Quy trình thử nghiệm máy biến áp

QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM MÁY  BIẾN ÁP NỘI DUNGI/ Tiêu chuẩn, khối lượng thử nghiệm máy biến áp  1. Các máy biến áp điện lực phải được thử nghiệm để xác định chất lượng thiết bị trong quá trình chế tạo, khi xuất xưởng, hay trong vận hành hàng năm. Công tác thử nghiệm nhằm mục đích giám sát chất lượng sản xuất và giám sát chất lượng vận hành của thiết bị nhằm giảm xác suất sự cố cũng như tiến hành các kế hoạch bảo dưỡng dự phòng, sửa chữa. 2. Khối lượng các hạng mục, tiêu chuẩn và thời gian thử nghiệm máy biến áp tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: như điện áp và dung lượng định mức của máy biến áp, điều kiện làm việc của máy biến áp, tầm quan trọng của máy biến áp... II/ Các hạng mục thử nghiệm chính của máy biến áp lực 1. Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2. Đo điện trở cách điện. 3. Xác định tang góc tổn hao điện môi (tg) 4. Thử nghiệm chịu điện áp một chiều tăng cao và xác định dòng điện rò. 5. Thử nghiệm chịu điện áp xoay chiều tăng cao tần số công nghiệp. 6. Thử nghiệm chịu điện áp xung thao tác. 7. Thử nghiệm chịu điện áp xung sét tiêu chuẩn. 8. Thử nghiệm phóng điện cục bộ. 9. Thử nghiệm chịu điện áp quá áp cảm ứng tần số cao. 10. Thử nghiệm xác định chất lượng dầu cách điện : 11. Thử nghiệm xác định tổ đấu dây. 12. Thử nghiệm xác định tỉ số biến áp. 13. Thử nghiệm không tải. 14. Thử nghiệm ngắn mạch. 15. Thử nghiệm xác định độ ổn định nhiệt. 16. Thử nghiệm hiệu chỉnh đồ thị vòng của bộ chuyển nấc phân áp. 17. Thử nghiệm xác định khả năng chịu áp lực của vỏ máy. 18. Thử nghiệm xác định độ kín của vỏ máy. 19. Thử nghiệm xác định độ ồn . 20. Thử nghiệm xác định độ ổn định động (thử nghiệm ngắn mạch trực tiếp ở điện áp định mức) . Trong thực tế vận hành, công tác thử nghiệm máy biến áp phải bỏ qua một vài hạng mục do thiếu các thiết bị thử nghiệm cần thiết. Hiện nay, với trang thiết bị thử nghiệm hiện có, các hạng mục thử nghiệm số 6, 7, 8, 15 , 17, 19, 20 chưa thể thực hiện đượcIII/ Trình tự và phương pháp thử nghiệm:1.Kiểm tra tình trạng bên ngoài: - Quan sát tổng thể máy biến áp, kiểm tra tình trạng vỏ máy, cánh tản nhiệt, sứ đầu vào, thùng dầu phụ xem có vết trầy xước, vết va chạm mạnh, sự cố nứt vỡ, các vết rỉ dầu (độ kín các mặt bích trên vỏ máy) do chuyên chở, lắp đặt không đúng qui định. Đối với các máy biến áp có thiết bị kiểm tra độ rung trong quá trình chuyên chở, cần phải xem kết quả đo độ rung này có đạt yêu cầu nhà chế tạo hay không. - Kiểm tra độ nghiêng mặt bằng đặt máy theo thiết kế. - Kiểm tra tiếp địa vỏ máy. - Kiểm tra tiếp địa trung tính của cuộn dây có trung tính nối đất trực tiếp. - Kiểm tra tính lắp đúng của các thiết bị (kể cả các thiết bị phụ lắp sẵn tại nhà máy chế tạo) như