1. Khái niệm dầu máy biến áp là gì?
Dầu máy biến áp là sản phẩm được tổng hợp từ dầu gốc khoáng hoặc dầu tổng hợp. Kết hợp cùng hệ phụ gia cao cấp giúp gia tăng khả năng bôi trơn, cách điện, chống oxy hóa và làm sạch thiết bị.
Dầu máy biến áp hay còn được gọi bằng cái tên khác là dầu cách điện hoặc dầu máy biến thế. Đây là loại dầu nhớt chuyên dụng cho các máy biến thế và các máy phát điện.
Dầu máy biến thế được sử dụng trong máy biến áp điện chứa đầy dầu dùng để cách điện. Giúp ngừng phóng điện hồ quang và hào quang. Ngoài ra, dầu còn được dùng để tản nhiệt các máy biến áp.
Dầu máy biến áp có đặc tính cách điện cực tốt và ổn định ở nhiệt độ cao. Cũng được sử dụng để bảo quản lõi và cuộn dây của máy biến áp. Vì chúng được ngâm hoàn toàn bên trong dầu. Một đặc tính quan trọng khác là khả năng ngăn chặn quá trình oxy hóa của lớp cách điện bằng giấy làm bằng xenlulo. Dầu biến áp hoạt động như một rào cản giữa oxy trong khí quyển và cellulose. Tránh tiếp xúc trực tiếp và do đó giảm thiểu quá trình oxy hóa. Mức dầu máy biến áp thường được đo bằng MOG (Máy đo mức dầu từ tính).
Dầu máy biến áp
2. Các loại dầu máy biến áp:
Có hai loại dầu máy biến áp chính được sử dụng trong máy biến áp:
2.1. Dầu biến áp gốc parafin:
Mặc dù dầu Parafin có tốc độ oxy hóa thấp hơn dầu Naphtha nhưng sản phẩm oxy hóa (cặn) không hòa tan và kết tủa ở đáy bể. Lớp bùn này đóng vai trò là vật cản hệ thống làm mát máy biến áp.
Bất chấp những nhược điểm nêu trên, dầu gốc parafin vẫn được sử dụng phổ biến ở nhiều quốc gia (như Ấn Độ) do tính sẵn có cao.
2.2. Dầu biến áp gốc naphtha:
Dầu naphtha dễ bị oxy hóa hơn dầu parafin. Nhưng sản phẩm của quá trình oxy hóa (tức là bùn) trong dầu naphtha dễ hòa tan hơn bùn từ dầu parafin. Do đó, cặn của dầu gốc naphtha không bị kết tủa ở đáy máy biến áp, nó không cản trở sự lưu thông đối lưu của dầu, có nghĩa là nó không làm ảnh hưởng đến hệ thống làm mát máy biến áp.
3. Tính chất dầu máy biến áp
Một số tính chất cụ thể của dầu cách điện máy biến áp cần được xem xét để xác định khả năng sử dụng của dầu:
Tính chất điện: Độ bền điện môi, điện trở riêng, hệ số tiêu tán điện môi.
Tính chất hóa học: Hàm lượng nước, độ chua, hàm lượng bùn.
Tính chất vật lý: Sức căng giữa các bề mặt, độ nhớt, điểm chớp cháy, điểm đông đặc.
3.1. Tính chất điện của dầu biến áp:
Độ bền điện môi của dầu máy biến áp còn được gọi là điện áp đánh thủng (BDV) của dầu máy biến áp. Điện áp đánh thủng được đo bằng cách quan sát điện áp nào, châm ngòi giữa hai điện cực nhúng trong dầu, ngăn cách nhau bằng một khe hở riêng. Giá trị của BDV thấp cho biết sự hiện diện độ ẩm và các chất dẫn trong dầu.
