Những kiến ​​thức cơ bản về máy biến áp điện

1. 2. Phân loại theo cuộn dây

2. (1) Máy biến áp cuộn dây kép: dùng cho máy biến áp tăng áp, máy biến áp giảm áp, máy biến áp nhà máy, v.v.

3. (2) Máy biến áp ba cuộn dây: dùng cho máy biến áp hạ áp, máy biến áp nối, v.v.

4. (3) Máy biến áp tự ghép: dùng cho máy biến áp hạ áp, máy biến áp liên kết, v.v.

5. (4) Máy biến áp tách: Có hai loại tách trục và tách xuyên tâm, được sử dụng cho máy biến áp nhà máy và máy biến áp khởi động.

7. 3. Phân loại theo cấu trúc

8. (1) Máy biến áp một pha: dùng cho máy biến áp 330~1000kV.

9. (2) Máy biến áp ba pha: dùng cho máy biến áp 10~500 kV.

10. (3) Máy biến áp kết hợp: Máy biến áp được chia thành nhiều phần và được kết hợp sau khi đến địa điểm, được sử dụng ở những khu vực có giao thông không thuận tiện.

12. 4. Phân loại theo phương pháp làm mát

13. (1) Máy biến áp ngâm dầu: dùng cho máy biến áp 10~1000kV.

14. (2) Máy biến áp kiểu khô: dùng cho máy biến áp 10~110 kV.

15. (3) Máy biến áp SF6: hiện đang được sử dụng cho máy biến áp 110 kV.

17. 5. Mô hình máy biến áp điện

19. (1) Ý nghĩa của các chữ cái trong mô hình

21. D—Một pha F—Làm mát bằng không khí ngâm dầu

22. O—tự P—tuần hoàn dầu cưỡng bức

23. S—Ba pha hoặc ba cuộn dây J—Tự làm mát bằng dầu

24. Z—Bộ điều chỉnh điện áp khi tải L—Cuộn dây nhôm

26. * Cuộn dây đồng và cuộn dây kép không cần thêm ký hiệu.

28. (2) Ví dụ

30. SFPSL—120000/110: Máy biến áp ba pha ba cuộn dây, làm mát bằng không khí, tuần hoàn dầu cưỡng bức, cuộn dây nhôm, 110kV, 120MVA

32. OSFPSZ—240000/330: Máy biến áp tự ghép nối ba pha ba cuộn dây điều chỉnh điện áp khi tải, tuần hoàn dầu cưỡng bức, làm mát bằng không khí, 330 kV, 240MVA

Thứ hai, cuộn dây của máy biến áp điện.

Cuộn dây là bộ phận quan trọng và phức tạp nhất trong máy biến áp. Nó được làm bằng dây đồng (hoặc nhôm) và bao gồm các bộ phận cách điện đặc biệt.

1. Cuộn dây xoắn ốc

Đặc điểm chính của cuộn dây xoắn ốc là số lượng dây song song lớn, các sợi dây được quấn thành hình xoắn ốc, và mỗi sợi dây là một vòng cuộn. Cuộn dây xoắn ốc có độ ổn định cơ học tốt, khả năng tản nhiệt tốt và chất lượng gia công tốt, được sử dụng rộng rãi trong các cuộn dây điện áp thấp và dòng điện cao của máy biến áp.

Cuộn dây hình xoắn ốc có thể được quấn thành ba cấu trúc: xoắn đơn, xoắn đôi và xoắn tứ tùy thuộc vào cường độ dòng điện.

2. Cuộn dây liên tục

Khi cuộn dây được cấu tạo từ nhiều đoạn dây dẫn phân bố dọc theo trục và không cần phải hàn với nhau, nó được gọi là cuộn dây liên tục.

Bề mặt đỡ đầu cuối của cuộn dây liên tục lớn, lực dọc trục lớn, điện trở ngắn mạch cao, và mỗi đoạn dây có khả năng tản nhiệt lớn. Loại cuộn dây này có phạm vi ứng dụng rộng rãi bất kể mức điện áp hay dải công suất.

3. Cuộn dây rối

Cuộn dây rối bao gồm nhiều đoạn dây xoắn rối (hình bánh). Các cuộn dây có tất cả các đoạn dây xoắn rối (hình bánh) được gọi là cuộn dây rối hoàn toàn và được sử dụng rộng rãi trong các máy biến áp có điện áp từ 220kV trở lên. Một cuộn dây được cấu tạo từ một phần của đoạn dây xoắn rối (hình bánh) và một phần của đoạn dây liên tục được gọi là cuộn dây liên tục rối, được ứng dụng trong các máy biến áp có điện áp từ 66 kV trở lên.

