Giám sát nhiệt độ của máy biến áp khô và máy biến áp ngâm dầu

I. Giám sát nhiệt độ của máy biến áp khô

1. Điểm giám sát trọng điểm

• Nhiệt độ cuộn dây: Cuộn dây của máy biến áp khô là nguồn sinh nhiệt chính (nhiệt sinh ra từ tổn thất đồng hoặc tổn thất nhôm), đồng thời lớp cách điện của cuộn dây chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiệt độ, do đó đây là yếu tố trọng tâm trong quá trình giám sát.
• Nhiệt độ lõi sắt: Lõi sắt sinh nhiệt do tổn hao từ trễ và tổn hao dòng xoáy; nhiệt độ của nó thường thấp hơn một chút so với cuộn dây, nhưng trong trường hợp bất thường (chẳng hạn như khi lõi sắt bị nối đất ở nhiều điểm), nó có thể bị quá nhiệt và cần được giám sát bổ sung.
• Nhiệt độ môi trường: Máy biến áp khô dựa vào không khí để tản nhiệt, do đó nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả tản nhiệt (ví dụ: môi trường nhiệt độ cao sẽ làm tăng nhiệt độ cuộn dây), vì vậy cần được xem xét làm tiêu chuẩn tham chiếu.

2. Phương pháp giám sát

• Đo trực tiếp (được khuyến nghị)：
  Trong quá trình sản xuất cuộn dây,Cảm biến điện trở bạch kim (Pt100) Được lắp đặt sẵn bên trong cuộn dây (thường là tại các điểm nóng của cuộn dây ba pha), cảm biến này thu thập trực tiếp nhiệt độ thực tế của cuộn dây. Cảm biến Pt100 có độ chính xác cao (độ sai số ±0,1°C) và độ ổn định tốt, là lựa chọn hàng đầu cho việc giám sát nhiệt độ của máy biến áp khô.
• Giám sát gián tiếp：
  Đối với máy biến áp khô không được lắp sẵn cảm biến, có thể thực hiện thông quaMáy đo nhiệt độ hồng ngoạiĐo nhiệt độ bề mặt cuộn dây mà không cần tiếp xúc (cần lưu ý rằng nhiệt độ bề mặt thấp hơn nhiệt độ điểm nóng bên trong, sai số khoảng 5–10°C), hoặc ước tính bằng cách “cộng nhiệt độ môi trường với dòng điện cuộn dây để tính toán sự tăng nhiệt” (độ chính xác thấp, chỉ dùng cho việc giám sát tạm thời).

3. Giới hạn nhiệt độ (chỉ số an toàn cốt lõi)

Chú thích: “Giới hạn tăng nhiệt độ” là chênh lệch giữa nhiệt độ cuộn dây và nhiệt độ môi trường (lấy 40°C làm mốc tham chiếu); việc vượt quá giới hạn này sẽ làm gia tăng tốc độ lão hóa của lớp cách điện.

4. Hệ thống giám sát và chức năng bảo vệ

• Bộ điều khiển nhiệt độ nhận tín hiệu từ cảm biến Pt100, hiển thị nhiệt độ cuộn dây theo thời gian thực và được tích hợp sẵn chức năng bảo vệ:
  • Cảnh báo quá nhiệt: Khi nhiệt độ đạt đến “ngưỡng cảnh báo” (ví dụ: mức F được đặt là 130°C), hệ thống sẽ kích hoạt cảnh báo bằng âm thanh và ánh sáng để nhắc nhở nhân viên vận hành và bảo trì tiến hành kiểm tra;
  • Ngắt mạch do quá nhiệt: Khi nhiệt độ đạt đến “ngưỡng ngắt mạch” (ví dụ: cấp F được đặt ở 150°C), hệ thống sẽ phát tín hiệu ngắt mạch, ngắt nguồn điện của máy biến áp để tránh làm cháy lớp cách điện.
• Đối với máy biến áp khô làm mát bằng gió cưỡng bức, bộ điều khiển nhiệt độ sẽ tự động bật/tắt tùy theo nhiệt độQuạt làm mát(Ví dụ: khởi động khi nhiệt độ vượt quá 100°C và ngừng hoạt động khi nhiệt độ dưới 80°C), giúp tăng cường tản nhiệt.

5. Những điểm chính trong việc giám sát và bảo trì

• Hãy hiệu chuẩn cảm biến Pt100 định kỳ (1 lần/năm) để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo;
• Kiểm tra xem cảm biến có tiếp xúc chặt chẽ với cuộn dây hay không (nếu lỏng lẻo sẽ dẫn đến giá trị đo thấp hơn);
• Làm sạch bề mặt cuộn dây (bụi bám tích tụ sẽ cản trở quá trình tản nhiệt, dẫn đến nhiệt độ hiển thị cao hơn thực tế);
• Kiểm tra chức năng báo động và ngắt mạch của bộ điều khiển nhiệt độ (thông qua thử nghiệm tín hiệu mô phỏng).