Để đo BDV của dầu máy biến áp, thường có sẵn bộ đo BDV xách tay tại chỗ. Trong bộ này, dầu được giữ trong một cái nồi, trong đó một cặp điện cực được cố định với khoảng cách 2,5mm. Bây giờ điện áp tăng từ từ được áp dụng giữa các điện cực. Tốc độ tăng điện áp được kiểm soát ở 2KV/s và quan sát điện áp bắt đầu phát tia lửa điện giữa các điện cực. Điều đó có nghĩa là tại đó độ bền điện môi của dầu máy biến áp giữa các điện cực đã bị phá vỡ.
Phép đo này được thực hiện từ 3 đến 6 lần trong cùng một mẫu dầu và lấy giá trị trung bình của các số đọc này. BDV là một thử nghiệm quan trọng và phổ biến đối với dầu máy biến áp. Vì đây là chỉ số chính về sức khỏe của dầu và có thể dễ dàng thực hiện tại công trường.
Dầu khô và sạch cho kết quả BDV tốt hơn dầu có độ ẩm và các tạp chất dẫn điện khác. Điện áp đánh thủng tối thiểu của dầu máy biến áp hoặc độ bền điện môi của dầu máy biến áp có thể được sử dụng an toàn trong máy biến áp là 30KV.
Điện trở cụ thể của dầu máy biến áp: Đây là một tính chất quan trọng khác của dầu máy biến áp. Điện trở riêng của dầu là đơn vị đo điện trở một chiều giữa hai mặt đối diện của khối dầu một cm3. Đơn vị của nó là ohm-cm ở một nhiệt độ cụ thể. Khi tăng nhiệt độ, điện trở suất của dầu giảm nhanh chóng.
Ngay sau khi sạc máy biến áp sau một thời gian dài ngừng hoạt động. Nhiệt độ của dầu sẽ ở nhiệt độ môi trường xung quanh và trong quá trình đầy tải, nhiệt độ sẽ rất cao và có thể lên đến 900oC ở tình trạng quá tải. Vì vậy điện trở suất của dầu cách điện phải cao ở nhiệt độ phòng và nó cũng phải có giá trị tốt ở nhiệt độ cao.
3.2. Tính chất hóa học của dầu biến áp
Hàm lượng nước trong dầu máy biến áp: Độ ẩm hoặc hàm lượng nước trong dầu máy biến áp rất không mong muốn vì nó ảnh hưởng xấu đến các đặc tính điện môi của dầu. Hàm lượng nước trong dầu cũng ảnh hưởng đến cách điện giấy của lõi và cuộn dây của máy biến áp. Giấy có tính hút ẩm cao. Giấy hấp thụ lượng nước tối đa từ dầu, ảnh hưởng đến tính chất cách nhiệt của giấy cũng như làm giảm tuổi thọ của giấy.
Nhưng trong máy biến áp có tải, dầu trở nên nóng hơn, do đó độ hòa tan của nước trong dầu tăng lên. Kết quả là giấy giải phóng nước và làm tăng hàm lượng nước trong dầu máy biến áp. Do đó, nhiệt độ của dầu tại thời điểm lấy mẫu để thử nghiệm là rất quan trọng. Trong quá trình oxy hóa, axit được hình thành trong dầu, axit làm tăng khả năng hòa tan của nước trong dầu. Axit kết hợp với nước tiếp tục phân hủy dầu tạo thành axit và nước nhiều hơn. Tốc độ phân huỷ dầu này tăng lên.
Việc đo chính xác hàm lượng nước ở các mức thấp như vậy đòi hỏi một thiết bị rất phức tạp như Máy chuẩn độ Coulometric Karl Fischer.
Tính axit của dầu biến áp: Dầu máy biến áp có tính axit là một đặc tính có hại. Nếu dầu trở nên có tính axit, thành phần nước trong dầu sẽ hòa tan hơn trong dầu. Tính axit của dầu làm giảm đặc tính cách điện của cách điện bằng giấy của cuộn dây. Tính axit đẩy nhanh quá trình oxy hóa trong dầu. Axit cũng bao gồm gỉ sắt khi có hơi ẩm.
Các xét nghiệm axit của dầu biến áp có thể được dùng để đo các thành phần có tính axit của chất gây ô nhiễm.
