộ công tắc K có 4cặp tiếp điểm, từng đôi cặp tiếp điểm của công tắc K có lắp điện trở hạn chế dòng

điện có công suất 200A (600A) còn gọi là điện trở ngắn mạch

Các nấc điều chỉnh của cuộn dây điều chỉnh điện áp đấu vào dao lựa chọn theo

hệ chẵn (2,4,6,8,10) & lẻ (1,3,5,7,9) Đầu cực chung của dao lựa chọn P đấu vàohai cực chính 31 thuộc hệ lẻ, 32 thuộc hệ chẵn của công tắc K Với pha A sẽ có tên

là 31A, 32A, với pha B có tên là 31B, 32B với pha C có tên là 31C, 32C Đầu cựcchung 3 pha của công tắc K nối ra sứ trung tính 110kV MBA

Giả sử máy biến áp đang làm việc ở nấc cũ là nấc 3, như vậy tiếp điểm số 3 đangnối vào cực 31 A, nấc số 2 đang nối vào cực 32A Muốn chuyển về nấc 4 thì daochọn P lẻ phải chuyển từ nấc 2 về nấc 4 trước, sau đó công tắc K bật về 32A Toàn

bộ thời gian làm việc của công tắc K chỉ là 45-50ms

Mỗi pha của công tắc K có 2 điện trở R giống nhau dùng để hạn chế dòng điệnngắn mạch tại thời điểm mà nấc 3 và nấc 2 bị chập tắt, lúc này điện trở R có dòng

điện ngắn mạch đi qua trong thời gian là 0,6-12ms Mỗi pha có 4 cặp tiếp điểm, ba

pha có 12 cặp tiếp điểm, có 1 cặp tiếp điểm nối chung ra sứ trung tính Phia trên bộcông tắc K có 6 điện trở được ngâm trong dầu Nhiệt lượng sinh ra khi ngắn mạchcuộn dây điều chỉnh sẽ tản nhanh trong thùng dầu công tắc K Tất cả các chuyển

động trên đều thực hiện bằng cơ cấu cơ khí và dùng năng lượng lò xo thế năng của

bộ công tắc K

Có một số bộ ĐCĐA kiểu hình V, tiếp điểm của bộ ĐCĐADT làm việc theo kiểuchuyển động lật qua lật lại mang theo điện trở ngắn mạch Nguyên tắc làm việc củacác bộ ĐCĐA dưới tải đều tương tự giống nhau, trong quá trình chuyển động các

điểm tiếp xúc bộ ĐCĐA dưới tải không được phép hở mạch, nếu bị hở mạch sẽ

cháy máy biến áp

5

7 9 2

4 6 8 10

R2 R1 32- a

31- aA

0

G 19

I.6- Dầu máy biến áp.

I.6.1- Độ nhớt của dầu:

Dầu máy biến áp có độ nhớt thấp để lưu thông dễ có tác dụng làm mát cho máybiến áp Khi dầu bị hoá già thì độ nhớt tăng lên giảm khả năng làm mát cho máybiến áp

I.6.2- Điểm chớp cháy:

Điểm chớp cháy còn gọi là nhiệt độ chớp cháy Khi nhiệt độ của dầu tăng lên tới

nhiệt độ nào đấy thì sẽ tự bốc cháy ta gọi nhiệt độ đó là điểm chớp cháy Trong

vận hành nếu trong dầu xuất hiện tia lửa phóng điện thì dầu sẽ bùng cháy nếu nhưnhiệt độ chớp cháy của dầu thấp

Quy định tiêu chuẩn độ chớp cháy của dầu biến thế là 1350C, khi dầu kém chấtlượng hoặc dầu bị hoá già thì độ chớp cháy suy giảm dưới 1350C không cho phépvận hành máy biến áp

Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh điện áp dưới tải

Nấc 4

Giản đồ chụp sóng công tắc K

Nấc 3

G 20

I.6.3- Hàm lượng a xít và kiềm hoà tan trong dầu:

Dầu bẩn hoặc dầu bị ôxy hoá trong vận hành sẽ có một lượmg a xít và kiềm "KOH"hoà tan trong dầu Thành phần này xuất hiện trong dầu sẽ làm cho dầu hoá già

nhanh Thí dụ: Nếu trong dầu có Axít các bua si lic:

+ Làm tăng trị số axit

+ Ăn mòn kim loại và vật liệu cách điện

+ Tăng nhanh sự già cối của cách điện

+ Các bua thấp phân tử:

+ Làm giảm nhiệt độ chớp cháy

Quy định trong quy trình:

+ Dầu mới không được có a xít và kiềm hoà tan

+ Dầu trong vận hành cho phép không vượt quá 0,1mgKOH

Trong những máy biến áp lớn để khắc phục tình trạng tăng dần hàm lượng a xít vàkiềm hoà tan trong dầu người ta lắp thêm một bộ bình lọc xi- phông