Do chèn các vòng dây không liền kề giữa các vòng dây liền kề của cuộn cảm, các đoạn dây xoắn rối so le được hình thành và tạo thành một cuộn dây xoắn, nhờ đó làm tăng điện dung dọc của cuộn cảm và cải thiện đặc tính phân bố điện áp xung dọc theo chiều cao trục của cuộn cảm, do đó nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại cuộn cảm cao áp.

4. Cuộn dây chắn bên trong

Cuộn dây liên tục chắn bên trong nhằm cải thiện sự phân bố điện áp xung bằng cách tăng điện dung nối tiếp giữa các đoạn dây. Đặc điểm cấu tạo của nó là các vòng dây tụ điện bổ sung được quấn trực tiếp bên trong đoạn dây liên tục. Các đầu của vòng dây tụ điện được bọc cách điện và sau đó được treo trong đoạn dây. Các vòng dây tụ điện không mang dòng điện và chỉ hoạt động dưới điện áp xung.

Các cuộn dây liên tục được che chắn bên trong có cấu trúc dạng dây nối hai đoạn, dây nối bốn đoạn, dây nối tám đoạn và kết nối phân đoạn.

Thứ ba, lõi sắt của máy biến áp điện.

Lõi sắt cũng là một bộ phận quan trọng của máy biến áp điện. Nó được tạo thành bằng cách xếp chồng các tấm thép silic có độ thẩm thấu cao rồi kẹp chúng lại bằng kẹp thép hoặc buộc bằng dải thủy tinh.

1. Tấm thép silic

Các tấm thép silic dùng trong máy biến áp điện là thép silic gadolinium cán nguội có độ dày 0,3~0,5mm. Hiện nay, chỉ có Nhà máy Gang thép Vũ Hán và Công ty Baosteel Thượng Hải mới có thể sản xuất loại thép silic gadolinium cán nguội này. Tuy nhiên, thép silic dùng cho các máy biến áp lớn phải nhập khẩu từ Nhật Bản.

2. Cấu trúc của lõi sắt

(1) Lõi sắt hai cột một pha, được sử dụng cho nhiều máy biến áp một pha khác nhau.

(2) Lõi gông cột bên của phần một pha, được sử dụng cho máy biến áp một pha công suất lớn điện áp cao.

(3) Lõi gông bên hai cột một pha được sử dụng cho máy biến áp một pha công suất lớn điện áp cao và siêu cao.

(4) Ba pha ba cột là lõi sắt, được sử dụng cho nhiều loại máy biến áp ba pha.

(5) Lõi sắt năm cột cho máy biến áp ba pha công suất lớn.

Thứ tư, thùng dầu của máy biến áp ngâm dầu.

1. Bồn chứa dầu dạng thùng chủ yếu được sử dụng cho các loại máy biến áp ngâm dầu cỡ nhỏ và cỡ cực lớn.

2. Bồn chứa dầu kiểu chuông, được sử dụng rộng rãi trong máy biến áp ngâm dầu 110~500kV.

3. Bồn chứa dầu kín hoàn toàn sắp bị hàn hỏng hoàn toàn. Nó chỉ được sử dụng trong các máy biến áp ngâm dầu có điện áp từ 110kV trở lên trong những năm gần đây.

5. Bình chứa dầu của máy biến áp ngâm dầu

Bình giãn nở dầu của máy biến áp có hai chức năng, một là tạo không gian cho sự giãn nở và co lại của dầu máy biến áp trong thùng dầu; chức năng còn lại là cách ly dầu máy biến áp khỏi môi trường bên ngoài để ngăn ngừa sự lão hóa của dầu máy biến áp.

1. Bình giãn nở dầu kiểu viên nang, sử dụng các viên nang cao su để ngăn cách dầu máy biến áp với không khí bên ngoài, đồng thời tạo không gian cho sự giãn nở và co lại do nhiệt của dầu máy biến áp.

2. Bình giãn nở dầu màng ngăn sử dụng màng cao su để ngăn cách dầu máy biến áp với không khí bên ngoài và tạo không gian cho dầu máy biến áp giãn nở và co lại.