3.3. Tính chất vật lý của dầu biến áp
Sức căng giữa các bề mặt của dầu biến áp: Lực căng giữa bề mặt giữa nước và dầu là cách để đo lực phân tử hấp dẫn giữa nước và dầu. Lực căng giữa các bề mặt chính xác hữu ích để xác định sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm phân cực và các sản phẩm phân rã của dầu. Dầu mới tốt thường có độ căng bề mặt cao. Các chất ô nhiễm oxy hóa dầu làm giảm IFT.
Điểm chớp cháy của dầu biến áp: Điểm chớp cháy của dầu biến áp là nhiệt độ mà dầu tạo ra đủ hơi để tạo ra hỗn hợp dễ cháy với không khí. Hỗn hợp này tạo ra ánh sáng chớp nhoáng khi áp dụng ngọn lửa ở điều kiện tiêu chuẩn. Điểm chớp cháy rất quan trọng vì nó chỉ rõ khả năng xảy ra cháy nổ trong máy biến áp. Vì vậy mong muốn có điểm chớp cháy rất cao của dầu máy biến áp. Điểm này thường là hơn 1400.
Điểm rót của dầu biến áp: Đây là nhiệt độ tối thiểu mà dầu bắt đầu chảy trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. Nếu nhiệt độ dầu giảm xuống dưới điểm đông đặc, dầu máy biến áp sẽ ngừng chảy đối lưu và cản trở quá trình làm mát trong máy biến áp. Dầu gốc parafin có giá trị điểm đông đặc cao hơn so với dầu gốc Naphtha. Nhưng ở các nước như Ấn Độ, việc sử dụng dầu Parafin không ảnh hưởng đến việc sử dụng dầu Parafin do điều kiện khí hậu ấm áp. Điểm đông đặc của dầu máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng sáp trong dầu. Vì dầu gốc Parafin có nhiều sáp hơn, nên nó có điểm đông đặc cao hơn.
Độ nhớt của dầu biến áp: Nói một cách ngắn gọn, độ nhớt của dầu máy biến áp có thể nói rằng độ nhớt là lực cản của dòng chảy, ở điều kiện bình thường. Khả năng chống chảy của dầu máy biến áp có nghĩa là cản trở sự lưu thông đối lưu của dầu bên trong máy biến áp. Dầu tốt phải có độ nhớt thấp để ít cản trở dòng chảy của dầu thông thường. Do đó không ảnh hưởng đến quá trình làm mát của máy biến áp. Dầu biến áp có độ nhớt thấp là điều cần thiết, nhưng điều quan trọng không kém là độ nhớt của dầu phải tăng càng ít càng tốt khi nhiệt độ giảm. Mọi chất lỏng trở nên nhớt hơn nếu nhiệt độ giảm.
4. Vai trò của dầu máy biến áp
Giống như các loại dầu nhớt khác trong công nghiệp. Dầu máy biến thế cũng có vai trò chính là bôi trơn. Ngoài ra, dầu còn có chức năng cách điện. Bảo vệ các lõi và quận dây khi được ngâm trong dầu.
Hơn thế, dầu có chức năng ngăn ngừa sự tiếp xúc giữa oxy và cellulose và trở thành một lá chắn cách điện của cuộn dây.
Với độ nhớt thấp, dầu có khả năng làm mát và ổn định nhiệt độ tốt. Hệ phụ gia chống oxy hóa bổ sung cho loại dầu này khả năng bảo vệ cao. Chống lại quá trình oxy hóa của các chi tiết máy.
Ngoài ra, điểm chớp cháy cao giúp ngăn ngừa khả năng cháy nổ trong suốt quá trình sử dụng của máy biến áp. Dầu cũng có khả năng làm sạch, tách nước hoàn toàn trong quá trình sử dụng. Do đó, giúp dầu tránh được tình trạng bị nhiễm nước.