I.6.4- Trị số a xít:

Trị số a xít trong dầu tăng trong khi các đặc tính khác của dầu chưa biến đổi chophép ta đánh giá mức độ hoá già của dầu

Trị số axit tiêu chuẩn:

+ Dầu mới không quá 0,02 mgKOH

+ Dầu trong vận hành: Không quá 0,25 mgKOH

I.6.5- Tạp chất cơ giới:

Tạp chất cơ giới bao gồm:

− Muội than sinh ra do có hiện tượng dầu bị đốt sinh ra, do dầu bị các chất cặn,bụi bẩn rơi vào

− Các lớp tạp chất cơ giới bám phủ trên bề mặt cuộn dây máy biến áp làm suygiảm khả năng cách điện, tạo ra sự phân cực, nối cầu điện tạo nên hiện tượngphân cực trong dầu làm suy giảm cường độ cách điện của dầu và làm suy giảmnhiệt độ chớp cháy của dầu

Trong vận hành hoặc đại tu cần phải lọc dầu để khử bỏ tạp chất cơ giới.

I.6.6- Cường độ cách điện:

Cường độ cách điện còn gọi là điện áp chọc thủng cho biết khả năng cách điện của

dầu máy biến áp

BẢNG TIÊU CHUẨN DẦU CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁPCấp điện áp

G 21

I.6.7- Hàm lượng nước trong dầu:

Nước có trong dầu làm suy giảm cách điện của dầu Nước nằm dưới đáy thùngdầu không gây nguy hiểm cho dầu, nhưng các hạt nước nằm lơ lửng trong dầu dễ bịnối cầu điện tích gây phóng điện trong dầu Nước còn kết hợp với một số thànhphần hoá chất khác tạo nên khả năng ăn mòn phá hỏng vỏ thùng dầu

Quy định tiêu chuẩn:

+ Dầu mới, hàm lượng nước không được vượt quá 0,001%

+ Dầu trong vận hành hàm lượng nước không được vượt quá 0,025%

I.6.8- Mầu sắc của dầu và khí thoát ra từ dầu:

1 Mầu dầu:

+ Dầu mới có màu vàng chanh, trong suốt

+ Dầu màu trắng xám chứng tỏ có giấy các tông trong máy biến áp bịcháy

+ Dầu màu vàng chứng tỏ có gỗ trong máy biến áp bị cháy

+ Dầu màu đen chứng tỏ có dầu trong máy biến áp bị cháy

2 Mùi khí:

Quan sát tại rơ le hơi

+ Khí không màu, không mùi, không cháy được chỉ có mùi dầu đó là

"không khí" cần phải xả ra hết Trường hợp này thường xảy ra khi

mới nạp dầu vào máy biến áp

+ Dùng "cái bong bóng" thu khí để thu khí về để thử xem có khí Hyđrô

hoặc khí Mêtan không Nếu khí cháy được thì phải cắt điện ngay máybiến áp Trường hợp này là biểu hiện có phóng điện trong máy biến áp

Chú ý: Không được đưa ngọn lửa đến gần vị trí quan sát đề phòng hoả hoạn cháy

nổ

I.6.9- Phương pháp bảo vệ chất lượng dầu trong vận hành:

1- Đưa vào dầu chất kháng ô xy hoá:

Chất kháng ô xy hoá được cho vào dầu mới có tác dụng kéo dài tuổi thọ của dầu

Tỉ lệ chất kháng ô xy hóa cho vào dầu là 0,3% đến 0,5% trọng lượng dầu

Thí dụ: Cứ 1000kG dầu thì cho vào 3 đến 5kG chất kháng ô xy hoá.

2- Cách ly dầu với không khí:

G 22

3- Lọc dầu bằng bình xi - phông nhiệt có hạt hấp thụ Silicazen:

Dầu lưu thông tuần hoàn liên tục trong máy biến áp theo nguyên tắc đối lưu Bộ xi

- phông được lắp vào máy biến áp tương tự như lắp cánh tản nhiệt Bình Xiphônghình trụ cao gần bằng độ cao của máy biến áp chứa khoảng hơn 200kG hạt chống

ẩm Silicazen, chiếm 0,75 đến 1,25 trọng lượng dầu trong máy biến áp Các chất

bẩn và axit hoà tan được lọc sạch qua bình xi phông Sau một năm vận hành đầutiên người ta thay hạt Silicazen mới, về sau chỉ phải thay hạt Silicazen nếu thấy trị

số axit của dầu lớn hơn 0,014mgKOH

Chú ý: Phải sấy hạt Silicazen trước khi nạp vào bình Xi - phông.

