Máy biến áp điện 17 câu hỏi và câu trả lời! Xem bạn biết gì...

01

Tại sao lõi của máy biến áp cần được nối đất?

Trong hoạt động bình thường của máy biến áp, lõi sắt phải được nối đất chắc chắn. Nếu không có nối đất, điện áp treo của lõi sắt xuống đất sẽ gây ra hiện tượng đánh thủng và phóng điện gián đoạn của lõi sắt xuống đất, và khả năng hình thành điện thế treo của lõi sắt sẽ được loại bỏ sau khi lõi sắt được nối đất. Tuy nhiên, khi lõi được nối đất ở nhiều hơn hai điểm, điện thế không đồng đều giữa các lõi sẽ tạo thành một vòng tuần hoàn giữa các điểm nối đất và gây ra lỗi quá nhiệt do nối đất đa điểm của lõi.

Sự cố chạm đất lõi sắt của máy biến áp sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ lõi sắt. Trong trường hợp nghiêm trọng, nhiệt độ cục bộ của lõi sắt sẽ tăng cao, gây ra hiện tượng rò rỉ khí nhẹ, thậm chí dẫn đến sự cố ngắt mạch do rò rỉ khí nặng. Sự cố ngắn mạch giữa các mảnh sắt được hình thành do lõi sắt bị cháy một phần, làm tăng tổn hao sắt và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và hoạt động bình thường của máy biến áp, do đó cần phải thay thế tấm thép silic lõi sắt để sửa chữa. Vì vậy, máy biến áp không được phép nối đất đa điểm mà chỉ được phép nối đất một điểm.

02

Tại sao máy biến áp lại sử dụng tấm thép silic làm lõi?

Lõi máy biến áp thông thường được làm bằng thép silic tấm. Thép silic là một loại thép chứa silic (còn gọi là silicon), hàm lượng silic từ 0,8 đến 4,8%. Lõi máy biến áp được làm bằng thép silic vì bản thân thép silic là vật liệu từ tính có độ dẫn từ mạnh. Trong cuộn dây được cấp điện, nó có thể tạo ra cường độ cảm ứng từ lớn, nhờ đó thể tích của máy biến áp có thể được giảm bớt.

Như chúng ta đã biết, máy biến áp thực tế luôn hoạt động ở trạng thái xoay chiều, và tổn thất công suất không chỉ nằm ở điện trở của cuộn dây mà còn ở lõi sắt bị từ hóa bởi dòng điện xoay chiều. Tổn thất công suất trong lõi sắt thường được gọi là "tổn thất sắt". Tổn thất sắt do hai nguyên nhân, một là "tổn thất từ ​​trễ" và hai là "tổn thất dòng điện xoáy".

Tổn thất trễ từ là tổn thất sắt gây ra bởi hiện tượng trễ từ trong quá trình từ hóa lõi sắt. Độ lớn của tổn thất này tỷ lệ thuận với diện tích được bao quanh bởi vòng trễ từ của vật liệu. Vòng trễ từ của thép silic hẹp, và tổn thất trễ từ của lõi sắt được sử dụng làm máy biến áp nhỏ, điều này có thể làm giảm đáng kể mức độ nóng lên của nó.

Vì thép silic có những ưu điểm nêu trên, tại sao không sử dụng toàn bộ thép silic làm lõi, mà còn gia công nó thành các tấm?

Điều đó là do lõi dạng vảy làm giảm một loại tổn thất sắt khác gọi là tổn thất dòng điện xoáy. Trong quá trình hoạt động của máy biến áp, có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây, nó tạo ra từ thông tất nhiên là xoay chiều. Từ thông thay đổi này tạo ra dòng điện cảm ứng trong lõi sắt. Dòng điện cảm ứng được tạo ra trong lõi sắt lưu thông trong mặt phẳng vuông góc với hướng của từ thông, vì vậy nó được gọi là dòng điện xoáy. Tổn thất dòng điện xoáy cũng làm nóng lõi. Để giảm tổn thất dòng điện xoáy, lõi sắt của máy biến áp được xếp chồng lên nhau bằng các tấm thép silic cách điện với nhau, sao cho dòng điện xoáy đi qua một đoạn nhỏ trong một mạch dài và hẹp để tăng điện trở trong đường dẫn dòng điện xoáy. Đồng thời, silic trong thép silic làm tăng điện trở suất của vật liệu, và cũng đóng vai trò giảm dòng điện xoáy.