rơ le hơi, van phòng nổ (tháo ngàm hãm van phòng nổ trước khi đưa máy vào vận hành ). Trong mục này còn có hạng mục kiểm tra tính lắp đúng của bộ truyền động với bộ chuyển nấc phân áp điều áp dưới tải. Phần này được thực hiện theo hướng dẫn của nhà chế tạo đối với từng loại bộ chuyển nấc phân áp dưới tải. - Kiểm tra tính lắp đúng và trạng thái các van dầu tuần hoàn, van dầu lấy mẫu, van dầu liên thông giữa thùng dầu phụ và bộ điều áp dưới tải, van dầu giữa thùng máy và các cánh tản nhiệt. - Kiểm tra mức dầu trong máy. 2. Đo điện trở cách điện : Khi đo cần tuân thủ các yêu cầu sau đây: 1. Không đo điện trở cách điện khi máy biến áp đang trong trạng thái mở và độ ẩm môi trường cao. 2. Vỏ và lõi của máy biến áp phải được nối đất. 3. Ngắt toàn bộ dây nối với máy biến áp tại: - Các cực nối cao thế, hạ thế - Các cực nối trung tính - Các cực nối đèn báo, quạt v.v... 4. Làm sạch vỏ máy và các cực nối trước khi đo 5. Không đo điện trở cách điện của máy biến áp cách điện dầu trong trạng thái dầu đã bị rút hết bởi vì điện trở cách điện khi đủ dầu chỉ bằng 1/4 đến 1/2 điện trở cách điện khi máy không có dầu. 6. Các cực nối của từng cuộn dây phải được nối ngắn mạch. 7. Điện trở cách điện được đo giữa từng cuộn dây với các cuộn khác đã được nối đất. 8. Sau khi kết thúc phép đo, phải nối đất tất cả cực nối cho phóng hết điện (Sơ đồ đo được trình bày trên các hình vẽ). 9. Điện trở cách điện phụ thuộc vào nhiệt độ và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Máy biến áp nguội có điện trở cách điện cao hơn điện trở cách điện của máy biến áp ở trạng thái nóng. Dùng mêgômét 2500V để đo điện trở cách điện phía cao áp, dùng mêgômét 1000V để đo điện trở cách điện phía hạ áp: - Đối với MBA 1 pha chỉ có 1 sứ cao thì đo hạ áp với vỏ vì cao áp 1 đầu đã nối với vỏ máy; - Đối với MBA 1 pha có 2 sứ cao phải đo giữa cao-hạ, cao-vỏ và hạ-vỏ; - Đối với MBA 3 pha thì đo cách điện giữa cao-hạ, cao-vỏ và hạ-vỏ. Điện trở cách điện của các bu-lông ép lõi thép và các xà ép tôn (đo bằng mêgômét 2500V) không được giảm thấp hơn 50% so với số liệu xuất xưởng của nhà chế tạo. Nếu không có số liệu của nhà chế tạo thì không được thấp hơn 2MΩ. Đối với máy biến áp 110kV và cao hơn, kể cả đối với các máy biến thế lớn 35kV (công suất 7500kVA và cao hơn), điện trở cách điện R60 được kiểm tra ở trạng thái nóng khi nhiệt độ lớp dầu trên 50-60 0C. Trị số điện trở cách điện R60 không tiêu chuẩn hoá mà căn cứ vào số liệu của nhà sản xuất khi xuất xưởng. Nếu trị số R60 đo khi thử nghiệm ở nhiệt độ khác với nhiệt độ đo của nhà chế tạo thì cần phải hiệu chỉnh lại theo qui tắc: giảm nhiệt độ đi 10 0C thì trị số điện trở cách điện nhân lên 1,5 lần hay theo bảng sau. Chênh lệch nhiệt độ khi thử nghiệm tại xưởng và nơi lắp đặt ( 0C)5101520253035 Hệ số biến đổi