Thời gian sấy là:

+ 2 giờ với nhiệt độ là 3000C

+ 8 giờ với nhiệt độ 1400C

+ 10 giờ với nhiệt độ 1000C

4- Dùng khí ni tơ nạp vào thùng dầu:

− Ni tơ là chất khí có tỉ trọng lớn hơn không khí nên luôn nằm ở dưới khôngkhí, có khả năng ngăn chặn không cho không khí tiếp xúc với dầu

− Nitơ là chất khí có khả năng cách điện, không cháy, không phản ứng với dầunên nạp vào thùng dầu rất an toàn

- Trước khi đổ hạt Silicazen

vào phải khoá 2 van dầu bình

xi phông, sau khi đổ xong phải

mở nhỏ van dầu dưới và mở

van xả khí bên trên bình

Xiphông cho đến khi dầu tràn

qua van xả khí là xong

Chú thích:

1- Bình Ni tơ

2- Vỏ bình Ni tơ

3- Đồng hồ đo áp lực Ni tơ.4- Van

5- Phần để nạp khí Ni tơ.6- Ống liên thông

7- Thùng dầu phụ

8 Dầu ống phòng nổ.9- Dầu trong bình dầuchính

7 6

CÊu t¹o thïng läc xi ph«ng nhiÖt

G 23

+ Nới lỏng các bu lông trên thùng dầu phụ và ống phòng nổ để không khí thoát rangoài

+ Nạp dầu vào máy biến áp cho đầy đến đỉnh thùng dầu phụ và ống phòng nổ

+ Vặn chặt các bu lông xả khí sau khi thấy dầu tràn qua

+ Mở nhẹ van (4) cho ni tơ nạp vào thùng dầu phụ kết hợp với việc rút dầu ra tớimức cần thiết

+ Khoá van (4) và van xả dầu

I.7- Cách tính toán dây chảy của cầu chì máy biến áp:

I.7.1- Tính toán dây chảy dùng cho đóng điện xung kích:

Khi đóng điện không tải máy biến áp, dòng điện tăng lên đột ngột ngay tại thời

điểm đóng điện Quan sát trên đồng hồ am pe thấy kim đồng hồ tăng vọt lên sau đó

lại trở lại vị trí dòng điện không tải Ta gọi dòng điện tăng vọt đó là dòng điện xungkích Dòng điện xung kích còn gọi là dòng điện kích từ của máy biến áp

Quá trình biến đổi của dòng điện

khi đóng điện không tải

I.7.2- Tính toán dây chảy dùng trong vận hành:

Cầu chì chỉ làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch mà không làm nhiệm vụ bảo vệ quátải máy biến áp

Trong vận hành phải chọn dây chảy cầu chì tương đối lớn:

Icc = 2,5 Iđm

Thí dụ: Với máy biến áp 180kVA 10kV/ 0,4kV dòng điện định mức là 10,4A.

Iđm = 180/1,73 10 = 10,4A

dòng điện dây chảy là 26A

Icc = 2,5 Iđm = 2,5 10,4 = 26A

BẢNG TÍNH SẴN DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC CỦA DÂY CHẢY

THEO ĐƯỜNG KÍNH DÂY CHẢY CẦU CHÌ

6 đến 8 lần dòng điện định mức Dây chảycầu chì phải tính toán sao cho khi đóng điệnxung kích cầu chì không nổ được

BẢNG TÍNH SẴN DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC CỦA DÂY CHẢY CẦU CHÌ

CHO MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI HẠ THẾ

chủng loại dây dẫn

dòng điện định mức (A)

chủng loại dây dẫn

dòng điện định mức (A)

chủng loại dây dẫn

dòng điện định mức (A)

chủng loại dây dẫn

dòng điện định mức (A)

chủng loại dây dẫn

G 25

I.8- Quản lý vận hành máy biến áp:

I.8.1- Phải theo dõi thực hiện những quy định về chế độ vận hành cho phép

của máy biến áp về:

∗ Chất lượng dầu biến áp

I.8.2- Chế độ vận hành cho phép của máy biến áp được quy định rất chặt chẽ

nhằm bảo đảm cho máy biến áp cung cấp điện liên tục, an toàn:

− Phải đủ công suất theo yêu cầu của các phụ tải

− Phải đủ điện áp cho phụ tải

a Nhiệt độ:

Nhiệt độ của máy phải luôn phải được duy trì dưới hoặc bằng nhiệt độ cho phép.Khi nhiệt độ máy biến áp càng cao thì:

− Tuổi thọ của máy biến áp càng giảm

− Dầu máy biến áp càng bị hoá già nhanh

− Cách điện của máy biến áp càng bị suy giảm nhanh

Những nguyên nhân làm cho nhiệt độ của máy biến áp tăng lên là do :