Đối với lõi sắt dùng làm máy biến áp, người ta thường sử dụng thép tấm silic cán nguội dày 0,35mm. Tùy theo kích thước lõi sắt yêu cầu, thép được cắt thành các tấm dài rồi ghép chồng lên nhau thành hình "mặt trời" hoặc hình "miệng". Về nguyên tắc, để giảm dòng điện xoáy, thép tấm silic càng mỏng thì dải ghép càng hẹp thì hiệu quả càng tốt. Điều này không chỉ giảm tổn thất dòng điện xoáy và tăng nhiệt độ mà còn tiết kiệm vật liệu thép tấm silic. Nhưng trên thực tế, khi chế tạo lõi sắt bằng thép tấm silic, ngoài những ưu điểm đã nêu ở trên, việc chế tạo lõi sẽ đòi hỏi tăng đáng kể số giờ công và giảm tiết diện hiệu dụng của lõi. Do đó, khi chế tạo lõi máy biến áp bằng thép tấm silic, chúng ta nên bắt đầu từ tình hình cụ thể, cân nhắc ưu nhược điểm và lựa chọn kích thước tối ưu.

03

Phạm vi bảo vệ chống khí gas là gì?

1) Ngắn mạch đa pha bên trong máy biến áp.

2) Ngắn mạch giữa các vòng dây, ngắn mạch giữa cuộn dây và lõi sắt hoặc vỏ.

3) Hỏng lõi sắt.

4) Dầu dưới bề mặt hoặc rò rỉ dầu.

5) Tiếp xúc kém của công tắc vòi hoặc mối hàn dây không chắc chắn.

04

Sự khác biệt giữa bảo vệ chênh lệch áp suất máy biến áp chính và bảo vệ bằng khí là gì?

1. Hệ thống bảo vệ chênh lệch điện áp máy biến áp chính được thiết kế và chế tạo theo nguyên lý dòng điện tuần hoàn, còn hệ thống bảo vệ khí được thiết kế và chế tạo theo đặc tính của khí sinh ra hoặc phân hủy khi xảy ra sự cố bên trong máy biến áp.

2. Bảo vệ chênh lệch là phương pháp bảo vệ chính của máy biến áp, còn bảo vệ bằng khí là phương pháp bảo vệ chính đối với sự cố bên trong máy biến áp.

3, tùy theo phạm vi bảo vệ khác nhau:

Bảo vệ vi sai:

1) Dây dẫn chính của máy biến áp và cuộn dây máy biến áp bị ngắn mạch đa pha.

2) Ngắn mạch giữa các vòng dây một pha nghiêm trọng.

3) Lỗi chạm đất của cuộn dây bảo vệ và dây dẫn trong hệ thống nối đất dòng điện cao.

Bảo vệ bằng khí B:

1) Ngắn mạch đa pha bên trong máy biến áp.

2) Ngắn mạch giữa các vòng dây, ngắn mạch giữa các vòng dây và lõi hoặc ngắn mạch bên ngoài.

3) Hỏng lõi sắt (mất nhiệt và cháy).

4) Dầu dưới bề mặt hoặc rò rỉ dầu.

5) Tiếp xúc kém của công tắc chuyển mạch hoặc mối hàn dây kém.

05

Làm thế nào để xử lý sự cố bộ làm mát máy biến áp chính?

1. Khi nguồn điện cấp cho bộ làm mát ở phần I và II bị mất, tín hiệu "#1, #2 mất điện" sẽ được phát ra. Bộ làm mát biến áp chính sẽ dừng hoạt động và mạch ngắt được kết nối.

2. Trong trường hợp xảy ra sự cố với nguồn điện chuyển mạch ở phần I và II trong quá trình vận hành, đèn báo "toàn bộ bộ làm mát dừng" sẽ sáng, sau đó toàn bộ bộ làm mát máy biến áp chính và mạch ngắt sẽ được kết nối. Phải báo cáo ngay lập tức cho trung tâm điều khiển và vô hiệu hóa hệ thống bảo vệ, đồng thời tiến hành chuyển mạch thủ công nhanh chóng.

