Hút chân không và nạp dầu máy biến áp là công đoạn quyết định chất lượng cách điện của máy biến áp mới lắp đặt hoặc sau đại tu. Nếu hút chân không không đủ sâu, không đủ thời gian hoặc nạp dầu sai cách, khí và ẩm còn sót lại trong giấy cách điện sẽ gây phóng điện cục bộ và làm giảm tuổi thọ thiết bị. Bài viết trình bày quy trình hút chân không và nạp dầu theo thực tế hiện trường, kèm danh mục kiểm tra cho kỹ sư giám sát.
Vì sao phải nạp dầu trong chân không
Cách điện giấy và bìa ép trong máy biến áp có cấu trúc xốp. Khi nạp dầu ở áp suất khí quyển, không khí bị giữ lại trong các mao quản và khe hẹp, tạo thành bọt khí. Dưới tác dụng của điện trường, bọt khí là vị trí khởi phát phóng điện cục bộ. Ngoài ra, trong quá trình vận chuyển và lắp ráp, bề mặt cách điện hấp thụ ẩm từ không khí. Hút chân không giúp:
- Loại bỏ không khí trong vỏ máy và trong lỗ xốp của cách điện.
- Làm bay hơi phần ẩm bề mặt hấp thụ trong thời gian lắp ráp.
- Kiểm tra độ kín của toàn bộ vỏ máy, mặt bích, gioăng trước khi nạp dầu.
Chuẩn bị trước khi hút chân không
Kiểm tra tình trạng máy khi nhận hàng
Máy biến áp lớn thường được vận chuyển không dầu, nạp khí nitơ hoặc khí khô với áp suất dư. Khi nhận hàng cần ghi lại áp suất dư, nhiệt độ và so sánh với biên bản xuất xưởng; kiểm tra bộ ghi va đập. Nếu nhà chế tạo yêu cầu, đo điểm sương khí trong vỏ để đánh giá độ ẩm cách điện. Áp suất dư mất hoàn toàn là dấu hiệu máy có thể đã nhiễm ẩm, cần báo nhà chế tạo trước khi tiếp tục.
Lắp ráp trong điều kiện kiểm soát ẩm
- Chỉ mở nắp, lắp sứ, bộ tản nhiệt vào ngày khô ráo; không làm khi mưa, sương mù.
- Thổi khí khô có điểm sương thấp (thường yêu cầu khoảng −40 °C hoặc thấp hơn) vào vỏ máy trong suốt thời gian mở để giữ áp suất dương.
- Giới hạn thời gian phơi cách điện theo hướng dẫn nhà chế tạo; thời gian cho phép giảm khi độ ẩm không khí tăng.
- Ghi nhật ký thời gian mở, độ ẩm, nhiệt độ môi trường để tính thời gian hút chân không bổ sung nếu vượt giới hạn.
Chuẩn bị thiết bị và dầu
- Trạm hút chân không hoặc máy lọc dầu chân không hai cấp có cụm hút độc lập, tốc độ hút phù hợp thể tích vỏ.
- Đồng hồ chân không loại điện tử (Pirani hoặc tương đương) lắp trực tiếp trên vỏ máy, không chỉ đọc đồng hồ tại bơm.
- Dầu mới đạt IEC 60296 được lọc sẵn trong bồn trung gian đến chỉ tiêu nạp: điện áp đánh thủng, hàm lượng nước, hàm lượng khí theo yêu cầu của nhà chế tạo và IEC 60422.
Cô lập bộ phận không chịu được chân không
Theo tài liệu nhà chế tạo, xác định các bộ phận không chịu chân không toàn phần như bình dầu phụ (bình giãn nở), một số loại bộ tản nhiệt, túi cao su hoặc màng ngăn trong bình dầu phụ, rơ le hơi, van an toàn. Bộ điều áp dưới tải có ngăn dầu riêng phải được nối ống cân bằng với thùng chính trong khi hút, tránh chênh áp làm hỏng vách ngăn.