− Máy biến áp vận hành quá tải

− Điều kiện làm mát kém

− Có hiện tượng chạm chập nhẹ bên trong mạch từ hoặc vòng dây máy biến áp

b Công suất mang tải:

Mỗi máy biến áp chỉ cho phép mang tải ở một trị số định mức Nếu vượt quá giớihạn định mức sẽ làm cho máy biến áp nóng lên, tuổi thọ máy biến áp càng giảm.Theo dõi tình trạng mang tải của máy biến áp là việc làm quan trọng trong vậnhành Tuy vậy máy biến áp cũng được phép quá tải vì máy biến áp được ngâmtrong dầu, điều kiện làm mát đảm bảo có sự hỗ trợ của quạt gió sẽ làm cho nhiệt độlớp dầu trên cùng

giảm xuống

c Chế độ quá tải bình thường:

Được áp dụng thường xuyên đối với máy biến áp Thời gian quá tải cho phép được

quy định theo bảng hướng dẫn

d Chế độ quá tải sự cố:

Được áp dụng trong trường hợp sự cố Trong một trạm biến áp có 2 máy biến áp

vận hành song song, nếu máy T1bị sự cố thì máy số T2phải mang tải toàn bộ.Như vậy máy biến áp số T2 sẽ bị quá tải Thời gian quá tải cho phép được quy định

theo bảng

G 26

MÁY BIẾN ÁP DẦU

Quá tải theo dòng điện (%) 30 45 60 75 100 Thời gian quá tải (phút) 60 80 45 20 10

MÁY BIẾN ÁP KHÔ

Quá tải theo dòng điện (%) 20 30 40 50 60 Thời gian quá tải (phút) 60 45 32 18 5

THỜI GIAN QUÁ TẢI CHO PHÉP VỚI MÁY BIẾN ÁPLÀM MÁT BẰNG DẦU VÀ LÀM MÁT BẰNG QUẠT GIÓ

Bội số

quá tải

theo định

mức

Thời gian quá tải (Giờ, phút) đối với mức tăng nhiệt độ của lớp dầu

trên cùng so với nhiệt độ không khí trước khi quá tải 0C

3,252,251,401,150,500,350,250,10

2,501,501,150,500,300,15

2,101,200,450,25

1,250,35

0,10

THỜI GIAN QUÁ TẢI CHO PHÉP VỚI MÁY BIẾN ÁPLÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ BẰNG NƯỚCLÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ BẰNG DẦU TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC

1,501,150,500,300,15

2,101,200,450,25

1,250,35

0,10

G 27

e Tuân thủ những quy định theo hướng dẫn của nhà chế tạo:

Các nhà chế tạo máy biến áp thường đưa ra những thông số kỹ thuật và hướng dẫnvận hành Máy biến áp được chế tạo theo các tiêu chuẩn của từng vùng khí hậukhác nhau Việc tuân thủ hướng dẫn là việc làm rất cần thiết giúp cho người vậnhành để phòng tránh những sai sót không cần thiết

Thí dụ: Một máy biến áp sản xuất dùng cho vùng bắc cực thì các tiêu chuẩn về

máy biến áp sẽ hoàn toàn khác với vùng nhiệt đới

f Kiểm tra máy biến áp bằng mắt, không cắt điện máy biến áp:

Đây là công việc đầu tiên và thường xuyên phải làm khi kiểm tra tình trạng vận

hành máy biến áp:

1 Thùng dầu có bị rò rỉ không Dầu có chảy không

2 Sứ cách điện có bị mẻ hoặc vỡ, nứt, phóng điện mặt sứ không

3 Sự thay đổi màu sắc hạt hút ẩm Silicazen trong các bình thở hoặc bình

xi -phông

4 Chất lượng sơn, độ rỉ của vỏ máy biến áp

5 Tình trạng tốt hay xấu của các điểm nối tiếp địa vỏ máy biến áp

6 Tình trạng tiếp xúc của các cực máy biến áp

7 Tình trạng cách điện của các đường cáp đấu vào máy biến áp

8 Nhiệt độ của máy biến áp trên đồng hồ đo nhiệt độ

9 Tình trạng chảy dầu các gioăng cách điện chân sứ, đầu sứ, vỏ máy biến

áp, cái chỉ mức dầu, van xả dầu

I.8.3- Những trạng thái không bình thường

của máy biến áp và biện pháp xử lý:

1 Có tiếng kêu khác thường:

Tiếng kêu o,o đều đặn là bình thường Sự dao động của một số lá thép trongmạch từ khi có từ thông đi qua hoặc sự dao động của vỏ máy biến áp khi có từthông khép mạch qua vỏ máy biến áp là nguyên nhân gây ra tiếng o,o Đây là tácdụng của lực điện từ tác dụng vào lõi thép Lực này sinh ra khi có dòng điện đi quacuộn dây nên khi dòng điện càng lớn thì tiếng o,o càng to

Tiếng kêu khác thường báo hiệu tình trạng không bình thường của máy biến áp.