điện trở cách điện1,21,51,82,32,83,44,1Bảng 1 Thử nghiệm đo điện trở cách điện thường được tiến hành trước hoặc sau khi sửa chữa hoặc bảo dưỡng. Dữ liệu thử nghiệm thường được ghi lại dùng cho mục đích so sánh về sau. Quy tắc chung được sử dụng đối với các giá trị nghiệm thu dùng cho đóng điện an toàn là trị số cách điện 1 mêgôm trên 1kV của giá trị định mức trên nhãn máy và cộng thêm 1 mêgôm. Các giá trị tham khảo đối với hệ thống cách điện tốt được cho trong bảng 2Điện áp dây quấn MBA (KVĐiện trở cách điện dây quấn – đất (M )20 0C30 0C40 0C50 0C60 0C< 6,640020010050256,6 - 198004002001005022 - 45100050025012565≥ 66120060030010075Bảng 2: Giá trị điện trở cách điện điển hình của cácMBA lực và phân phối: Dây quấn cao áp với dây quấn hạ áp. Sơ đồ nối dây thử nghiệm điện trở cách điện của máy biến áp một pha được cho trên hình 1.1. Giá trị đọc mêgôm kế phải ứng với nhiệt độ và được hiệu chỉnh về nhiệt độ 20 0C theo bảng 2.2. Nếu giá trị thử nghiệm tại chỗ lớn hơn một nửa giá trị thử nghiệm xuất xưởng hoặc 1000 M thì hệ thống cách điện của máy biến áp coi là an toàn đối với thử nghiệm cao áp. Đối với máy biến áp ba dây quấn trình tự thử nghiệm như sau:Hình 1.1: Sơ đồ nối dây thử nghiệm điện trở cách điện của máy biến áp ba pha Ký hiệu đầu dây: L (line) - pha; E (earth) - đất; G (guard) - màn chắn bảo vệ.a. Nối dây quấn cao áp với hạ áp và đất;b. Nối dây quấn cao áp với đất và dây quấn hạ áp với màn bảo vệ; c. Nối dây quấn hạ áp với cao áp và đất; d. Nối dây quấn hạ áp với đất và cao áp với màn bảo vệ; e. Nối dây quấn cao áp với dây quấn hạ áp.Cao áp với hạ, trung áp và đất (H - LTG)Trung áp với cao, hạ áp và đất (T - HLG)Hạ áp với cao, trung áp và đất (L - HTG)Cao, hạ và trung áp với đất (HLG - G)Cao và trung áp với hạ áp và đất (HT - LG)Hạ và trung áp với cao áp và đất (LT - HG)Cao và hạ áp với trung áp và đất (HL - TG) Không tiến hành thử nghiệm dây quấn máy biến áp không đổ dầu vì trị số điện trở cách điện của không khí thấp hơn của dầu. Do vậy, không tiến hành thử nghiệm điện trở cách điện của máy biến áp trong chân không vì có khả năng gây phóng điện xuống đất. Hình 1.1 là sơ đồ thử nghiệm điện trở cách điện của máy biến áp ba pha. Sơ đồ a, c, e là sơ đồ thường sử dụng. Sơ đồ hình 2.5 b và d cho kết chính xác hơn. Kết quả đọc theo sơ đồ hình2.5a và b thực tế cho kết quả tương tự theo sơ đồ 2.5e. Giá trị điện trở cách điện đối với máy biến áp khô và máy biến áp đổ nhựa phải so sánh với điện trở cách điện cấp A của máy điện quay mặc dù không có giá trị điện trở tiêu chuẩn cực tiểu. Máy biến áp dầu và bộ điều chỉnh điện áp tạo ra vấn đề đặc biệt vì điều kiện dầu cách điện gây ảnh hưởng đáng kể đến điện trở cách điện của dây quấn. Nếu không có thông tin chắc chắn về điện trở cách điện của máy biến áp có thể