Thử nghiệm tỷ lệ vòng dây máy biến áp: Quy trình, Tính toán và Kết quả

A Kiểm tra tỷ số biến áp kiểm tra xem mối quan hệ đo được giữa các cuộn dây của máy biến áp có khớp với thiết kế và kết nối trên nhãn mác hay không. Bộ thiết bị thử nghiệm cấp một điện áp xoay chiều thấp có kiểm soát vào một cuộn dây, đo điện áp cảm ứng trên cuộn dây khác, và ghi nhận tỷ số, quan hệ pha, và thường là dòng điện kích thích. Phép thử này có thể phát hiện vị trí nấc phân áp không chính xác, lỗi kết nối, hở mạch, và một số khiếm khuyết của cuộn dây, nhưng bản thân nó không thể chuẩn đoán được mọi vấn đề bên trong. Máy biến áp phải được cách ly, ngắt điện, xả điện, và được kiểm tra bởi nhân viên có chuyên môn bằng quy trình đã được phê duyệt dành riêng cho thiết bị đó.

Kiểm tra tỷ số biến áp xác định điều gì

Mối quan hệ điện áp cơ bản của một máy biến áp lý tưởng tuân theo mối quan hệ vòng dây:

V_H / V_L = N_H / N_L

Ở đây, V là điện áp và N là số vòng dây; H và L xác định các cuộn dây điện áp cao hơn và thấp hơn. Một thiết bị hiện trường không đếm số vòng dây. Nó đo tỷ số điện áp dưới một kích thích thử nghiệm nhỏ và so sánh kết quả với tỷ số dự kiến từ điện áp trên nhãn máy, vị trí đầu phân áp, cấu hình cuộn dây và nhóm véc-tơ.

Thử nghiệm này có giá trị trong quá trình nghiệm thu tại nhà máy, vận hành thử, kiểm tra sau vận chuyển, khắc phục sự cố và bảo dưỡng theo tình trạng. Kiểm tra tỷ số có thể giúp xác định mối quan hệ cuộn dây đã thay đổi bằng cách so sánh kết quả thực tế tại hiện trường với dữ liệu trên nhãn máy, dữ liệu nhà máy và dữ liệu trước đó. Kết quả nên được diễn giải cùng với các bằng chứng khác, không được sử dụng như một kết luận độc lập.

Khi các nhóm dự án sử dụng kiểm thử TTR

Kết quả cơ sở được thực hiện trước khi cấp điện cung cấp cho chủ sở hữu một tài liệu tham khảo để so sánh trong tương lai. Việc kiểm tra đặc biệt hữu ích sau khi giao hàng vì tác động va đập, các kết nối lỏng lẻo bên trong hoặc việc đấu nối lại sai ở bên ngoài có thể không rõ ràng trong quá trình kiểm tra bằng mắt. Thử nghiệm này cũng thường được bao gồm sau khi đại tu, công việc sửa chữa bộ đổi nấc, tác động của hệ thống bảo vệ, hoặc một sự kiện bất thường.

Đối với một máy biến áp mới, biên bản thử nghiệm cần xác định số sê-ri, thiết bị thử nghiệm, trạng thái hiệu chuẩn, nhiệt độ cuộn dây hoặc điều kiện môi trường xung quanh khi có liên quan, điện áp thử nghiệm, vị trí nấc điện áp, chế độ đấu nối, tỷ số đo được, tỷ số dự kiến, độ lệch, dòng điện kích thích, và kết quả góc pha hoặc tổ đấu dây. Biên bản đó hữu ích hơn một tuyên bố “đạt” đơn thuần vì nó hỗ trợ soการ sánh xu hướng và đánh giá kỹ thuật.

Thông tin cần thiết trước khi kết nối bộ thử nghiệm

Bắt đầu với các tài liệu máy biến áp đã được phê duyệt thay vì phỏng đoán từ các vị trí cực đầu cuối. Lấy ảnh chụp nhãn thông số, sơ đồ một sợi, sơ đồ dây quấn, nhóm đấu nối vector, điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp, tần số, các đầu phân áp có sẵn, bố trí điểm trung tính và báo cáo thử nghiệm của nhà sản xuất. Xác nhận xem thiết bị là thiết kế hai cuộn dây, ba cuộn dây, máy biến áp tự ngẫu, một pha hay ba pha.

Vị trí nấc phân áp rất quan trọng. Bộ đổi nấc không tải hoặc có tải làm thay đổi có chủ ý tỷ số vòng dây hiệu dụng. Kết quả được so sánh với tham chiếu nấc sai có thể trông giống như bị lỗi ngay cả khi máy biến áp vẫn hoạt động tốt. Hãy ghi lại cả chỉ thị cơ học và vị trí điện có sẵn trong quy trình kiểm tra.

