Nguyên nhân và phòng ngừa biến dạng cuộn dây của sự cố biến áp

Biến dạng cuộn dây biến áp là một trong những lỗi phổ biến trong hoạt động của máy biến áp, xảy ra vì nhiều lý do khác nhau và gây ra mối đe dọa nghiêm trọng cho hoạt động an toàn của máy biến áp. Dưới đây là phân tích chi tiết về biến dạng cuộn dây biến áp:

I. Nguyên nhân chính của biến dạng cuộn dây biến áp

1. Lý do thiết kế, sản xuất:

• Thiết kế không hợp lý, chẳng hạn như cường độ ngắn mạch không đủ và độ ổn định động kém.

• Có những khiếm khuyết hoặc các yếu tố không hợp lý trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như lực nén, sức mạnh của bộ phận hỗ trợ, độ cứng không đủ, sự khác biệt của cuộn dây, nén kém trong quá trình lắp ráp, v.v.

2. Lỗi ngắn mạch trong hoạt động:

• Máy biến áp trong hoạt động không thể tránh khỏi phải chịu các thử nghiệm của các lỗi ngắn mạch khác nhau, nếu cấu trúc của máy biến áp có những nơi không hợp lý hoặc độ bền cơ học không đủ, nó sẽ gây ra sự biến dạng hoặc dịch chuyển của cuộn dây biến áp.

• Trong quá trình ngắn mạch, cuộn dây xuất hiện rung động phức tạp được cấu thành bởi dao động vốn có và cưỡng bức, dẫn đến việc cách nhiệt tạo ra sự lỏng lẻo, khối đệm bị lệch, vít lõi lỏng lẻo, sau đó khiến cuộn dây bị biến dạng.

3. Tác động trong vận chuyển:

• Lực động lớn được hình thành bởi tác động trong quá trình vận chuyển cũng có thể gây ra sự dịch chuyển, biến dạng của cuộn dây.

II. Các hình thức và tính năng chính của biến dạng cuộn dây biến áp

1. Biến dạng tổng thể:

• Nó được gây ra bởi các lực bên ngoài như sốc, nghiêng, rung trong quá trình vận chuyển, dẫn đến sự dịch chuyển của cuộn dây. Kích thước của cuộn dây biến dạng không thay đổi, nhưng sự dịch chuyển tương đối của lõi sắt thay đổi, điện cảm của cuộn dây và điện dung liên bánh vẫn không thay đổi, trong khi điện dung mặt đất thay đổi.

2. Biến dạng cục bộ:

• Biến dạng cục bộ giữa các bánh pancake cho phép một số bánh pancake dây lỏng bị ép bởi lực điện từ ngắn mạch, trong khi một số khác bị kéo căng, dẫn đến thay đổi điện dung.

3. Ngắn mạch giữa các lượt:

• Sau khi ngắn mạch giữa các vòng quanh co, giá trị cảm ứng giảm, đường cong quang phổ thay đổi rõ rệt, biên độ tăng lên và một số đỉnh điểm cộng hưởng biến mất. Nhưng điều này là khó khăn hơn để nắm bắt, và một khi nó xảy ra, vòng dây sẽ bị đốt cháy, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng cho máy biến áp.

4. Biến dạng chuyển hướng của dây dẫn:

• Sự dịch chuyển và biến dạng xảy ra trong quá trình vận hành khi dây dài và cố định không chắc chắn. Sự dịch chuyển của dây dẫn dẫn đến sự thay đổi điện dung của hai cổng trong mạch tương đương, do đó ảnh hưởng đến đường cong phổ.

5. Biến dạng xuyên tâm:

• Khi cuộn dây chịu lực xuyên tâm, cuộn dây bên trong co lại vào trong, đường kính nhỏ hơn và độ tự cảm nhỏ hơn. Tại thời điểm này, khoảng cách giữa các cuộn dây bên trong và bên ngoài trở nên lớn hơn, điện dung của nó trở nên nhỏ hơn, đỉnh cộng hưởng trong phổ di chuyển theo hướng tần số cao và biên độ tăng lên.

6. Biến dạng xoắn trục:

• Khi khoảng cách giữa các cuộn dây của máy biến áp lớn hơn hoặc khi các thanh giằng một phần được dịch chuyển, cuộn dây, dưới tác động của lực điện từ, sẽ bị xoắn dọc theo trục thành hình chữ S. Tại thời điểm này, một số điện dung giữa bánh và điện dung đối đất bị giảm.

III. Nguy cơ biến dạng cuộn dây biến áp

1. Biến áp bị hỏng:

• Biến dạng cuộn dây có thể trực tiếp gây ra thiệt hại cho máy biến áp và không thể tiếp tục hoạt động.

2. Giảm sức mạnh cách nhiệt:

• Biến dạng quanh co có thể gây ra thiệt hại vật liệu cách nhiệt của máy biến áp hoặc thay đổi khoảng cách cách cách nhiệt, dẫn đến giảm cường độ cách nhiệt, và dưới tác động của điện áp bình thường hoặc quá điện áp lâu dài, cuối cùng có thể dẫn đến sự cố cách nhiệt.

3. Giảm độ bền cơ học:

• Sau khi cuộn dây bị biến dạng, độ bền cơ học của cuộn dây sẽ giảm ngay cả khi điều kiện cách nhiệt không bị hư hỏng. Khi bị trục trặc ngắn mạch một lần nữa, sẽ không chịu nổi động lực điện cực lớn mà xảy ra hư hỏng.

IV. Phát hiện và phòng ngừa biến dạng cuộn dây biến áp

1. Phương pháp phát hiện:

• Frequency Response Analysis (FRA): Xác định xem cuộn dây có bị biến dạng hay không bằng cách phát hiện các đặc tính đáp ứng dải tần của từng cuộn dây của máy biến áp.

• Trở kháng ngắn mạch: Xác định xem cuộn dây có bị biến dạng hay không bằng cách kiểm tra sự thay đổi cảm giác rò rỉ trong cuộn dây biến áp.

• Các phương pháp khác bao gồm phương pháp xung điện áp thấp, phương pháp thay đổi điện dung, phương pháp phát hiện siêu âm, phương pháp rung, v.v.

2. Biện pháp phòng ngừa:

• Kiểm soát chặt chẽ chất lượng sản xuất máy biến áp, đảm bảo thiết kế hợp lý và sản xuất tốt.

• Tăng cường giám sát trạng thái hoạt động của máy biến áp, kịp thời phát hiện và xử lý vấn đề biến dạng cuộn dây.

• Giảm khả năng xảy ra ngắn mạch trong thanh cái, và một khi ngắn mạch xảy ra ở phía thanh cái, bảo vệ nên loại bỏ máy biến áp cung cấp thanh cái càng sớm càng tốt.

• Đo lường phân tích phản ứng tần số của máy biến áp lớn đang hoạt động để so sánh với kết quả phân tích phản ứng tần số sau tai nạn và đánh giá hợp lý mức độ biến dạng cuộn dây của máy biến áp.