sử dụng công thức sau: Ở đây IR là điện trở cách điện cực tiểu đo bằng mêgôm kế 500V sau 1 phút giữa dây quấn với đất, với các dây quấn khác nhau. - C là hằng số ở 20 0C cho trong bảng 3 - E là điện áp của dây quấn thử nghiệm. - S dung lượng định mức của dây quấn (kVA). Giá trị của C ở 20 0C60Hz 25Hz Máy biến áp dầu có bình dãn dầu 1,5 1,0 Máy biến áp dầu không có bình dãn dầu 30,0 20,0 Máy biến áp khô hoặc đổ nhựa 30,0 20,0 Công thức trên dùng cho các máy biến áp một pha. Nếu máy biến áp cần thử nghiệm là ba pha và thử nghiệm ba dây quấn riêng rẽ như một dây quấn thì E là điện áp định mức của dây quấn một pha (điện áp dây khi nối tam giác và điện áp pha khi nối hình sao), còn S là dung lượng định mức của toàn bộ dây quấn ba pha.Bảng 3:3. Đo hệ số hấp thụ điện môi: Hệ số hấp thụ là tỉ số giữa Rcđ đo bằng Mêgômmét sau 60 giây kể từ lúc đặt điện áp vào và Rcđ đo sau 15 giây. Khth = R60 / R15. Nếu cách điện khô thì hệ số hấp thụ lớn hơn 1 khá nhiều, còn cách điện ẩm thì hệ số hấp thụ gần bằng 1. Hệ số hấp thụ cũng không tiêu chuẩn hoá. Thông thường, hệ số hấp thụ trong khoảng nhiệt độ từ 10 0C đến 30 0C của các máy biến áp không bị ẩm nằm trong giới hạn như sau: Đối với các máy biến áp 35kV và thấp hơn, hệ số hấp thụ kth  1,3. Còn với máy biến áp 110kV và cao hơn thì hệ số hấp thụ nằm trong giới hạn: kth = 1,5 - 2,0. Khi máy biến áp bị ẩm hay có khuyết tật, hệ số hấp thụ kht  1. 4. Xác định tang góc tổn hao điện môi (tg) a) Đo góc tổn thất điện môi là một trong những phương pháp phổ biến nhất nhằm phát hiện tình trạng xuống cấp chung của cách điện. Sự già hoá, sự thấm ẩm, sự xuất hiện nhiều bọc khí trong cách điện thường dẫn đến sự tăng tổn hao điện môi tg. b) Đối với máy biến áp, trị số tg có thể cho biết những khuyết tật chiếm một phần thể tích đáng kể của cách điện (như sự già hoá chung, sự thấm ẩm) nhưng nó không thể phát hiện một cách chính xác những khuyết tật tập trung. c) Trong điều kiện vận hành, thường đo tg ở điện áp không quá 10kV, không phụ thuộc vào điện áp định mức của thiết bị điện, vì đo với điện áp cao hơn đòi hỏi thiết bị đo cồng kềnh, to lớn. d) Tiêu chuẩn qui định đo tổn thất điện môi tg thường chỉ áp dụng đối với các máy biến áp có điện áp từ 20kV trở lên. Đây là một chỉ tiêu quan trọng để xác định độ ẩm của máy biến áp. Giá trị tg khi tiến hành thử nghiệm lắp đặt ở nhiệt độ chênh lệch với nhiệt độ của nhà chế tạo cần hiệu chỉnh lại bằng cách chia giá trị số đã cho của nhà chế tạo cho hệ số biến đổi K2 theo bảng 4 như sau: Chênh lệch nhiệt độ khi thử nghiệm tại xưởng và nơi lắp đặt (0 0C) 5101520253035 Hệ số biến đổi điện trở cách điện K21,151,31,51,71,92,22,6Giá trị tg cuộn dây khi thử nghiệm với dầu phù hợp với điều kiện nếu như tg của dầu không vượt quá 1% ở nhiệt độ 20 0C÷25 0CBảng 4: