I. Nguyên nhân gây phóng điện cục bộ

Các bộ phận như sứ cách điện, thân kim loại của máy biến áp thường có một số góc nhọn và gờ, do đó điện tích dưới tác dụng của cường độ điện trường sẽ tập trung tại vị trí góc nhọn hoặc gờ và dẫn đến phóng điện cục bộ.

Máy biến áp khô cách điện bằng nhựa epoxy được đúc chân không, nếu khâu kiểm soát kém sẽ gây ra hiện tượng nổi bọt khí bên trong và tạo ra phóng điện cục bộ. Thông thường, trong chất cách điện nhựa epoxy có một số khe hở nhỏ, và hệ số điện môi của bọt khí thường thấp hơn nhiều so với chất cách điện, do đó, cường độ điện trường của bọt khí trong chất cách điện cao hơn nhiều so với vật liệu cách điện liền kề, nên dễ đạt đến mức độ xuyên thủng và gây ra phóng điện trong bọt khí trước tiên.

Nếu sự tiếp xúc điện giữa các vật dẫn kém, rất dễ xảy ra hiện tượng phóng điện, điều này đặc biệt nghiêm trọng trong điện thế treo kim loại.

Độ ẩm không khí cao, cường độ cách điện của một phần máy biến áp không đủ, hoặc lớp cách điện của máy biến áp bị hư hỏng trong quá trình lắp đặt, thời gian ngừng hoạt động của máy biến áp quá lâu, hàm lượng nước trong vật liệu cách điện vượt quá tiêu chuẩn, và toàn bộ thân máy biến áp bị ẩm ướt, tất cả đều ảnh hưởng đến quá trình phóng điện cục bộ.

Cường độ từ trường của các lớp hoặc vòng dây quá cao khi thiết kế cấu trúc cách điện của máy biến áp khô, chẳng hạn như thiết kế cấu trúc cách điện không hợp lý, vật liệu cách điện chất lượng thấp, trình độ quấn dây, quá trình sấy và đổ không tốt, trình độ lắp ráp kém, ví dụ như sản xuất dây dẫn cao áp và hạ áp có gờ hoặc khoảng cách không đều, tất cả đều ảnh hưởng đến việc gia tăng phóng điện cục bộ.

II. Nguy cơ phóng điện cục bộ

Có nhiều loại phóng điện cục bộ. Một loại là phóng điện cục bộ xảy ra trên bề mặt cách điện. Nếu năng lượng lớn, vết phóng điện sẽ được ghi lại trên bề mặt cách điện và ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy biến áp. Loại thứ hai là phóng điện cường độ cao, xảy ra trong hiện tượng xâm thực hoặc ở điện cực sắc nhọn, tập trung ở một vài điểm, đó là phóng điện ăn mòn, có thể xuyên vào các lớp và độ sâu của tấm cách điện, cuối cùng dẫn đến sự phá vỡ.

Phóng điện cục bộ là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng lão hóa và thủng cách điện. Thời gian phóng điện ngắn sẽ không gây ra hư hỏng điện môi cho toàn bộ kênh dẫn, và tác dụng điện phân của phóng điện làm tăng tốc quá trình oxy hóa cách điện, ăn mòn cách điện, do đó làm giảm tuổi thọ của máy biến áp. Mức độ hư hỏng phụ thuộc vào hiệu suất phóng điện và cơ chế hư hỏng của cách điện dưới tác động của phóng điện. Nếu phóng điện cục bộ của máy biến áp khô vượt quá mức tiêu chuẩn một cách nghiêm trọng, thì trong vòng 3-5 năm sử dụng, hiện tượng lão hóa và thủng cách điện bên trong sẽ xảy ra. Vì vậy, việc kiểm soát phóng điện cục bộ của máy biến áp khô ở Trung Quốc cần được thực hiện nghiêm ngặt.

III. Kiểm soát phóng điện cục bộ trong máy biến áp khô
Vật liệu cách điện chính của máy biến áp khô là nhựa epoxy, an toàn và đáng tin cậy, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện dưới 35kV. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phóng điện cục bộ của máy biến áp khô, trong đó các yếu tố chính là lựa chọn nguyên vật liệu, thiết kế cấu trúc sản phẩm, quy trình đúc cuộn dây, v.v. Dựa trên kinh nghiệm lâu dài của công ty trong việc điều chỉnh thiết kế, cải tiến quy trình, lựa chọn vật liệu và thực tiễn sản xuất, chúng tôi đề xuất các biện pháp kiểm soát sau đây.