3. Khi bất kỳ mạch làm mát nào bị lỗi, hãy cách ly mạch làm mát bị lỗi đó.

06

Hậu quả của việc vận hành song song các máy biến áp không đáp ứng điều kiện vận hành song song là gì?

Khi tỷ số biến đổi không giống nhau và hoạt động song song, sẽ xảy ra hiện tượng tuần hoàn, ảnh hưởng đến sản lượng của máy biến áp. Nếu tỷ lệ trở kháng không nhất quán và hoạt động song song, nó không thể phân bổ tải theo tỷ lệ công suất của máy biến áp, đồng thời cũng ảnh hưởng đến sản lượng của máy biến áp. Khi các nhóm dây dẫn không giống nhau và hoạt động song song, máy biến áp sẽ bị ngắn mạch.

07

Nguyên nhân nào gây ra âm thanh bất thường của máy biến áp?

1) quá tải;

2) Tiếp xúc bên trong kém, gây cháy do phóng điện;

3) Một số bộ phận bị lỏng;

4) Có hiện tượng chạm đất hoặc ngắn mạch trong hệ thống;

5) Việc khởi động động cơ lớn gây ra sự thay đổi tải trọng tương đối lớn.

08

Khi nào thì không được phép điều chỉnh công tắc chọn nấc của bộ điều chỉnh điện áp tải của máy biến áp?

1) Vận hành quá tải máy biến áp (trừ các trường hợp đặc biệt)

2) Khi tín hiệu bảo vệ khí nhẹ của thiết bị điều chỉnh áp suất tải thường xuyên xuất hiện.

3) khi không có dầu trong vạch dầu của thiết bị điều chỉnh áp suất khi tải.

4) Khi số lượng áp suất điều chỉnh vượt quá số lượng quy định.

5) Sự cố bất thường của thiết bị điều chỉnh áp suất.

09

Thông số kỹ thuật ghi trên nhãn máy biến áp là gì?

Công suất định mức của máy biến áp là quy định của nhà sản xuất về điều kiện sử dụng bình thường của máy biến áp. Khi máy biến áp hoạt động ở công suất định mức đã được chỉ định, nó có thể đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài và có hiệu suất tốt. Công suất định mức bao gồm các thông số sau:

1. Công suất định mức: Công suất đầu ra của máy biến áp ở trạng thái định mức là giá trị được đảm bảo, đơn vị là volt-ampere (VA), kilovolt-ampere (kVA) hoặc megavolt-ampere (MVA). Do máy biến áp có hiệu suất hoạt động cao, nên thông thường giá trị thiết kế công suất định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp bằng nhau.

2. Điện áp định mức: là giá trị điện áp đầu cực được đảm bảo của máy biến áp khi không tải, được biểu thị bằng vôn (V) và kilovolt (kV). Trừ khi có quy định khác, điện áp định mức là điện áp đo được tại điểm đấu dây.

3. Dòng điện định mức: là dòng điện lưới được tính toán từ công suất định mức và điện áp định mức, biểu thị bằng ampe (A).

4. Dòng điện không tải: dòng điện kích thích khi máy biến áp hoạt động không tải, tính theo phần trăm dòng điện định mức.

5. Tổn thất ngắn mạch: Tổn thất ngắn mạch ở một phía của cuộn dây, điện áp ở phía còn lại của cuộn dây được duy trì sao cho cả hai phía của cuộn dây đạt đến dòng điện định mức, được biểu thị bằng watt (W) hoặc kilowatt (kW).

6. Tổn thất không tải: đề cập đến tổn thất công suất tác dụng của máy biến áp khi hoạt động không tải, được biểu thị bằng watt (W) hoặc kilowatt (kW).

7. Điện áp ngắn mạch: còn được gọi là điện áp trở kháng, đề cập đến trường hợp một phía của cuộn dây bị ngắn mạch, phía còn lại của cuộn dây đạt đến điện áp định mức và tỷ lệ phần trăm điện áp định mức.

8. Nhóm đấu nối: chỉ ra chế độ đấu nối của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp cũng như độ lệch pha giữa các điện áp đường dây, được biểu thị bằng kim đồng hồ.

10

Tại sao bộ chuyển đổi nguồn dòng cần máy biến áp có công suất lớn?