2 Trường hợp có tiếng kêu đều đặn nhưng to hơn:

− Do lõi thép bị lỏng: Lá thép mạch từ vênh, bu lông bắt lõi thép bị lỏng là

nguyên nhân gây ra tiếng o,o to hơn, theo dõi kim đồng hồ lúc này sẽ thấy dòng

điện không tăng vọt

3 Trường hợp có tiếng kêu lách cách bên trong máy biến áp:

G 28

Trường hợp này là do có hiện tượng phóng điện trong nội bộ máy biến áp

− Phóng điện bề mặt cuộn dây

− phóng điện nhẹ 1 số vòng

− Điểm tiếp đất của lõi thép bên trong máy bị tuột hoặc đứt

− Tiếp xúc đầu phân áp máy biến áp không tốt đang có hiện tượng phóng điện nhất

là khi máy biến áp đang mang tải lớn

Khi theo dõi vận hành máy biến áp mà thấy có các hiện tượng phóng điện nêu trênphải xử lý kịp thời

4 Điện áp nguồn thường xuyên không đúng trị số định mức:

− Điện áp của nguồn điện cấp đến thấp quá tải máy biến áp

Nếu có biểu hiện điện áp của nguồn điện cấp đến bị thấp thì phải theo dõi qua

đồng hồ von mét một thời gian nếu tình trạng này vẫn không thay đổi phải cắtđiện để thay đổi đầu phân nấc, tăng điện áp đầu vào cho máy biến áp

− Quá tải máy biến áp

Khi mang tải nặng điện áp đầu nguồn cũng bị giảm Phải theo dõi tìm cách điềuchỉnh chế độ mang tải của máy biến áp

5 Nhiệt độ máy biến áp tăng cao:

Nhiệt độ máy biến áp đo được trên đồng hồ đo nhiệt độ là tổng nhiệt độ của lớpdầu trên cùng với nhiệt độ môi trường

Nhiệt độ máy biến áp tăng cao là biểu hiện không bình thường, thường do nhữngnguyên nhân:

− Máy biến áp quá tải

− Chất lượng dầu xấu

− Hệ thống làm mát tự nhiên hoặc cưỡng bức bằng quạt gió hoạt động kémhiệu quả

− Nhiệt độ môi trường tăng cao trong khi máy biến áp vận hành non tải

6 Máy biến áp vận hành quá tải:

Máy biến thế vận hành quá tải sẽ làm cho tuổi thọ của máy giảm đi So sánh vớivận hành định mức thì máy biến thế sẽ bị giảm thọ theo ngày như sau:

SỐ NGÀY GIẢM THỌ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MÁY BIẾN ÁP

Thời gian quá

14 ngày1,2 ngày

7,5 ngày0,8 ngày

9,6 ngày1,1 ngày

2,6 ngày0,42 ngày

7 Máy biến áp vận hành ở chế độ không đối xứng:

G 29

Hệ thống điện 3 pha không đối xứng là hệ thống điện không có đủ điện áp 3 pha,

điện áp 3 pha không cân bằng nhau, dòng điện phụ tải 3 pha không bằng nhau

− Trường hợp phụ tải 3 pha không cân bằng nhau:

+ Khi vận hành lệch pha: Các phụ tải 1 pha trên lưới điện hạ thế thường khôngcân bằng nhau dẫn đến điện áp giáng trên các phụ tải từng pha không bằng nhau

Điện áp 3 pha đầu cuộn dây thứ cấp của máy biến áp không đối xứng Trong dây

trung tính có dòng điện chạy qua:

IN = IA+ IB+ IC ≠0Khi điện áp 3 pha đầu cuộn dây thứ cấp của máy biến áp không đối xứng thìkhông có hại gì lớn nhưng rất bất lợi cho các phụ tải 3 pha là các động cơ điện

và đèn chiếu sáng Điện áp thấp hơn định mức 5% thì mô men của động cơ điệngiảm 10%, quang thông của bóng đèn giảm 18%

Trong lưới điện hạ thế 220/380V nếu vận hành lệch pha thì tổn thất điện áp, tổn

thất điện năng tăng lên vì:

Khi vận hành lệch pha trên dây trung tính xuất hiện một dòng điện không cânbằng Io chạy qua và bằng tổng hình học dòng điện trong các pha

I0 = IA+ IB+ IC (ký hiệu mũi tên để biểu diễn đại lượng véctơ)

− Dòng điện này gây ra trong dây trung tính một tổn thất điện áp:

∆U0= IAro+ IBro+ ICro (Cộng véctơ)

rolà điện trở của dây trung tính

− Dòng điện đi trong dây pha gây ra tổn thất điện áp trong các dây pha là:

∆UPA= IAr ∆UPB= IBr ∆UPC= ICr (Cộng véctơ)

Trong đó r là điện trở của dây pha

− Tổn thất điện áp toàn phần của 1 pha sẽ bao gồm cả tổn thất điện áp trongdây pha và trong dây trung tính :

- Fo, F [ mm2 ] Fo, F là Tiết diện của dõy dẫn trung tớnh và dõy pha.

Như vậy khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng trờn đường dõy sẽ tăng lờn vỡ

ngoài tổn thất điện ỏp trờn dõy pha cũn cú thờm tổn thất điện ỏp trờn dõy trungtớnh

− Trường hợp đứt dõy chạm đất 1 pha cấp điện vào mỏy biến ỏp với lưới điện 3pha trung điểm khụng nối đất:

Khi đú điện ỏp 3 pha cấp vào mỏy biến ỏp sẽ khụng đối xứng vỡ tổng trở của đấtkhỏc với tổng trở của 2 dõy dẫn Điện ỏp giỏng trờn 3 pha khụng bằng nhau dẫn đến

điện ỏp đầu ra của mỏy biến ỏp khụng đối xứng

Cho phộp vận hành tạm thời nếu tỡnh trạng khụng đối xứng lớn thỡ phải giảm bớtphụ tải khụng quan trọng Khụng cho phộp ỏp dụng trong lưới điện cú trung điểmtrực tiếp nối đất Khi xảy ra chạm đất thỡ bảo vệ sẽ cắt điện ngay

− Trường hợp đứt dõy 1 pha cấp điện vào mỏy biến ỏp với lưới điện 3 phatrung điểm nối đất:

Cho phộp vận hành như với mỏy biến ỏp 2 pha Lỳc này điện ỏp 3 pha khụng đốixứng ảnh hưởng đến mỏy biến ỏp khụng lớn nhưng ảnh hưởng đến phụ tải Trườnghợp này phải giảm tải

Điều kiện vận hành Cuộn hình Y

bị đứt một pha

Một pha trong tổ

ba pha bị hỏng

một pha hai bên hay một pha của

G 31

I.9- Tổn thất điện năng trong máy biến áp:

I.9.1- Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng:

1 Trong các cuộn dây dẫn điện có điện trở R(Ω) và điện kháng X(Ω)

2 Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải

ở trong lõi thép

3 Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải cóthành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây động cơ điện, cuộncảm có lõi thép làm giảm cosϕcủa lưới điện

4 Do chế độ vận hành của lưới điện:

∗Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ điện của phụ tải càng lớn

∗Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng công suất cực đại càng kéo dài (thờigian sử dụng công suất cực đại ký hiệu là TMax)

∗Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc khôngtải

∗Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điệnphân phối hạ thế

I.9.2- Tổn thất điện áp liên quan trực tiếp đến tổn thất điện năng:

1 Khi lưới điện không tải chỉ tồn tại điện áp không có dòng điện đi qua thì sẽkhông có tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

G 32

xx x

3 Tổn thất điện năng được tính bằng:

giả thiết nếu phụ tải của mạng điện không thay đổi ta có

Trong đó

− Imax là dòng điện cực đại,

− R là điện trở của đường dây,

− τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, là thời gian mà mạng điện liêntục chuyên chở công suất lớn nhất Pmax(hay Imax) sẽ gây ra một tổn thất

điện năng trong mạng điện đúng bằng tổn thất điện năng thực tế của mạngđiện sau 1 năm vận hành

Tổn thất điện năng và tổn thất điện áp có liên quan trực tiếp đến nhau, chúng đều phụ thuộc vào điện trở đường dây (R) và tình trạng mang tải của mạng điện.

I.9.3- Các phương pháp giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng trong

vận hành máy biến áp:

1 Nâng cao hệ số công suất cosϕ ở các hộ dùng điện chủ yếu là các xí nghiệp cụ

thể là lựa chọn công suất của động cơ hoặc loại động cơ cho phù hợp, nâng cao

hệ số phụ tải kB hạn chế làm việc không tải

coslà hệ số công suất được tính bằng:

P P là công suất tác dụng cos = S là công suất biểu kiến

S

2 Phân phối công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện theomột phương thức hợp lý nhất

3 Giảm công suất phản kháng chuyên tải trong mạng điện

4 Bù vô công bằng máy bù đồng bộ hoặc bằng tụ điện tĩnh

5 Máy biến áp vận hành theo phương thức tổn thất điện năng ít nhất, vận hànhkinh tế trạm biến áp bằng cách hòa đồng bộ máy biến áp

6 Nâng cao mức điện áp vận hành của mạng điện

7 Nâng cao cấp điện áp định mức của mạng điện

8 Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý nhất cho mạng điện

G 33

− Nên dùng mạng điện kín thay cho mạng điện hở

− Bán kính cung cấp điện phù hợp theo tiêu chuẩn cho phép

− Kiểm tra thường xuyên tình trạng tổn thất điện áp, tổn thất điện năng

− Thực hiện cân đảo pha thường xuyên trong lưới điện phân phối hạ thế220/380V

− Trong lưới điện ≥ 110kV cứ 200km lại có 1 lần hoán vị pha để giảm điệnkháng của đường dây

I.10- Hoà song song máy biến áp:

Các tiêu chuẩn hòa song song hai máy biến áp là:

1 phải có công suất tương đương, không chênh lệch nhau quá 3 lần

2 Phải có cùng cấp điện áp

3 Phải có cùng tỉ số biến (KU1= KU1)

4 Phải có cùng cực tính (còn gọi là thứ tự pha)

5 Phải có cùng UK% hoặc UN% (Điện áp ngắn mạch tính theo phần trăm)

6 Phải có cùng tổ đấu dây

7 Ở cấp điện áp 380/220V còn thêm yêu cầu: Dây trung tính 2 MBA nối chung

I.11- Bù vô công bằng tụ điện cho trạm biến áp:

I.11.1- Tụ bù có vai trò tích cực trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới

điện:

Trong thực tế phụ tải điện là các động cơ điện không đồng bộ có cosϕ rất thấp,ngoài ra các phụ tải khác như các máy biến thế phân xưởng, các lò điện kiểu cảm

ứng, máy biến thế hàn, quạt điện, đèn tuýp, các loại đèn huỳnh quảng cáo cũng tiêu

thụ khá nhiều công suất phản kháng và cũng có cosϕ thấp Đương nhiên khi đườngdây chuyên tải thêm một lượng công suất phản kháng Q lớn sẽ làm hạn chế nhiều

đến khả năng dẫn điện của dây dẫn, làm cho dây dẫn bị phát nóng và làm cho tổn

thất điện năng tăng lên

Thí dụ: Mạng điện có phụ tải là P- jQ thì tổn thất công suất trong mạng là:

∆P1= R và ∆Q1= X

P- jQ là cách biểu diễn P và Q dưới dạng phức

P là công suất tác dụng kW

Q là công suất phản kháng kVAr

X là điện kháng đường dây Ω

R là điện trở đường dây Ω

U là điện áp của điểm đặt tụ bù V(kV)

P2 + Q2

P2 + Q2

G 34

Nếu ta đặt tụ bù ngay tại hộ dùng điện, tụ bù sẽ đưa vào lưới một dòng điệnmang tính chất điện dung IC và phát ra 1 công suất phản kháng gọi là Qbù Côngsuất phản kháng cần chuyên tải trên đường dây sẽ giảm xuống còn là Q - Qbù

G 35

− P là phụ tải tính toán của các hộ tiêu thụ điện kw,

− ϕ1là góc ứng với hệ số công suất công suất trung bình cosϕ1trước khi bù

− ϕ1 là góc ứng với hệ số công suất công suất trung bình cosϕ2sau khi bù

Thường cosϕ2lấy bằng 0,8- 0,95

− α hệ số điều chỉnh dung lượng bù thực tế khi có thêm giải pháp nâng caocosϕkhông cần lắp thiết bị bù

Có thể dùng bảng tính sẵn (1-1) kết hợp với công thức (1):

khi biết cosϕ1 và cosϕ2 tra bảng (1-1) bằng cách gióng 2 trị số cosϕ1 và cosϕ2vềmột toạ độ ta có trị số ∆tgϕ= ( tgϕ1- tgϕ2)

Dung lượng tụ bù Q bù = P. tg

I.11.4- Tác dụng của điện trở phóng điện trong mạch điện tụ bù:

Điện trở phóng điện trong mạch điện tụ bù có tác dụng triệt tiêu điện áp dư trên tụ

ngay sau khi cắt điện tụ bù Nếu trên tụ còn lưu điện tích dư sẽ nguy hiểm cho

người vận hành khi chạm vào điện cực của tụ điện

Quy định:

− Sau 30 phút điện áp dư chỉ được phép tồn tại trên cực tụ điện dưới 65V

− Điện trở phóng điện không được phép tiêu hao công suất tác dụng qúa1W/1kVAr tính theo dung lượng tụ

