Có những loại phóng điện cục bộ nào ở máy biến áp? Giải thích về phóng điện bên trong, phóng điện bề mặt và phóng điện vầng hào quang

• Phóng điện bên trong: Xảy ra trong các khe hở hoặc tạp chất bên trong vật liệu cách điện, đây là loại phóng điện cục bộ phổ biến nhất. Hiện tượng phóng điện phân bố đều trong cả nửa chu kỳ dương và âm, phổ PRPD có đặc điểm phân bố hình elip đối xứng
• Phóng điện bề mặt: Xảy ra dọc theo bề mặt tiếp giáp giữa vật liệu cách điện và dầu, mức độ nguy hại cao hơn so với hiện tượng phóng điện bên trong, bởi vì dòng điện phóng điện sẽ liên tục ăn mòn bề mặt cách điện và tạo ra các vết cacbon hóa
• Phóng điện corona: Hiện tượng phóng điện do sự tập trung của điện trường tại các đầu nhọn hoặc góc nhọn của kim loại, xuất hiện gần mức đỉnh của điện áp tần số công nghiệp, là dấu hiệu cho thấy có khuyết điểm trong thiết kế điện trường
• Phóng điện lơ lửng: Xảy ra trên các bộ phận kim loại không được nối đất tốt, năng lượng phóng điện lớn, mức độ nguy hiểm cao nhất; đặc điểm phổ là tín hiệu mạnh tập trung trong khoảng pha cụ thể

1. Bốn loại phóng điện cục bộ cơ bản

2. Các đặc điểm chi tiết của các loại phóng điện

2.1 Phóng điện cục bộ bên trong — Hình thức phóng điện cục bộ phổ biến nhất

Hiện tượng phóng điện bên trong xảy ra xung quanh các khe hở khí nhỏ hoặc tạp chất bên trong vật liệu cách điện. Do hằng số điện môi của khí thấp hơn vật liệu cách điện xung quanh, nên điện trường tập trung tại các khe hở khí; khi cường độ điện trường vượt quá cường độ điện trường phá vỡ của khe hở khí, hiện tượng phóng điện sẽ xảy ra. Đặc điểm của phóng điện bên trong là: lượng phóng điện thường không lớn, tốc độ phát triển chậm và xuất hiện đối xứng trong nửa chu kỳ dương và âm. Phóng điện bên trong tồn tại lâu dài sẽ làm cho khe hở khí dần mở rộng, cuối cùng có thể xuyên qua toàn bộ lớp cách điện.

2.2 Phóng điện bề mặt — Phóng điện ăn mòn bề mặt cách điện

Phóng điện bề mặt phát triển dọc theo bề mặt vật liệu cách điện, là dạng nâng cao của phóng điện bên trong. Khi đường dẫn cacbon hóa do phóng điện bên trong tạo ra lan rộng đến bề mặt cách điện, nó sẽ chuyển thành phóng điện bề mặt. Phóng điện bề mặt gây ra mức độ hủy hoại đối với tấm giấy cách điện lớn hơn nhiều so với phóng điện bên trong — nhiệt độ cao của đường dẫn phóng điện sẽ để lại vết cacbon hóa vĩnh viễn trên bề mặt cách điện (vết phóng điện dạng cành cây), làm giảm liên tục độ bền cách điện.

2.3 Phóng điện corona — Những lưu ý trong thiết kế trường điện

Hiện tượng phóng điện corona xảy ra tại các đỉnh nhọn hoặc mép sắc trên bề mặt của dây dẫn kim loại, do điện trường tập trung rất cao tại những vị trí này. Bản thân năng lượng của hiện tượng phóng điện corona không cao và không gây ra nguy hại trực tiếp đáng kể cho lớp cách điện trong thời gian ngắn, nhưng đây là một tín hiệu quan trọng cho thấy có khuyết điểm trong thiết kế — cho thấy bên trong máy biến áp tồn tại vấn đề tập trung điện trường. Hiện tượng phóng điện corona kéo dài còn tạo ra ozone và oxit nitơ, làm gia tăng quá trình lão hóa của dầu cách điện và vật liệu cách điện.