Máy biến áp thường được thiết kế theo công suất định mức, chứ không phải công suất định mức, vì dòng điện của chúng chỉ liên quan đến công suất định mức. Đối với bộ chuyển đổi nguồn điện áp, công suất định mức và công suất định mức gần bằng nhau vì hệ số công suất đầu vào gần bằng 1. Bộ chuyển đổi nguồn dòng điện thì không như vậy, hệ số công suất của máy biến áp phía đầu vào của nó tối đa bằng hệ số công suất của động cơ không đồng bộ tải, vì vậy với cùng một động cơ tải, công suất định mức của nó lớn hơn máy biến áp của bộ chuyển đổi nguồn điện áp.

11

Công suất của máy biến áp liên quan đến điều gì?

Việc lựa chọn lõi sắt liên quan đến điện áp, và việc lựa chọn dây dẫn liên quan đến dòng điện, nghĩa là độ dày của dây dẫn liên quan trực tiếp đến giá trị nhiệt lượng. Điều đó có nghĩa là, công suất của máy biến áp chỉ liên quan đến giá trị nhiệt lượng. Đối với một máy biến áp được thiết kế, nếu khả năng tản nhiệt trong môi trường không tốt, ví dụ như công suất 1000KVA, nếu khả năng tản nhiệt được tăng cường, nó có thể hoạt động ở mức 1250KVA.

Ngoài ra, công suất định mức của máy biến áp cũng liên quan đến mức tăng nhiệt độ cho phép. Ví dụ, nếu là máy biến áp 1000KVA, mức tăng nhiệt độ cho phép là 100K, nếu trong điều kiện đặc biệt, nó có thể hoạt động ở nhiệt độ lên đến 120K, thì công suất của nó sẽ lớn hơn 1000KVA. Có thể thấy rằng nếu điều kiện tản nhiệt của máy biến áp được cải thiện, công suất định mức của nó có thể tăng lên. Ngược lại, với cùng công suất của máy biến áp, thể tích của tủ máy biến áp có thể giảm đi.

12

Làm thế nào để nâng cao hiệu suất máy biến áp?

1) Hãy cố gắng chọn máy biến áp có tổn hao thấp, hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng.

2) Tùy theo tải trọng, hãy chọn máy biến áp có công suất phù hợp.

3) Hệ số tải trung bình của máy biến áp phải lớn hơn 70%.

4) Khi hệ số tải trung bình thường nhỏ hơn 30%, cần thay thế máy biến áp công suất nhỏ cho phù hợp.

5) Cải thiện hệ số công suất tải để nâng cao khả năng truyền tải công suất tác dụng của máy biến áp.

6) Cấu hình tải hợp lý, giảm thiểu số lần vận hành máy biến áp càng nhiều càng tốt.

13

Tại sao cần đẩy nhanh quá trình chuyển đổi kỹ thuật đối với máy biến áp phân phối tiêu thụ năng lượng cao?

Các máy biến áp phân phối tiêu thụ năng lượng cao chủ yếu đề cập đến: các dòng máy biến áp SJ, SJL, SL7, S7 và các dòng khác, tổn hao sắt và tổn hao đồng cao hơn nhiều so với các máy biến áp dòng S9 đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, ví dụ như so với S9, tổn hao sắt của S7 cao hơn 11%, tổn hao đồng cao hơn 28%.

Và các máy biến áp mới, chẳng hạn như máy biến áp S10, S11 tiết kiệm năng lượng hơn máy biến áp S9, máy biến áp hợp kim vô định hình có tổn hao sắt chỉ tương đương với S7 là 20%. Máy biến áp nói chung có tuổi thọ vài chục năm. Việc thay thế máy biến áp năng lượng cao bằng máy biến áp tiết kiệm năng lượng hiệu suất cao không chỉ giúp cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng mà còn tiết kiệm điện năng trong suốt vòng đời sử dụng.

14

Dòng xoáy là gì? Tác hại của việc tạo ra dòng xoáy là gì?

Khi dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn, một từ trường xoay chiều được tạo ra xung quanh dây dẫn. Toàn bộ dây dẫn nằm trong từ trường xoay chiều sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng bên trong, bởi vì dòng điện cảm ứng này trong toàn bộ dây dẫn tạo thành một vòng kín, giống như xoáy nước, nên được gọi là dòng điện xoáy. Dòng điện xoáy không chỉ gây lãng phí điện năng, làm giảm hiệu suất của thiết bị điện, mà còn gây ra hiện tượng nóng lên của lõi máy biến áp khi sử dụng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động bình thường của thiết bị.