3. Bình giãn nở dầu dạng sóng sử dụng một bộ phận giãn nở bằng kim loại được cấu tạo từ các tấm kim loại lượn sóng để ngăn cách dầu máy biến áp với không khí bên ngoài, đồng thời cung cấp không gian cho dầu máy biến áp giãn nở và co lại do nhiệt. Bình giãn nở dầu dạng sóng được chia thành hai loại: loại dầu trong và loại dầu ngoài. Loại dầu trong có hiệu suất tốt hơn nhưng thể tích lớn hơn.

6. Phương pháp làm mát máy biến áp ngâm dầu

1. Các ký hiệu biểu thị các phương pháp làm mát

Chữ cái đầu tiên: O—dầu khoáng, K—chất lỏng cách điện tổng hợp, L—khí cách điện.

Chữ cái thứ hai: N - tuần hoàn đối lưu tự nhiên, F - tuần hoàn dầu cưỡng bức, D - tuần hoàn dẫn hướng cưỡng bức.

Chữ cái thứ ba: A - không khí, W - nước.

Chữ cái thứ tư: N - đối lưu tự nhiên, F - tuần hoàn cưỡng bức (quạt, bơm).

2. Ví dụ

ONAN—Làm mát tự nhiên

ONAF - làm mát bằng không khí

OFAF—Làm mát bằng không khí tuần hoàn dầu cưỡng bức

ODAF—Hệ thống làm mát dẫn hướng bằng tuần hoàn dầu cưỡng bức

Bảy, sứ cách điện máy biến áp

1. Ống sứ cách điện bằng sứ nguyên chất, điện áp 40kV trở xuống.

Loại vỏ bọc này có hai cấu trúc: loại có thanh dẫn hướng và loại có cáp. Loại có thanh dẫn hướng được sử dụng cho các sứ cách điện hạ thế của máy biến áp; loại có cáp xuyên suốt được sử dụng cho các đường dây cao thế 10~20kV.

2. Sứ cách điện dòng điện cao 40kV trở xuống

Loại sứ cách điện này có hai cấu trúc: loại có thanh dẫn hướng và loại có tụ điện. Sứ cách điện bằng gốm nguyên chất loại có thanh dẫn hướng được sử dụng cho đầu ra cuộn dây hạ áp của máy biến áp máy phát điện công suất trung bình; sứ cách điện loại có tụ điện được sử dụng cho đầu ra cuộn dây hạ áp của máy biến áp máy phát điện công suất lớn.

3. Ống sứ cách điện dầu-giấy có điện áp từ 66kV trở lên

Lớp cách điện bên trong của ống này là lõi tụ điện được làm từ giấy cách điện và lá nhôm quấn xen kẽ. Lõi tụ điện và ống sứ được chứa đầy dầu cách điện. Kết nối giữa ống và cuộn dây có hai loại: loại thanh dẫn hướng và loại dây cáp. Lõi tụ điện giấy dầu được quấn xen kẽ trên ống dẫn bằng giấy cáp dày 0,08~0,12mm và lá nhôm dày 0,01mm.

4. Ống sứ cách điện bằng băng giấy có điện áp từ 66 kV trở lên

Lớp cách điện bên trong của ống này là lõi tụ điện được tạo thành bằng cách quấn xen kẽ giấy dính và lá nhôm. Lõi tụ điện và ống sứ được đổ đầy dầu cách điện, và phần dưới của ống không cần ống sứ. Tuy nhiên, tanδ của loại vỏ này lớn, và giấy dính dễ bị nứt và tạo ra phóng điện cục bộ, do đó việc sản xuất đã bị ngừng lại hiện nay.

5. Ống lót tụ điện đúc bằng nhựa

Lớp cách điện chính của ống này cũng là lõi tụ điện được tạo thành bằng cách quấn xen kẽ giấy cách điện và lá nhôm, và nhựa epoxy được đổ bên ngoài để tạo thành một ống cách điện rắn chắc. Loại ống lót này có thể được sử dụng làm ống lót dầu khí, phần trên được đặt trong đường ống GIS, và khí SF6 được bơm vào giữa; phần dưới được ngâm trong dầu máy biến áp.

8. Phương pháp điều chỉnh điện áp của máy biến áp điện

1. Phương pháp điều chỉnh điện áp

Có hai phương pháp điều chỉnh điện áp cho máy biến áp: điều chỉnh điện áp không tải và điều chỉnh điện áp khi có tải. Điều chỉnh điện áp không tải, còn được gọi là điều chỉnh điện áp khi máy biến áp dừng hoạt động và không có tải; thiết bị điều chỉnh điện áp không tải được gọi là bộ chuyển mạch nấc không tải; thiết bị điều chỉnh điện áp khi có tải được gọi là bộ chuyển mạch nấc có tải.

2. Vị trí điều chỉnh điện áp khi có tải

Có ba loại vị trí điều chỉnh điện áp tải của máy biến áp: điều chỉnh điện áp điểm trung tính, điều chỉnh điện áp đầu dây trung thế và điều chỉnh điện áp đầu dây cuộn cao thế. Trong đó, cấu trúc và quy trình điều chỉnh điện áp điểm trung tính tương đối đơn giản và có nhiều ứng dụng.

3. Công tắc điều chỉnh điện áp khi có tải

Công tắc điều chỉnh áp suất cũng là một thiết bị chuyển mạch nấc điện. Hiện nay, chất lượng của các thiết bị chuyển mạch nấc điện có tải sản xuất trong nước chưa đủ tốt, và hầu hết đều phụ thuộc vào hàng nhập khẩu, trong đó phần lớn là từ MR của Đức và ABB của Thụy Điển.

Chín, dầu biến áp

1. Thành phần của dầu máy biến áp

Dầu biến áp là dầu khoáng, là hỗn hợp của nhiều phân tử hydrocarbon có trọng lượng phân tử khác nhau, chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon như ankan, naphthen và một lượng nhỏ hydrocarbon thơm.

2. Chức năng và cấp độ của dầu máy biến áp

Dầu biến áp dùng làm dầu cách điện cho máy biến áp ngâm dầu. Dầu biến áp không chỉ có chức năng cách điện mà còn có chức năng tản nhiệt.

Dầu biến áp được chia thành dầu số 25 và dầu số 45 theo điểm đóng băng của nó. Điểm đóng băng của dầu số 25 là -25°C; điểm đóng băng của dầu số 45 là -45°C.

Dầu biến áp số 25 là dầu gốc parafin, còn dầu biến áp số 45 là dầu gốc naphthenic. Trước đây, dầu biến áp số 45 phải nhập khẩu từ nước ngoài, nhưng hiện nay nhà máy lọc dầu Karamay ở Tân Cương cũng có thể sản xuất loại dầu này.

10. Quy trình sản xuất máy biến áp điện

Máy biến áp điện gồm hai phần: thân máy và các phụ kiện. Thân máy bao gồm cuộn dây, các bộ phận cách điện, lõi sắt, bộ chuyển mạch, dầu biến áp và thùng dầu. Các phụ kiện của máy biến áp bao gồm bình giãn nở dầu, bộ làm mát, sứ cách điện, rơle khí, van xả áp và nhiệt kế. Trong đó, bộ làm mát, dầu cách điện, sứ cách điện, bộ chuyển mạch, rơle khí, van xả áp và nhiệt kế đều được mua từ bên ngoài. Phần sau đây chỉ giới thiệu ngắn gọn quy trình sản xuất của một số bộ phận chính.

1. Quấn cuộn dây: lắp đặt khung cuộn dây - quấn cuộn dây - hàn dây - đóng gói cách điện - tạo hình cuộn dây - kiểm tra cuộn dây.

2. Lắp ráp lõi sắt: cắt tấm thép silic - loại bỏ bavia - xếp chồng lõi sắt - lắp đặt tấm kéo và tấm chắn - buộc chặt lõi sắt - kiểm tra lõi sắt - lắp đặt kẹp lõi sắt.

3. Gia công các chi tiết cách nhiệt: cắt các chi tiết cách nhiệt - loại bỏ bavia - vát cạnh - xử lý chống ẩm.

4. Gia công bồn chứa nhiên liệu và bồn chứa dầu: cắt thép tấm - hàn bồn chứa nhiên liệu và bồn chứa dầu - tẩy rỉ sét - phun cát - sơn lót - sơn phủ - kiểm tra độ bền cơ học.

5. Lắp ráp tổng thể: lắp lõi sắt - lắp đường ống bình nhiên liệu - đặt cuộn dây - xếp gọng sắt - lắp bộ chuyển mạch - hàn dây dẫn - quấn cách điện dây dẫn - kiểm tra bán thành phẩm - sấy khô thân máy - hoàn thiện thân máy - lắp ráp bình nhiên liệu - lắp ráp phụ kiện - đổ dầu - kiểm tra độ kín - tuần hoàn dầu nóng - đặt tĩnh.