2.4 Phóng điện lơ lửng — Hình thức phóng điện cục bộ nguy hiểm nhất

Khi các bộ phận kim loại bên trong máy biến áp (như kẹp, vòng chắn, bu lông, v.v.) không được nối đất tốt do bị lỏng hoặc lắp đặt cẩu thả, các bộ phận này sẽ trở thành các vật thể có điện thế lơ lửng. Dưới tác động của điện trường xoay chiều, hiện tượng phóng điện sẽ xảy ra giữa các vật thể có điện thế lơ lửng và các bộ phận nối đất lân cận. Mức năng lượng của hiện tượng phóng điện lơ lửng cao hơn đáng kể so với ba loại còn lại, có xu hướng nhanh chóng phát triển thành phóng điện hồ quang, đây là tình huống khẩn cấp cần phải ngừng vận hành ngay lập tức để xử lý.

3. Làm thế nào để phân biệt các loại phóng điện dựa trên các đặc điểm?

3.1 Đặc điểm phân bố pha

Các loại phóng điện khác nhau có sự khác biệt đáng kể về phân bố pha trên chu kỳ tần số công nghiệp. Phóng điện bên trong phân bố ở cả hai góc phần tư thứ nhất và thứ ba của nửa chu kỳ dương và âm; phóng điện vầng hào quang tập trung gần đỉnh điện áp; còn phóng điện lơ lửng tập trung trong một khoảng pha cụ thể. Phân bố pha là cơ sở chính để xác định loại phóng điện trên đồ thị PRPD.

3.2 Đặc trưng về biên độ và tần suất lặp lại

Điện áp phóng điện corona có biên độ thấp nhưng tần suất lặp lại cao — xảy ra gần đỉnh của mỗi chu kỳ tần số công nghiệp. Điện áp phóng điện lơ lửng có biên độ cao nhưng tần suất lặp lại có thể thấp hơn — tùy thuộc vào hằng số thời gian sạc và xả của vật thể lơ lửng. Biên độ và tần suất lặp lại của phóng điện bên trong nằm giữa hai loại trên và dần dần thay đổi theo thời gian.

3.3 Đặc điểm diễn biến của xu hướng

Phóng điện bên trong và phóng điện dọc bề mặt thường diễn ra theo quá trình dần dần, thể hiện qua xu hướng gia tăng dần về cường độ hoặc tần suất phóng điện. Phóng điện lơ lửng có thể xuất hiện đột ngột (do các bộ phận bị lỏng hoặc va đập trong quá trình vận chuyển), và cần phải hết sức cảnh giác ngay khi hiện tượng này xuất hiện. Phóng điện vầng hào quang chịu ảnh hưởng lớn từ sự biến đổi điện áp, và có thể trở nên rõ rệt hơn trong các giai đoạn vận hành ở mức điện áp cao.

4. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

4.1 Hỏi: Làm thế nào để nhanh chóng phân biệt giữa phóng điện bên trong và phóng điện corona?

Trả lời: Hãy xem phân bố pha trên đồ thị PRPD. Hiện tượng phóng điện vòng cung tập trung quanh các giá trị đỉnh của điện áp tần số công nghiệp (khoảng 90° và 270°), với sự bất đối xứng giữa nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm. Phân bố của hiện tượng phóng điện bên trong tương đối đồng đều giữa nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm. Đây là phương pháp phân biệt trực quan nhất.

4.2 Câu hỏi: Thông thường phải mất bao lâu để hiện tượng phóng điện bề mặt phát triển thành hiện tượng đứt mạch?

Trả lời: Không có thời gian biểu cố định, điều này phụ thuộc vào cường độ phóng điện, loại vật liệu cách điện và môi trường hoạt động. Dưới tác động của hiện tượng phóng điện bề mặt liên tục với cường độ cao, tấm bìa cách điện có thể tiến triển từ hiện tượng cacbon hóa cục bộ đến hiện tượng đứt mạch xuyên suốt trong vòng vài tháng đến một hoặc hai năm. Do đó, ngay khi xác định được hiện tượng phóng điện bề mặt có xu hướng phát triển, không nên trì hoãn việc bảo dưỡng.