15

Tại sao bảo vệ quá độ máy biến áp cần tránh dòng ngắn mạch điện áp thấp?

Chủ yếu xét đến tính chọn lọc của hoạt động bảo vệ rơle, bảo vệ ngắt nhanh phía cao áp là yếu tố chính, bảo vệ bên ngoài nghiêm trọng đối với các sự cố máy biến áp là nếu bạn không tránh dòng ngắn mạch tối đa ở phía hạ áp của máy biến áp khi cài đặt, do phía hạ áp không cách xa phạm vi xuất ra nên giá trị dòng ngắn mạch không lớn, về cơ bản là bằng nhau, điều này sẽ làm cho bảo vệ ngắt nhanh phía cao áp mở rộng sang áp suất thấp, do đó bạn mất tính chọn lọc. Sau khi mất tính chọn lọc, bảo vệ sẽ đáng tin cậy hơn, nhưng lại gây ra sự bất tiện, ví dụ như hiện nay có nhiều nhà máy luôn bố trí phòng máy biến áp 10 kV (thanh cái 10 kV + máy cắt mạch đầu ra), mỗi xưởng đều bố trí phòng máy biến áp hạ áp (tủ mạng vòng + máy biến áp), nếu máy cắt mạch không tránh được dòng ngắn mạch tối đa ở phía hạ áp của máy biến áp sẽ gây ra hoạt động của công tắc chính hạ áp (cầu chì công tắc tải tủ mạng vòng), máy cắt mạch cao áp, gây bất tiện trong vận hành.

16

Tại sao không thể nối đất đồng thời hai máy biến áp mắc song song?

Trong hệ thống dòng điện cao, để đáp ứng yêu cầu phối hợp độ nhạy bảo vệ rơle, một phần của máy biến áp chính được nối đất, và phần còn lại không được nối đất.

Điểm trung tính của hai máy biến áp chính trong cùng một trạm không được nối đất cùng lúc, do đó việc phối hợp bảo vệ dòng điện thứ tự không và bảo vệ điện áp thứ tự không là vấn đề cần quan tâm hàng đầu.

Trong một trạm biến áp có nhiều máy biến áp chạy song song, một phần điểm trung tính của máy biến áp được nối đất và phần còn lại không được nối đất. Bằng cách này, mức dòng điện sự cố chạm đất có thể được giới hạn trong một phạm vi hợp lý, và biên độ cũng như bước nhảy của dòng điện thứ tự không của toàn bộ lưới điện không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi chế độ vận hành, đồng thời độ nhạy của hệ thống bảo vệ dòng điện thứ tự không được cải thiện.

17

Tại sao máy biến áp mới lắp đặt hoặc được đại tu phải trải qua thử nghiệm đóng cắt bằng va đập trước khi đưa vào vận hành?

Việc ngắt mạch các máy biến áp không tải hoạt động trong lưới điện sẽ dẫn đến quá áp vận hành. Trong các hệ thống nối đất dòng điện thấp, biên độ của hiện tượng quá áp này có thể gấp 3 đến 4 lần điện áp pha định mức; trong các hệ thống nối đất lớn, quá áp vận hành cũng có thể lên đến gấp 3 lần điện áp pha định mức. Do đó, để kiểm tra xem cách điện của máy biến áp có chịu được điện áp định mức và quá áp vận hành hay không, cần thực hiện một số thử nghiệm đóng cắt xung trước khi đưa máy biến áp vào hoạt động. Ngoài ra, dòng điện khởi động của máy biến áp không tải sẽ tạo ra dòng điện xung, giá trị của nó có thể đạt tới 6 ~ 8 lần dòng điện định mức. Vì dòng điện xung kích thích sẽ tạo ra rất nhiều công suất điện, nên việc thực hiện thử nghiệm đóng cắt xung hoặc xem xét liệu độ bền cơ học của máy biến áp và hệ thống bảo vệ rơle có hoạt động sai hay không là những biện pháp hiệu quả.

Nguồn: Windows on Power