Làm thế nào để đo nhiệt độ dầu máy biến áp?

Tuổi thọ của máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ cuộn dây, yếu tố đóng vai trò quyết định đối với vật liệu cách điện. Khi nhiệt độ cách điện của cuộn dây máy biến áp nằm trong phạm vi nhiệt độ dầu máy biến áp từ 80 đến 130 °C, tốc độ lão hóa cách điện sẽ tăng gấp đôi cho mỗi lần tăng 6 °C nhiệt độ, tức là tuổi thọ cách điện sẽ giảm đi một nửa, đây chính là "quy luật sáu độ" về lão hóa cách điện.

Trong quá trình vận hành máy biến áp, nhiệt độ dầu trên thường được quy định là 85°C làm giới hạn. Tại khu vực Đông Dinh, khi nhiệt độ dầu trên đạt trên 80°C, tín hiệu báo động "Nhiệt độ dầu thân máy biến áp chính XX báo động cao" và "Cảnh báo nhiệt độ dầu thân máy biến áp chính XX cao" sẽ được phát ra.

Nhiệt độ của máy biến áp ngâm dầu, bao gồm cả dầu biến áp và cuộn dây, có thể được đo bằng cách sử dụng một đồng hồ đo nhiệt độ được cắm vào dầu biến áp ở phía trên vỏ máy. Điều này cho phép theo dõi nhiệt độ tổng thể của máy biến áp. Vì cuộn dây biến áp có thể tạo ra nhiệt lượng dư thừa trong quá trình hoạt động, nên chúng thường có nhiệt độ cao hơn dầu. Điểm nóng nhất bên trong máy biến áp, được gọi là nhiệt độ điểm nóng, là một yếu tố quan trọng trong việc dự đoán sự lão hóa của vật liệu cách điện. Điểm nóng này thường nằm gần các đầu của cuộn dây nhưng rất khó đo chính xác. Để theo dõi nhiệt độ bên trong này, người ta thường sử dụng một thiết bị đo nhiệt độ cuộn dây biến áp. Do đó, hầu hết các máy biến áp ngâm dầu đều được trang bị cả đồng hồ đo nhiệt độ dầu và cuộn dây ở phía trên vỏ máy.

Kim chỉ màu đen trên nhiệt kế hiển thị nhiệt độ hoạt động thực tế, còn kim chỉ màu đỏ hiển thị nhiệt độ cảnh báo giới hạn trên đã được thiết lập. Khi nhiệt độ dầu của lớp trên cùng của máy biến áp vượt quá giá trị này, thiết bị sẽ báo động, hai kim chỉ sẽ chạm vào nhau tạo thành tiếp điểm điện, và tín hiệu cảnh báo sẽ được phát ra, đồng thời kim chỉ màu đỏ sẽ nhô lên. Khi nhiệt độ dầu vượt quá nhiệt độ tối đa trong quá trình hoạt động, kim chỉ màu đen sẽ đẩy kim chỉ màu đỏ quay, lúc này kim chỉ màu đỏ sẽ chỉ nhiệt độ cao nhất đạt được trong quá trình hoạt động.

Nhiệt độ cuộn dây trong máy biến áp có thể được coi là sự chồng chất của nhiệt độ dầu ở lớp trên cùng của máy biến áp và sự tăng nhiệt độ từ cuộn dây đến dầu. Thông thường, dòng điện tải của máy biến áp được thêm vào dựa trên hệ thống đo nhiệt độ dầu máy biến áp, và sự tăng nhiệt độ từ cuộn dây đến dầu được mô phỏng bằng phương pháp mô phỏng nhiệt, để cuối cùng thu được chỉ số nhiệt độ cuộn dây máy biến áp. Sơ đồ phương pháp thực hiện cụ thể được thể hiện trong hình dưới đây.

Nhiệt độ cuộn dây máy biến áp ngâm dầu Tw có thể tương đương với:

Tw=T0+k*△Hai

Trong công thức, T0 là nhiệt độ dầu của lớp trên cùng của máy biến áp, △Two là hiệu số nhiệt độ dầu đồng, thu được bằng mô phỏng nhiệt, k là hệ số nhiệt, liên quan đến công suất máy biến áp, cấu trúc cuộn dây, v.v. Sự tăng nhiệt độ của cuộn dây đến dầu △Two phụ thuộc vào dòng điện chạy qua cuộn dây.