11. Kiểm tra máy biến áp tại nhà máy

Việc kiểm tra máy biến áp tại nhà máy được chia thành ba loại: kiểm tra định kỳ (tại nhà máy), kiểm tra theo loại và kiểm tra đặc biệt. Kiểm tra định kỳ là hạng mục kiểm tra bắt buộc phải thực hiện đối với mỗi máy biến áp khi xuất xưởng, thường được gọi là kiểm tra tại nhà máy; kiểm tra theo loại là hạng mục kiểm tra được thực hiện bằng cách chọn mẫu 1-2 máy biến áp thuộc cùng một loại sản phẩm; kiểm tra đặc biệt do người sử dụng đề xuất và các hạng mục kiểm tra được thỏa thuận với nhà sản xuất.

1. Các yêu cầu và quy định cơ bản về thử nghiệm cách điện cao áp

Cuộn dây máy biến áp được kiểm tra theo điện áp vận hành cao nhất Um và mức cách điện tương ứng. Bảng sau đây là các hạng mục kiểm tra cách điện được quy định trong tiêu chuẩn quốc gia GB1094.3-2003 "Máy biến áp điện Phần III: Mức cách điện, Kiểm tra cách điện và Khe hở không khí cách điện bên ngoài".

2. Các hạng mục kiểm tra định kỳ (tại nhà máy)

(1) Đo điện trở DC của cuộn dây: đo trên tất cả các đầu nối.

(2) Đo tỷ lệ: đo ở tất cả các vị trí vòi.

(3) Phát hiện nhóm dây: kiểm tra ở vị trí chốt định mức.

(4) Đo điện trở cách điện, tỉ số hấp thụ và chỉ số phân cực: Chỉ có máy biến áp từ 220kV trở lên mới có thể đo chỉ số phân cực.

(5) Thử nghiệm tanδ và điện dung cuộn dây: Máy biến áp 35kV trở lên phải được thử nghiệm tanδ. .

(6) Thử nghiệm tanδ và điện dung của sứ cách điện: Sứ cách điện có điện dung từ 66kV trở lên phải được thử nghiệm tanδ và điện dung.

(7) Thử nghiệm dầu máy biến áp: phân tích dầu, độ bền điện môi, tanδ, phân tích sắc ký và các mục khác, máy biến áp 750kV trở lên cũng phải được kiểm tra kích thước hạt trong dầu. Hơn nữa, phân tích hóa học dầu và phân tích sắc ký dầu được lặp lại trong suốt quá trình thử nghiệm.

(8) Đo tổn thất không tải và dòng điện không tải: Thực hiện thử nghiệm dưới dây dẫn điện áp định mức.

(9) Đo tổn thất tải và trở kháng ngắn mạch: thử nghiệm dưới dây dẫn điện áp định mức.

(10) Thử nghiệm phóng điện cục bộ: Lượng phóng điện không được sử dụng để đánh giá mà chỉ dùng làm tham khảo để xác định xem có thể thực hiện thử nghiệm điện áp cao hay không.

(11) Thử nghiệm xung toàn sóng sét: máy biến áp 220kV trở lên, 120MVA trở lên.

(12) Thử nghiệm tác động vận hành: máy biến áp 330 kV trở lên.

(13) Thử nghiệm điện áp chịu đựng cảm ứng với phép đo phóng điện cục bộ: máy biến áp 110 kV trở lên.

(14) Thử nghiệm điện áp chịu đựng tần số kết cấu bên ngoài của cuộn dây hạ áp và điểm trung tính.

(15) Thử nghiệm phóng điện cục bộ: Thử nghiệm này là thử nghiệm đánh giá giá trị thử nghiệm tại nhà máy.

(16) Đo điện lưu lượng dầu: máy biến áp có bơm dầu 330 kV trở lên.

(17) Thử nghiệm phóng điện cục bộ của bơm dầu quay: máy biến áp có bơm dầu 330 kV trở lên.

2. Các mục kiểm tra dạng bài tập

(1) Thử nghiệm tăng nhiệt độ.

(2) Sóng cắt sét đã được thử nghiệm.

(3) Thử nghiệm tác động sóng toàn phần của tia sét tại điểm trung tính.

(4) Thử nghiệm nhiễu sóng vô tuyến

3. Các mục kiểm tra đặc biệt

(1) Đo mức độ âm thanh.

(2) Đo trở kháng thứ tự không của máy biến áp ba pha.

(3) Đo hài hòa dòng điện không tải.

(4) Đo công suất tiêu thụ của động cơ quạt và động cơ bơm dầu.

(5) Đo đặc tính truyền điện áp thoáng qua.

(6) Chịu được thử nghiệm khả năng ngắn mạch.