1. Thiết kế kết cấu xoắn ốc
(1) Khoảng cách cách điện chính, trong thiết kế cuộn dây máy biến áp, phải đảm bảo cuộn dây cao áp và hạ áp, giữa cuộn dây cao áp và cuộn dây cao áp với đất có khoảng cách cách điện đủ, trong điều kiện cho phép, khoảng cách cách điện càng lớn thì cường độ điện trường càng nhỏ. Có thể tăng cường độ cách điện thành cuộn dây cao áp một cách thích hợp để giảm cường độ điện trường bên ngoài một cách hiệu quả.
(2) Thiết kế cuộn dây cao áp giữa các lớp và các phần, đó là điều khiển cường độ từ trường của cuộn dây, và nếu cuộn dây cao áp sử dụng lá đồng có phân đoạn, điện áp giữa các lớp bằng điện áp giữa các vòng, thường chỉ từ 10 đến 20 V, điện áp giữa các lớp của cấu trúc dây điện từ theo phân đoạn là 400 ~ 800V, số lượng phân đoạn nên nhiều hơn, chẳng hạn như máy biến áp khô 35kV mong muốn có số lượng phân đoạn hơn 16~18 chiếc. Tất nhiên, điều này gây ra rất nhiều khó khăn cho quá trình quấn dây.
(3) Kiểm soát che chắn, áp dụng phương pháp che chắn hiệu quả, các cạnh cắt, gờ và khe hở không khí có thể được đóng gói bên trong lớp che chắn, có thể loại bỏ hiệu quả sự phóng điện ở đầu vết nứt và giảm phóng điện cục bộ. Lớp che chắn HV và đầu dây HV, LV và kẹp phải được kết nối đáng tin cậy, quá trình xử lý che chắn phải được giữ sạch sẽ, các lớp che chắn phải nhẵn, không bị vỡ và nhọn, v.v.

2. Kiểm soát quy trình quấn cuộn dây, đúc khuôn và rót chân không

Cuộn dây biến áp khô là yếu tố quan trọng nhất, việc sử dụng biến áp tốt hay không phụ thuộc vào việc cuộn dây có bị hỏng hay không. Hiệu quả của quá trình rót chân không cũng rất quan trọng đối với việc giải phóng vật liệu cục bộ, ngay cả những lỗ nhỏ cũng ảnh hưởng đến sự giải phóng vật liệu cục bộ của biến áp, vì vậy quá trình sản xuất và đúc cuộn dây phải được kiểm soát chặt chẽ.

(1) Khi quấn cuộn dây, chúng ta phải nắm rõ bản vẽ và quy trình, không được tự ý thay đổi số vòng dây giữa các lớp và số tấm cách điện giữa các lớp! Đảm bảo tất cả các vật liệu đều sạch sẽ khi quấn.

(2) Khi lắp đặt mối hàn đầu dây dẫn khuôn, cần chú ý đến nhiệt độ cao làm hỏng lớp cách điện của cuộn dây, dây hàn phải được đánh bóng các góc sắc nhọn, v.v. Đảm bảo tất cả các dây dẫn được cách điện ở khoảng cách đủ để được lấp đầy bằng nhựa epoxy và sạch sẽ trong suốt quá trình lắp ráp. Cuộn dây khuôn đã lắp đặt được sấy khô nghiêm ngặt theo quy trình sấy khô.

(3) Thành phần nhựa epoxy và quá trình khử khí, quá trình trộn phải tuân thủ nghiêm ngặt công nghệ tiêu chuẩn, chẳng hạn như vật liệu, tỷ lệ trộn, nhiệt độ và thời gian khử khí, độ nhớt phải được theo dõi chặt chẽ, độ chân không, nhiệt độ và hiện tượng sủi bọt, nhiệt độ trộn, rót và độ chân không giữ cho cuộn dây quan sát (khuôn) nằm trong phạm vi kiểm soát nhiệt độ trong quá trình quy định. Trong quá trình rót, tốc độ không được quá nhanh để tránh tạo bọt. Khi rót động, cần chú ý đến thời gian sau khi các thành phần được rót xong để tránh độ nhớt của nhựa quá lớn.

3. Lựa chọn và kiểm soát nguyên liệu thô

(1) Việc lựa chọn dây điện từ có thể chọn dây đồng dẹt cách điện tráng men hoặc dây đồng tròn thiết kế cuộn; Các nhà cung cấp dây điện từ trong quá trình sản xuất phải có thiết bị loại bỏ bavia và thiết bị phát hiện đặc biệt, và cố gắng giảm bavia xuống mức tối thiểu.

(2) Lựa chọn vật liệu nhựa epoxy, các loại nhựa epoxy khác nhau có đặc tính khác nhau, khả năng giải phóng cục bộ của sản phẩm, hiệu suất tổng thể của tác động cũng rất lớn, nên chọn loại nhựa có độ nhớt thấp, độ dẻo dai tốt, độ bền cách điện cao, các loại nhựa khác nhau, bộ phận kỹ thuật cần xây dựng các quy trình thông số kỹ thuật tương ứng.

(3) Kiểm soát vật liệu cách điện trong cuộn dây, chất lượng vật liệu cách điện giữa các lớp của máy biến áp khô có liên quan trực tiếp đến kích thước của lượng cục bộ. Do đó, nên chọn nhà cung cấp nguyên vật liệu lâu dài và ổn định, vì sau khi thay đổi vật liệu mới, máy biến áp không thể gặp bất kỳ vấn đề nào trong thời gian ngắn.
(Còn tiếp)