Thử nghiệm phóng điện cục bộ trong máy biến áp là gì?

1. Xả cục bộ (PD) là gì?

Để hiểu bài kiểm tra, trước tiên bạn phải hiểu hiện tượng mà nó phát hiện.

Định nghĩa: Phóng điện cục bộ là hiện tượng phóng điện cục bộ, chỉ bắc cầu một phần cách điện giữa các dây dẫn. Nó có thể xảy ra trong các khoảng trống (túi khí) bên trong lớp cách nhiệt rắn, ở ranh giới giữa các vật liệu cách điện khác nhau hoặc trong các bong bóng bên trong lớp cách nhiệt lỏng (dầu).

Vấn đề nó gây ra: Mặc dù mỗi PD riêng lẻ là một tia lửa rất nhỏ nhưng nó sẽ ăn mòn lớp cách điện theo thời gian. Năng lượng từ sự phóng điện này phá vỡ các liên kết hóa học trong vật liệu cách điện (giấy, dầu, nhựa) thông qua:

Ứng suất nhiệt: Nhiệt từ tia lửa.

Phân hủy hóa học: Sản xuất ozon và axit nitơ (trong không khí) hoặc hydro và metan (trong dầu).

Xói mòn vật lý: Đốt cháy các lỗ nhỏ trong vật liệu.
Thiệt hại tích lũy chậm này làm suy yếu dần lớp cách điện cho đến khi nó không còn chịu được áp lực điện, dẫn đến thủng hoàn toàn (hỏng) và hỏng máy biến áp thảm khốc.

2. Tại sao bài kiểm tra PD lại quan trọng?

Phát hiện lỗi sớm: Đây là một trong những thử nghiệm nhạy cảm nhất để phát hiện các lỗi mới chớm (đang phát triển) trong hệ thống cách nhiệt ở giai đoạn rất sớm, thường là nhiều năm trước khi xảy ra lỗi.

Ngăn ngừa những sự cố thảm khốc: Bằng cách xác định sớm lớp cách điện yếu, việc bảo trì hoặc sửa chữa có thể được lên kế hoạch một cách chủ động, tránh tình trạng mất điện ngoài kế hoạch, sửa chữa tốn kém và các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn.

Đảm bảo chất lượng: Đây là cuộc kiểm tra định kỳ bắt buộc đối với máy biến áp mới trước khi rời khỏi nhà máy, đảm bảo chúng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất và không có lỗi lớn trong quá trình sản xuất.

Đánh giá tình trạng trong quá trình vận hành: Đối với máy biến áp tại hiện trường, việc kiểm tra PD định kỳ là một phần quan trọng của chương trình bảo trì-dựa trên tình trạng, giúp xác định tuổi thọ còn lại và nhu cầu xử lý hoặc làm khô dầu-.

3. Thử nghiệm phóng điện một phần hoạt động như thế nào?

Thử nghiệm được thực hiện bằng cách đặt điện áp cao hơn điện áp hoạt động bình thường của máy biến áp vào cuộn dây của nó nhưng thấp hơn điện áp thử nghiệm chịu được tần số nguồn-. Mục đích là làm căng lớp cách nhiệt đủ để kích thích mọi khuyết tật hiện có mà không gây ra hư hỏng mới.

Nguyên tắc cốt lõi là khi PD xảy ra, nó gần như đồng thời tạo ra ba hiện tượng có thể đo lường được:

Xung điện: Một dòng điện-nhỏ, rất nhanh (nano giây đến micro giây) chạy trong mạch thử nghiệm.

Sóng điện từ: Xung phát ra năng lượng điện từ, bao gồm cả tín hiệu tần số vô tuyến (RF).

Sóng âm: Tia lửa nhỏ tạo ra tiếng "tách" siêu âm hoặc sóng âm trong bể biến áp.

Việc thiết lập thử nghiệm bao gồm:

Nguồn điện áp cao-: Để cấp điện cho máy biến áp.

Tụ điện ghép nối: Cung cấp đường dẫn có trở kháng-thấp để đo các xung PD.

Hệ thống đo/phát hiện PD: Một công cụ phức tạp giúp thu thập, lọc và phân tích các xung.

Cảm biến: Đây có thể là:

Cảm biến điện: Để đo trực tiếp các xung hiện tại.

-Máy biến dòng tần số cao (HFCT): Được kẹp xung quanh kết nối nối đất để thu tín hiệu RF.

Cảm biến tần số siêu cao (UHF): Ăng-ten được đặt bên trong máy biến áp (thông qua van dầu) hoặc bên ngoài để phát hiện sóng điện từ trong phạm vi GHz. Điều này rất phổ biến vì nó miễn nhiễm với tiếng ồn điện bên ngoài.

Cảm biến phát xạ âm thanh (AE): Micrô được đặt bên ngoài thùng biến áp để “lắng nghe” âm thanh siêu âm của PD. Điều này là tuyệt vời để xác định nguồn gốc của PD.

4. Các phép đo và giải thích chính

Máy dò PD không chỉ phát hiện sự hiện diện của chất phóng điện; nó định lượng nó bằng một số tham số chính:

Phí biểu kiến ​​(q): Số lượng quan trọng nhất. Nó được biểu thị bằng PicoCoulombs (pC). Do sự phóng điện thực tế nằm bên trong lớp cách điện và không thể đo trực tiếp nên "điện tích biểu kiến" là thước đo điện tích đã được hiệu chỉnh, nếu được đưa vào tức thời giữa các đầu nối của máy biến áp, sẽ có tác dụng tương tự như PD bên trong. Giá trị thấp hơn là tốt hơn.

Điện áp khởi động PD (PDIV): Điện áp tại đó PD bắt đầu xuất hiện lần đầu tiên khi điện áp thử nghiệm tăng lên.

Điện áp tuyệt chủng PD (PDEV): Điện áp tại đó PD ngừng hoạt động khi điện áp thử nghiệm giảm xuống.

Giải thích: Các kỹ sư không chỉ tìm kiếm sự hiện diện của PD; họ phân tích mô hình, cường độ (tính bằng pC) và mối quan hệ pha của các xung. Các loại khuyết tật khác nhau (khoảng trống, phóng điện bề mặt, các bộ phận nổi) tạo ra các "dấu vân tay" duy nhất trên dạng sóng điện áp.

Tiêu chuẩn và giới hạn chấp nhận được

Các tiêu chuẩn quốc tế (như IEC 60270) xác định quy trình thử nghiệm và mức PD được chấp nhận. Đối với máy biến áp mới, tiêu chí chấp nhận điển hình là mức PD, dưới điện áp thử nghiệm quy định, không được vượt quá ****

100 chiếc đến 500 chiếc

, với 100 pC là giới hạn phổ biến và rất nghiêm ngặt đối với-thiết bị điện áp cao. Đối với máy biến áp đang vận hành, mức độ cao hơn có thể được chấp nhận nếu có kế hoạch giám sát và can thiệp.