Quy trình hút chân không
- Hút sơ bộ: khởi động bơm, theo dõi áp suất giảm dần. Kiểm tra biến dạng vỏ, tiếng rít rò khí.
- Thử kín: khi đạt khoảng vài trăm pascal, đóng van cô lập bơm, theo dõi độ tăng áp trong khoảng 30–60 phút. Tốc độ tăng áp lớn cho thấy rò rỉ hoặc ẩm đang bay hơi mạnh.
- Hút sâu: mở lại van, tiếp tục hút tới áp suất dư mục tiêu. Với máy biến áp truyền tải, mục tiêu thường nằm trong khoảng dưới 133 Pa; cấp 220–500 kV thường yêu cầu sâu hơn, vài chục pascal hoặc thấp hơn, theo chỉ dẫn nhà chế tạo.
- Duy trì chân không: sau khi đạt áp suất mục tiêu, tiếp tục hút trong thời gian quy định. Thời gian này tăng theo cấp điện áp và thời gian phơi cách điện.
Tính tốc độ rò rỉ khi thử kín
Tốc độ rò rỉ được tính theo công thức: Q = V × ΔP / Δt, trong đó V là thể tích khí trong vỏ (m³), ΔP là độ tăng áp (Pa), Δt là thời gian theo dõi (s). Ví dụ vỏ máy có thể tích 50 m³, áp suất tăng từ 100 Pa lên 160 Pa trong 30 phút: Q = 50 × 60 / 1800 ≈ 1,7 Pa·m³/s. Giá trị chấp nhận do nhà chế tạo quy định; nếu vượt, cần tìm và xử lý điểm rò trước khi nạp dầu.
Thông số tham khảo
Bảng dưới tổng hợp các giá trị thường gặp trong hướng dẫn lắp đặt; con số áp dụng cho từng máy phải theo tài liệu của nhà chế tạo và quy chuẩn nghiệm thu hiện hành.
| Cấp điện áp | Áp suất dư mục tiêu (tham khảo) | Thời gian duy trì chân không (tham khảo) | Thời gian để yên sau nạp dầu (tham khảo) |
|---|---|---|---|
| ≤ 110 kV | ≤ 133 Pa | Từ khoảng 8–12 giờ | Từ khoảng 24 giờ |
| 220 kV | ≤ 133 Pa, thường sâu hơn | Từ khoảng 24 giờ | Từ khoảng 48 giờ |
| 500 kV | Vài chục Pa trở xuống | Từ khoảng 36–48 giờ | Từ khoảng 72 giờ |
Quy trình nạp dầu chân không
- Chuẩn bị dầu: dầu trong bồn đã đạt chỉ tiêu; gia nhiệt qua máy lọc tới khoảng 50–65 °C (không vượt giới hạn nhà chế tạo).
- Nạp từ van đáy: dầu đi từ máy lọc chân không vào van đáy vỏ máy, trong khi bơm chân không vẫn tiếp tục hút ở van đỉnh.
- Kiểm soát tốc độ nạp: nạp đều, không quá nhanh để áp suất trong vỏ không tăng đột ngột và dầu không cuốn khí. Tốc độ tối đa theo hướng dẫn của nhà chế tạo.
- Dừng ở mức quy định: nạp đến khi dầu ngập lõi và cuộn dây, cách nắp một khoảng theo quy định (thường khoảng 100–200 mm) để ống hút không hút phải dầu.
- Phá chân không: dừng bơm, cho khí khô hoặc nitơ vào vỏ để về áp suất khí quyển; tuyệt đối không cho không khí ẩm vào.
- Bổ sung dầu qua bình dầu phụ: lắp lại bình dầu phụ, bổ sung dầu tới mức theo nhiệt độ; nếu bình có túi cao su, thực hiện hút chân không bình theo đúng quy trình riêng.
- Xả khí: xả khí tại các điểm cao: sứ xuyên, rơ le hơi, bộ tản nhiệt, đỉnh bơm dầu và quạt làm mát.