Hệ thống đo lường chủ yếu bao gồm một bộ cảm biến nhiệt độ, một mạch bù đo nhiệt độ cuộn dây máy biến áp và một cảm biến. Trong đó, mạch bù đo nhiệt độ và cảm biến nhiệt độ cuộn dây máy biến áp đều nằm trong bộ cảm biến nhiệt độ, và bộ cảm biến nhiệt độ được nhúng vào lớp dầu trên cùng của máy biến áp để cảm nhận nhiệt độ dầu trên cùng. Cảm biến gồm hai phần: cảm biến nhiệt độ được kết nối với đồng hồ đo nhiệt độ cuộn dây tại chỗ trong máy biến áp, giá trị nhiệt độ thu được được hiển thị trên bảng chỉ thị nhiệt độ; điện trở nhiệt Pt100, có giá trị điện trở thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ, giá trị nhiệt độ thu được được sử dụng để gửi đến hệ thống giám sát nền bằng máy tính.

Thông tin về nhiệt độ dầu được truyền đến trung tâm điều độ thông qua phương thức kết nối như hình dưới đây để thực hiện giám sát thời gian thực nhiệt độ dầu phía trên và nhiệt độ cuộn dây.

1. Làm thế nào để đánh giá xem sự thay đổi nhiệt độ của máy biến áp là bình thường hay bất thường?

Trong quá trình hoạt động, năng lượng bị mất trong lõi sắt và cuộn dây được chuyển hóa thành nhiệt. Điều này dẫn đến sự tăng nhiệt độ ở nhiều bộ phận khác nhau của máy biến áp, sau đó nhiệt lượng này sẽ tản ra thông qua bức xạ và dẫn nhiệt. Khi đạt được sự cân bằng giữa sinh nhiệt và tản nhiệt, nhiệt độ của từng bộ phận sẽ ổn định. Lượng sắt bị mất vẫn không đổi trong khi lượng đồng bị mất thay đổi tùy thuộc vào tải. Để đánh giá hiệu suất của máy biến áp, cần ghi lại nhiệt độ bên ngoài, nhiệt độ dầu trên cùng, tải và mực dầu trong quá trình kiểm tra. Có thể so sánh các giá trị này với các lần đo trước đó để xác định xem máy biến áp có hoạt động bình thường hay không.

Nếu nhiệt độ dầu cao hơn 10°C so với bình thường trong cùng điều kiện, hoặc nếu nhiệt độ tiếp tục tăng mà không có sự thay đổi về tải và thiết bị làm mát hoạt động bình thường, điều này cho thấy có vấn đề bên trong máy biến áp. Điều quan trọng là phải kiểm tra xem nhiệt kế có bị lỗi hoặc hỏng hóc không. Lớp cách điện chính của hầu hết các máy biến áp (được gọi là cách điện loại A) được làm bằng giấy và có thể chịu được nhiệt độ lên đến 105°C. Thông thường, nhiệt độ cuộn dây sẽ cao hơn nhiệt độ bề mặt dầu từ 10-15°C. Ví dụ, nếu nhiệt độ bề mặt dầu đo được là 85°C, thì nhiệt độ cuộn dây dự kiến ​​sẽ nằm trong khoảng 95-100°C.

2. Nguyên nhân gây ra nhiệt độ bất thường của máy biến áp

① Nhiệt độ bất thường do lỗi bên trong

Nếu máy biến áp gặp sự cố bên trong, chẳng hạn như ngắn mạch giữa các vòng dây hoặc giữa các lớp, một số vấn đề có thể xảy ra. Cuộn dây sẽ phóng điện vào vỏ máy, gây ra hiện tượng nóng lên ở các mối nối dây dẫn bên trong. Ngoài ra, việc nối đất đa điểm của lõi sắt có thể làm tăng dòng điện xoáy và dẫn đến quá nhiệt. Trong một số trường hợp, từ thông rò rỉ có thể tạo thành vòng với thùng dầu sắt và gây tích tụ nhiệt. Nếu bất kỳ yếu tố nào khác gây ra nhiệt độ bất thường trong máy biến áp, hệ thống bảo vệ bằng khí hoặc bảo vệ chênh lệch áp suất có thể được kích hoạt. Trong trường hợp nghiêm trọng, có thể cần phải bơm dầu vào ống chống cháy nổ hoặc van giảm áp. Trong tình huống này, nên dừng máy biến áp và kiểm tra.

② Nhiệt độ bất thường do hoạt động bất thường của bộ làm mát

Nhiệt độ bất thường do hoạt động bất thường hoặc hỏng hóc của bộ làm mát, chẳng hạn như bơm chìm bị hỏng, quạt bị hư, đường ống làm mát bị tắc nghẽn, hiệu suất làm mát kém và van tản nhiệt không mở. Hệ thống làm mát cần được bảo trì và súc rửa kịp thời hoặc cần lắp đặt bộ làm mát dự phòng, nếu không thì cần điều chỉnh tải của máy biến áp.

③ Nếu bộ phận hiển thị nhiệt độ có lỗi hoặc hoạt động không bình thường, cần phải thay thế nhiệt kế.