Phóng điện cục bộ trong máy biến áp ngâm dầu: Bản chất và các nguyên nhân phổ biến gây ra mức phóng điện cục bộ quá cao

01 Giới thiệu

Phóng điện cục bộ (PD) trong dầu ngâm Máy biến áp điện Đây vẫn là một thách thức được công nhận trên toàn cầu trong ngành công nghiệp máy biến áp. Nhiều nhà sản xuất đã phải chịu tổn thất đáng kể do các sự cố liên quan đến phóng điện cục bộ.

Việc vượt quá giới hạn PD có thể xảy ra trong quá trình thử nghiệm tại nhà máy, kiểm tra của bên thứ ba hoặc tại địa điểm của khách hàng. Việc xác định nguồn gốc của PD thường giống như "tìm kim trong đống rơm", dẫn đến việc phải làm lại kéo dài nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tháng, gây ra tổn thất đáng kể về chất lượng cho nhà sản xuất hoặc người dùng cuối.

Do đó, việc chẩn đoán khoa học và nhanh chóng xác định nguyên nhân gây ra chứng rối loạn cương dương quá mức là vô cùng quan trọng.

02 Định nghĩa và bản chất

Mặc dù không có định nghĩa chính thức nào, tác giả định nghĩa bệnh Parkinson (PD) như sau:
[Hiện tượng phóng điện xảy ra tại các vị trí cục bộ bên trong máy biến áp nhưng chưa gây ra sự cố cách điện hoặc phóng điện hồ quang ngay lập tức.]

Các tình huống phát hiện và can thiệp vào cuộc sống cá nhân rất đa dạng nhưng đều có một điểm chung:
[Các khuyết tật về cấu trúc, vật liệu hoặc sản xuất trong hệ thống cách điện gây ra sự biến dạng điện trường cục bộ vượt quá cường độ điện môi tại điểm đó, dẫn đến sự đánh thủng ion hóa không xuyên thấu, quy mô vi mô lặp đi lặp lại.]

Tóm lại, bản chất của phóng điện cục bộ (PD) nằm ở sự tập trung điện trường cục bộ vượt quá cường độ điện trường khởi phát PD.

03 Nguyên nhân chính

Dựa trên cơ chế phóng điện cục bộ (PD), bất kỳ yếu tố nào gây ra điện trường cục bộ quá mức đều có thể kích hoạt hiện tượng vượt ngưỡng PD.

3.1 Địa điểm PD
Bệnh Parkinson có thể bắt nguồn từ:

Ống lót

 

Bộ chuyển mạch OLTC/DETC

 

Khách hàng tiềm năng

 

Cuộn dây

 

Các thành phần nối đất

 

bề mặt cách nhiệt/khiếm khuyết bên trong

 

Dầu biến áp

Các trang web dễ bị tấn công nhất:Các lỗ khí trong vật liệu cách nhiệt rắn hoặc bọt khí trong dầu.
Lý do:Dưới tác động của điện áp, cường độ điện trường tỷ lệ nghịch với hằng số điện môi (ε).

Hệ số cách điện của giấy ε ≈ 4,4

 

Thể tích lỗ rỗng ε ≈ 2.0
→ Các lỗ rỗng chứa không khí có cường độ điện trường cao hơn khoảng 2,2 lần.
Với độ bền phân hủy thấp (AC ≈2kV/mm), các khoảng trống/bong bóng trở thành điểm yếu cho sự khởi phát PD.

3.2 Các loại bệnh Parkinson
Các loại bệnh Parkinson phổ biến trong Máy biến áp ngâm dầuS:

Sự phóng thích bong bóng khí

 

Sự phóng điện do độ ẩm gây ra(cách nhiệt chống ẩm)

 

Phóng điện cực sắc nét(đầu điện cực cao áp/nối đất)

 

phóng điện thế nổi

 

Xả khe hở dầu hình nêm

 

Sự phóng điện từ các hạt kim loại/chất gây ô nhiễm

 

Lỗi kết dính(Lượng keo thừa/chất lượng keo kém ở các tấm kẹp/vòng đầu)

Điểm mấu chốt:

Các trường hợp vượt quá giới hạn PD hiếm khi liên quan đến thiết kế (xác suất khoảng 0,5%).
Hơn 95% các lỗi phát sinh từ khuyết tật về vật liệu, quy trình hoặc sản xuất.

Lý do:Khi điện áp quá tải (LI, LIC, SI, LTAC) được chuyển đổi thành điện áp chịu đựng tần số công suất tương đương 1 phút (Chuyển đổi DILTất cả đều vượt quá điện áp thử nghiệm PD (IVPD). Lớp cách điện chính/dọc được thiết kế cho kịch bản quá áp cao nhất.

KHÔNG.	Loại PD	Vị trí	Cơ chế	Các trường hợp phổ biến
1	Phóng điện cực sắc nhọn	Các bộ phận kẹp, thùng chứa, ống lót nâng, đầu nối uốn dây dẫn	Bán kính cong nhỏ → mật độ điện tích cao → sự tập trung điện trường cực mạnh	Các bu lông không được che chắn gần điện cực cao áp; các cạnh sắc nhọn trên tấm chắn từ tính.
2	Xả khí/Thoát khí	Bọt khí trong dầu / Khoảng trống trong vật liệu cách nhiệt rắn	Hằng số điện môi thấp (ε≈1) → điện thế cao + độ bền điện môi thấp (2kV/mm)	Hút chân không không hoàn toàn; đổ dầu quá nhanh; keo dán quá nhiều/kém ở các vòng cuối/quả cầu cân bằng.
3	Phóng điện do độ ẩm	Cuộn dây, cách điện lõi, dây dẫn	Độ ẩm làm giảm độ bền điện môi từ 60-70%.	Quá trình sấy lõi không đạt yêu cầu; tiếp xúc quá nhiều với không khí xung quanh trong quá trình lắp ráp.
4	Phóng điện thế nổi	Ván ép, giá đỡ bằng chì, điện trở từ	Tích tụ điện tích → xung phóng điện đột ngột	Tấm chắn từ không nối đất; vòng tĩnh điện được kết nối kém.
5	Xả chất gây ô nhiễm	Nước/sợi/hạt kim loại trong dầu	Sự biến dạng từ trường cộng với nước làm tăng ứng suất từ ​​trường lên 2,9 lần.	Lọc dầu không hiệu quả; lõi bị nhiễm bẩn; hơi ẩm xâm nhập

04 Triển vọng

Hiểu rõ các loại bệnh Parkinson phổ biến, cơ chế, vị trí và các trường hợp nghiên cứu là điều cần thiết để khắc phục sự cố một cách hiệu quả.

Kết hợp với các nguyên tắc đấu nối máy biến áp, thiết kế cấu trúc, đặc tính dạng sóng phóng điện cục bộ, định vị cực tính và các thử nghiệm chẩn đoán, kiến ​​thức này cho phép nhanh chóng xác định nguyên nhân gốc rễ và giảm thiểu tổn thất chất lượng.