Tuần hoàn dầu nóng và để yên
Với máy biến áp cao áp, sau khi nạp dầu thường tiến hành tuần hoàn nóng qua máy lọc chân không: dầu ra từ van đáy, qua máy lọc, trở về từ van đỉnh (hoặc ngược lại theo chỉ dẫn), nhiệt độ dầu đầu ra máy lọc khoảng 60–70 °C, tổng lượng tuần hoàn tối thiểu khoảng ba lần thể tích dầu. Tuần hoàn nóng giúp dầu thấm đều, đồng thời sấy phần ẩm bề mặt còn lại.
Thử nghiệm dầu trước khi đóng điện
| Chỉ tiêu | Phương pháp | Ghi chú |
|---|---|---|
| Điện áp đánh thủng | IEC 60156 | Yêu cầu tăng theo cấp điện áp; với thiết bị trên 170 kV thường từ khoảng 70 kV |
| Hàm lượng nước | IEC 60814 (Karl Fischer) | Thiết bị cao áp thường yêu cầu khoảng 10 mg/kg trở xuống |
| Tổn hao điện môi tanδ ở 90 °C | IEC 60247 | So sánh với giới hạn dầu mới sau nạp theo IEC 60422 |
| Phân tích khí hòa tan | IEC 60567 / IEC 60599 | Mẫu mốc để so sánh khi vận hành |
Danh mục kiểm tra cho kỹ sư giám sát
- Biên bản áp suất khí vận chuyển, điểm sương khi nhận hàng.
- Nhật ký thời gian mở vỏ, độ ẩm, nhiệt độ môi trường.
- Danh sách bộ phận đã cô lập, ống cân bằng bộ điều áp dưới tải.
- Kết quả thử kín, áp suất đạt được và thời gian duy trì.
- Chất lượng dầu trong bồn trước khi nạp.
- Thời gian tuần hoàn nóng, thời gian để yên, số lần xả khí.
- Kết quả thí nghiệm dầu trước khi đóng điện.
Câu hỏi thường gặp
Có thể dùng đồng hồ tại bơm để xác định độ chân không không?
Không nên. Tổn thất trên đường ống khiến áp suất tại vỏ máy cao hơn tại bơm. Đồng hồ phải lắp trên vỏ máy, ở vị trí xa đường hút.
Nếu mất điện giữa chừng khi đang hút chân không thì sao?
Cần có van một chiều hoặc van điện từ tự đóng để dầu bơm và không khí không bị hút ngược vào vỏ máy. Khi có điện lại, kiểm tra và hút tiếp; thời gian duy trì thường phải tính lại theo hướng dẫn nhà chế tạo.
Máy biến áp phân phối có cần nạp dầu chân không không?
Máy biến áp phân phối thường được nạp dầu chân không tại nhà máy. Khi sửa chữa tại hiện trường, nạp dầu chân không vẫn được khuyến nghị để đảm bảo chất lượng, nhất là với máy kiểu kín.
Vì sao phải để yên sau khi nạp dầu?
Để bọt khí nhỏ còn lại trong cách điện và dầu thoát ra hết, đồng thời dầu thấm đều vào giấy. Đóng điện sớm có thể gây phóng điện cục bộ hoặc tác động rơ le hơi.
Thiết bị Trường Phát cung cấp giải pháp hút chân không và nạp dầu
Thiết bị Trường Phát cung cấp máy lọc dầu máy biến áp chân không hai cấp, trạm hút chân không, máy tạo khí khô các dòng TOP, NSH, ZANYO, HOPU, Zhongneng, Enervac, phục vụ lắp đặt và đại tu máy biến áp đến 500 kV. Chúng tôi tư vấn chọn model theo thể tích vỏ, khối lượng dầu và yêu cầu nghiệm thu, đồng thời hỗ trợ kỹ thuật tại hiện trường. Liên hệ Hotline/Zalo 0837 211 855.