Dầu máy biến áp dùng cho máy biến áp 4000kVA Vintec
Dầu máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của máy biến thế điện
5. Các tiêu chuẩn về dầu máy biến áp
- IEC 60296 là tiêu chuẩn quốc tế cho dầu máy biến áp gốc khoáng gồm hai loại tùy theo yêu cầu sử dụng:
yêu cầu chung, gồm 3 loại dầu: không có phụ gia chống ô-xi hóa (unprohibited), ít phụ gia (trace inhibited, phụ gia max 0,08% kl) và phụ gia hoàn chỉnh (fully inhibited, phụ gia max 0,4% kl). Yêu cầu đặc biệt dùng cho các máy đóng ngắt (máy cắt) đặt ngoài trời, dầu có tính hấp thu khí tốt. - ASTM D3487 là tiêu chuẩn quốc tế cho dầu máy biến áp gốc khoáng gồm hai loại tùy theo hàm lượng phụ gia chống ô-xi hóa:
type I: phụ gia max 0,08% kl
type II: phụ gia max 0,3% kl - BS 148: tiêu chuẩn Anh
- DIN 57370: tiêu chuẩn Đức.
6. Kiểm tra dầu máy biến áp
Dầu máy biến thế cần được kiểm tra để đảm bảo rằng nó hoạt động theo các tiêu chuẩn ngày nay. Các tiêu chuẩn và quy trình kiểm tra được xác định bởi nhiều tiêu chuẩn quốc tế khác nhau, và hầu hết chúng được thiết lập bởi ASTM (Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ).
Thử nghiệm dầu bao gồm việc đo điện áp đánh thủng và các đặc tính hóa lý khác của dầu, thông qua thiết bị thử nghiệm xách tay hoặc trong phòng thí nghiệm. Thông qua kiểm tra thích hợp, tuổi thọ của máy biến áp được tăng lên, giảm nhu cầu thay thế.
Dưới đây là những điều phổ biến nhất cần tìm khi thực hiện kiểm tra dầu máy biến áp:
Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho dầu cách điện khoáng được sử dụng trong thiết bị điện (ASTM D3487).
Số axit (ASTM D664).
Điện áp đánh thủng điện môi (ASTM D877).
Hệ số công suất chất lỏng (ASTM D924-08).
Lực căng giữa các mặt (ASTM D971).
Sức đề kháng cụ thể (ASTM D1169).
Lưu huỳnh ăn mòn (ASTM D1275).
Kiểm tra hình ảnh (ASTM D1524).
Các thử nghiệm này sẽ giúp xác định xem dầu có sạch hay không và sẽ tạo ra cơ sở các đặc tính cần được kiểm tra định kỳ. Mặc dù có một số lượng lớn các xét nghiệm có sẵn, nhưng chúng rất tốn kém. Vì vậy, tốt nhất hãy sử dụng chúng làm chẩn đoán nếu sự cố xảy ra trong quá trình thử nghiệm chính.
Tần số khuyến nghị phụ thuộc vào nguồn điện và điện áp. Nếu kết quả từ bài kiểm tra hiển thị một số cờ đỏ, tần suất sẽ phải tăng lên. Ngay cả khi chi phí thử nghiệm cao, chi phí này phải được so sánh với chi phí thay thế máy biến áp và thời gian ngừng hoạt động liên quan đến việc mất máy biến áp.
Điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa tốc độ xả khí quá mức và bình thường. Lượng khí hòa tan trong dầu máy biến áp có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng thử nghiệm phân tích khí hòa tan. Tốc độ khí sẽ khác nhau tùy thuộc vào tải, vật liệu cách điện và thiết kế máy biến áp.
7. Tại sao việc kiểm tra dầu máy biến thế lại quan trọng?
Kiểm tra dầu máy biến thế là quan trọng để:
Mục đích Thiết yếu đặc tính điện của dầu máy biến thế.
Xác định xem một loại dầu nhất định có phù hợp để sử dụng trong tương lai hay không.
Phát hiện xem có cần tái tạo hoặc lọc không.
Giảm chi phí dầu và nâng cao tuổi thọ của các bộ phận.
Ngăn chặn kịp thời các lỗi và tối đa hóa sự an toàn.
Link bài viết tham khảo thêm:
Giấy cách điện trong máy biến áp