Để tiện cho việc theo dõi quá trình phóng điện của tụ người ta dùng bóng đèn làm

R phóng điện

− Thường dùng bóng đèn có công suất 40W/230V hoặc 60W/230V nội trở của

1 bóng đèn là:

U2 220V.220VR= = = 1210Ω

P 40w

U2 220V.220VR= = = 807Ω

P 60w

− Do điện áp nguồn điện là 220V nên hay đấu các bóng đèn theo sơ đồ hình Y.Cách đầu này tiện cho thi công nhưng không có lợi cho vận hành vì nếu có 1nhóm bóng đèn của một pha bị cháy thì sẽ có một nhóm tụ không được dập điệntích dư

− Đấu bóng đèn theo sơ đồ tam giác dùng điện áp dây tốt hơn vì nếu xảy ratrường hợp một nhóm bóng đèn bị cháy điện tích dư trên các pha tụ vẫn được

triệt tiêu qua 2 nhóm bóng đèn còn lại Vì điện áp của nguồn là 380V mà bóng

I.11.5- Đấu dây tụ bù:

∗ Về cấu tạo: Các tụ điện cao thế thường được chế tạo 1 pha, có điện áp dây Ud

do đó khi đấu vào lưới phải đấu tụ theo sơ đồ tam giác Các tụ điện hạ thếthường được chế tạo kiểu 3 pha được đấu sẵn theo sơ đồ tam giác chịu điện áp

dây

∗ Về mặt vận hành: nếu đấu tụ theo sơ đồ tam giác có lợi hơn, so với cách đấu tụ

theo sơ đồ Y cùng trị số điện dung C [Fara] như nhau thì dung lượng của tụtăng được lên gấp 3

Q∆ = Ud

2ωC = (√3 Uf)2ω C = 3 QY

∗ Vì các phụ tải 1 pha thường nằm trong lưới điện phân phối tiêu phí công suất

vô công nhỏ nên không bù cho 1 pha

I.11.6- Tổn hao của tụ bù:

∗ Trong quá trình vận hành tụ điện nào cũng sinh sẽ ra 1 ít nhiệt lượng làmnóng nhẹ ở vỏ tụ điện Nếu chất điện môi của tụ bị kém chất lượng tụ sẽ rấtnóng gây ra tổn hao điện năng lớn

∗ Tụ thường được đấu song song thêm điện trở phóng điện, tụ bù cao thế

thường có điện trở phóng điện bằng 2MΩcho dòng điện phóng điện đi qua khicắt điện tụ Đây cũng là nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng do tụ bù gâyra

∗ Với dung lượng 100 kVA thì suất tổn thất lớn nhất do tụ bù gây ra là 0,1W/kVAr

I.11.7- Cách giảm tổn hao của tụ:

∗ Cần phải lựa chọn dung lượng tụ hợp lý

∗ Chọn điểm đặt tụ bù tại nơi có Q lớn, cosϕthấp

∗ Lựa chọn trị số điện trở phóng điện phù hợp với dung lượng bù nằm trongphạm vi quy định: 1W / 1kVAR

Nếu quá bù Qbù > Q rất dễ gây nên quá điện áp phá hỏng tụ Để chống hiện

tượng quá bù trong vận hành cần phải thường xuyên điều chỉnh dung lượng tụ bằng

cách phân chia tụ bù thành các nhóm nhỏ và đặt thiết bị tự động điều chỉnh dung

lượng bù

G 38

Bù bằng tụ bù cho trạm biến ápBẢNG TÍNH CÔNG SUẤT TỤ BÙ

G 39

I.12- Thí nghiệm định kỳ trạm biến áp:

I.12.1- Quy định thời hạn làm thí nghiệm định kỳ:

Thí nghiệm định kỳ trạm biến áp nhằm mục đích kiểm tra chất lượng thiết bị điệntrong vận hành Sau một thời gian đóng điện mang tải các thiết bị điện sẽ bị xuốngcấp, cách điện bị suy giảm

∗ Các máy biến áp phân phối hạ áp: Quy định mỗi năm phải làm thí nghiệm

định kỳ một lần

∗ Các máy biến áp 110kV: Quy định ba năm phải làm thí nghiệm định kỳ mộtlần

I.12.2- Nội dung thí nghiệm định kỳ:

1 Thí nghiệm máy biến áp:

1 1- Đo điện trở cách điện của các cuộn dây:

1 Mục đích: Để kiểm tra sơ bộ tình trạng cách điện của các phần cách điện giữa

các cuộn dây với nhau, giữa các cuộn dây với vỏmáy

2 Dụng cụ đo: Mêgômmét có điện áp 500v và 2500V

3 Công việc chuẩn bị:

Phải dùng xăng không pha chì hoặc cồn 900 làm vệ sinh mặt sứ cách điện trướckhi đo