II. Giám sát nhiệt độ của máy biến áp ngâm dầu

1. Điểm giám sát trọng điểm

• Nhiệt độ dầu ở tầng trên cùng: Khi dầu cách điện bị gia nhiệt, nó sẽ tạo ra hiện tượng đối lưu hướng lên trên; nhiệt độ của lớp dầu trên cùng là nhiệt độ cao nhất trong dầu, phản ánh trực tiếp tình trạng tản nhiệt tổng thể của máy biến áp và là điểm giám sát quan trọng nhất.
• Nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây: Nhiệt độ cao nhất bên trong cuộn dây (cao hơn nhiệt độ dầu ở lớp trên cùng từ 5–15°C, tùy thuộc vào phương pháp làm mát) là yếu tố trực tiếp gây lão hóa cách điện (giới hạn nhiệt độ điểm nóng của giấy cách điện trong máy biến áp ngâm dầu là 105°C).
• Nhiệt độ dầu ở đáy: Giúp xác định xem quá trình tuần hoàn dầu có hoạt động bình thường hay không (khi hoạt động bình thường, chênh lệch nhiệt độ giữa lớp trên cùng và lớp dưới cùng khoảng 10–20°C; nếu chênh lệch nhiệt độ quá nhỏ, có thể do hệ thống tuần hoàn gặp sự cố).

2. Phương pháp giám sát

• Đo nhiệt độ dầu：
  Lắp đặt ở phần trên cùng của bình xăng (cách mặt xăng trên cùng 10–20 cm)Cảm biến nhiệt độ, các loại thường gặp bao gồm:
  • Nhiệt kế giãn nở (thủy ngân / cồn, đọc trực tiếp, dùng để giám sát tại chỗ);
  • Cảm biến nhiệt độ bằng bạch kim (Pt100) hoặc cặp nhiệt điện (dùng để truyền tín hiệu từ xa đến hệ thống giám sát, độ chính xác ±0,5°C).
• Tính toán nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây：
  Khi không thể đo trực tiếp, hãy tính toán gián tiếp dựa trên “nhiệt độ dầu ở lớp trên cùng + sự tăng nhiệt bổ sung do dòng điện cuộn dây”:
  Nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây = Nhiệt độ dầu ở lớp trên cùng + (Độ tăng nhiệt tại điểm nóng ở dòng điện định mức) × (Dòng điện thực tế / Dòng điện định mức)²
  (Ghi chú: Mức tăng nhiệt độ tại điểm nóng khi hoạt động ở dòng điện định mức thường là 10–15°C, theo thông tin do nhà sản xuất cung cấp).

3. Giới hạn nhiệt độ (chỉ số an toàn cốt lõi)

• Nhiệt độ dầu ở tầng trên cùng: Trong điều kiện hoạt động bình thường, nhiệt độ không vượt quá 85°C (lúc này nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây khoảng 95–100°C); trong thời gian ngắn, nhiệt độ tối đa không vượt quá 95°C (nhiệt độ điểm nóng ≤ 105°C);
• Nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây: Nhiệt độ tối đa cho phép là 105°C (nếu vượt quá nhiệt độ này, tốc độ lão hóa của giấy cách điện sẽ tăng đột ngột và tuổi thọ sẽ giảm đáng kể);
• Nhiệt độ môi trường: Lấy 40°C làm mốc tham chiếu (khi nhiệt độ vượt quá 40°C, cần giảm tải để hạn chế nhiệt độ dầu).

4. Hệ thống giám sát và chức năng bảo vệ

• Bộ điều khiển nhiệt độ dầu: Theo dõi nhiệt độ dầu ở tầng trên cùng, thiết lập hai cấp độ bảo vệ:
  • Cảnh báo: Báo động khi nhiệt độ dầu đạt 80°C (cảnh báo khả năng tản nhiệt không đủ);
  • Ngắt mạch: Ngắt mạch khi nhiệt độ dầu đạt 90°C (để tránh nhiệt độ tại điểm nóng vượt quá 105°C).
• Bộ điều khiển mô phỏng nhiệt độ cuộn dây: Thu thập dữ liệu dòng điện cuộn dây thông qua biến dòng điện, kết hợp với nhiệt độ dầu ở lớp trên cùng để tính toán nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây, từ đó cung cấp các chức năng cảnh báo và ngắt mạch tương tự như bộ điều khiển nhiệt độ dầu (phản ánh chính xác hơn tình trạng thực tế của cuộn dây).
• Đối với máy biến áp tuần hoàn dầu cưỡng bức, cần phải theo dõi tình trạng hoạt động của bơm dầu và quạt tản nhiệt (sự cố có thể dẫn đến nhiệt độ dầu tăng đột ngột).

5. Những điểm chính trong việc giám sát và bảo trì

• Thường xuyên kiểm tra xem cảm biến nhiệt độ dầu có bị rò rỉ dầu hay không (cảm biến ngâm dầu có thể bị rò rỉ do gioăng bị hỏng);
• Hiệu chuẩn thiết bị đo nhiệt độ (1 lần/năm), đảm bảo sai số đo nhiệt độ dầu ở tầng trên cùng ≤2℃;
• Kiểm tra mức dầu (mức dầu quá thấp sẽ làm giảm diện tích tản nhiệt, dẫn đến nhiệt độ dầu tăng cao) và chất lượng dầu (dầu bị xuống cấp sẽ làm giảm hiệu quả tản nhiệt);
• Kiểm tra chức năng liên động của hệ thống làm mát (bơm dầu, quạt) (ví dụ: tự động khởi động khi nhiệt độ dầu đạt 60°C).

3. Sự khác biệt cốt lõi giữa việc giám sát nhiệt độ của máy biến áp khô và máy biến áp ngâm dầu

Tóm tắt