4.3 Hỏi: Có dễ nhầm lẫn giữa hiện tượng phóng điện lơ lửng và hiện tượng phóng điện bên trong trên tín hiệu không?

Trả lời: Không dễ nhầm lẫn. Biên độ phóng điện của hiện tượng phóng điện lơ lửng thường lớn hơn nhiều so với phóng điện bên trong, và phân bố pha tập trung trong một khoảng nhất định. Nếu trên đồ thị PRPD xuất hiện tín hiệu có biên độ lớn và phân bố pha hẹp, nhận định đầu tiên nên là hiện tượng phóng điện lơ lửng.

4.4 Câu hỏi: Thông thường có cần xử lý hiện tượng phóng điện corona không?

Trả lời: Hiện tượng phóng điện corona nhẹ có thể tiếp tục diễn ra trong thời gian ngắn, nhưng cần được ghi chép lại và đưa vào kế hoạch bảo dưỡng. Nếu cường độ phóng điện corona tiếp tục tăng hoặc kèm theo các loại phóng điện khác, cần phải kiểm tra và khắc phục ngay lập tức. Hiện tượng phóng điện corona có thể làm gia tăng tốc độ suy giảm chất lượng dầu cách điện; nếu không được xử lý trong thời gian dài, điều này sẽ ảnh hưởng đến mức độ cách điện tổng thể của máy biến áp.

4.5 Câu hỏi: Trong phân tích sắc ký dầu phát hiện thấy acetylen và hệ thống giám sát phóng điện cục bộ ghi nhận hiện tượng phóng điện, thứ tự xảy ra của hai hiện tượng này là như thế nào?

Trả lời: Hệ thống giám sát phóng điện cục bộ sẽ phát hiện tín hiệu phóng điện sớm hơn so với phương pháp phân tích sắc ký dầu. Khi acetylene xuất hiện trong dầu, hiện tượng phóng điện đã đạt đến một mức năng lượng nhất định. Do đó, hệ thống giám sát phóng điện cục bộ có thể cung cấp thời gian cảnh báo sớm hơn so với phương pháp phân tích sắc ký dầu đối với các sự cố liên quan đến phóng điện.

5. Tóm tắt

Việc hiểu rõ các loại và đặc điểm của phóng điện cục bộ là nền tảng để phân tích chính xác dữ liệu giám sát phóng điện cục bộ. Các loại phóng điện khác nhau đòi hỏi các chiến lược ứng phó khác nhau — phóng điện vòm có thể được xử lý trong quá trình bảo trì định kỳ, phóng điện bề mặt cần được theo dõi chặt chẽ, còn phóng điện lơ lửng cần được xử lý ngay lập tức. Hệ thống giám sát phóng điện cục bộ tự động nhận diện loại phóng điện thông qua biểu đồ PRPD, cung cấp cơ sở đánh giá chính xác cho nhân viên vận hành và bảo trì.

Lưu ý: Nội dung bài viết này chỉ mang tính chất trao đổi kỹ thuật và tham khảo, không cấu thành bất kỳ cam kết mua bán hay đề nghị hợp đồng nào. Các thông số kỹ thuật sản phẩm, phương án cấu hình và giá cả sẽ được xác định theo hợp đồng và thỏa thuận kỹ thuật đã ký kết. Các dữ liệu kỹ thuật và trường hợp điển hình được đề cập trong bài viết đều lấy từ các nguồn thông tin công khai và thực tiễn công trình; mọi thay đổi sẽ không được thông báo riêng.

Quý khách cần hỗ trợ kỹ thuật về giám sát trực tuyến hiện tượng phóng điện cục bộ ở máy biến áp? Hãy liên hệ với Yinnotongda để được cung cấp dịch vụ chẩn đoán và phân tích hiện tượng phóng điện cục bộ chuyên nghiệp. Đường dây nóng: 13959168359 (cũng là số WeChat).