Các kết nối ba pha cũng ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha. Tam giác, sao, zic-zac và độ dịch pha không thể bị bỏ qua. Các thiết bị kiểm tra ba pha hiện đại có thể đánh giá các pha và mối quan hệ véc-tơ một cách tự động, nhưng người vận hành vẫn phải nhập đúng cấu hình. Đối với quy ước đánh dấu đầu cực và kết nối, hãy tham khảo IEEE C57.12.70. Tiêu chuẩn hợp đồng áp dụng và dữ liệu của nhà sản xuất quyết định quyết định nghiệm thu thực tế.

Quy trình kiểm tra tỷ số biến áp an toàn

Tổng quan này dùng để lập kế hoạch và xem xét, không thay thế cho một phương pháp thi công được phê duyệt. Việc kiểm tra phải được thực hiện bởi nhân viên có chuyên môn trong khuôn khổ chương trình an toàn điện của công trường.

1. Xác định và cô lập máy biến áp. Xác minh tài sản chính xác và tất cả các nguồn khả dĩ, bao gồm dòng điện ngược từ hệ thống thứ cấp, cuộn dây thứ ba, dịch vụ trạm, máy phát điện và cáp được kết nối.
2. Thiết lập tình trạng làm việc an toàn về điện. Áp dụng quy trình khóa/gắn thẻ (lockout/tagout) của cơ sở, xác minh không có điện bằng một dụng cụ phù hợp, xả năng lượng tích trữ và lắp đặt các thiết bị nối đất bảo vệ theo yêu cầu của quy trình đã được phê duyệt. OSHA hướng dẫn kiểm soát năng lượng nguy hiểm giải thích cơ sở của các chương trình khóa và gắn thẻ (lockout/tagout).
3. Kiểm tra và lập tài liệu. Lưu ý tình trạng đầu cực, sự nhiễm bẩn, hư hỏng, tình trạng nối đất, chỉ báo nấc phân áp và thông tin trên nhãn thiết bị. Không tiến hành tiếp nếu danh tính hoặc kết nối của thiết bị không rõ ràng.
4. Ngắt các mạch điện khi cần thiết. Cáp đã kết nối, thiết bị chống sét, máy biến áp đo lường hoặc các thành phần khác có thể ảnh hưởng đến quá trình thiết lập hoặc làm cho thiết bị phải chịu điện áp thử nghiệm không mong muốn. Hãy làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất và bộ thiết bị thử nghiệm.
5. Kết nối các đầu dây với các cuộn dây được chỉ định. Giữ các dây dẫn gọn gàng, an toàn và tránh xa kim loại nối đất. Xác nhận nhãn pha trước khi cấp điện áp thử nghiệm.
6. Chọn cấu hình đối tượng kiểm thử chính xác. Nhập điện áp định mức, đấu nối dây cuốn, nhóm véc-tơ, tần số, số pha và vị trí nấc phân áp. Cài đặt sai sẽ dẫn đến kết quả sai lệch.
7. Chạy chuỗi cho mọi lần chạm cần thiết. Quan sát tỷ số, độ lệch, dòng điện kích thích và quan hệ pha. Dừng lại nếu các chỉ số không ổn định hoặc không phù hợp với sơ đồ đấu dây dự kiến.
8. Lưu kết quả thô và khôi phục biến đổi. Tháo bỏ các dây dẫn thử nghiệm, khôi phục các kết nối tạm thời và các điểm rẽ về trạng thái đã được phê duyệt, tiến hành kiểm tra độc lập, và cập nhật biên bản chạy thử.

Cách tính độ lệch tỷ lệ

Nhiều thiết bị tự động tính toán độ lệch. Để kiểm tra kỹ thuật:

Độ lệch (%) = (Tỷ lệ đo được − Tỷ lệ dự kiến) / Tỷ lệ dự kiến × 100

Giả sử tỷ lệ kỳ vọng cho vị trí vạch chọn là 20,000 và thiết bị đo báo giá trị 20,060. Độ lệch được tính như sau: (20,060 − 20,000) / 20,000 × 100 = 0,30%. Việc tính toán này bản thân nó không quyết định việc chấp nhận hay không. Tỷ lệ dự kiến chính xác phải phản ánh kết nối cuộn dây và vị trí vạch chia thực tế, và kết quả phải được đánh giá dựa trên tiêu chuẩn áp dụng, giới hạn của nhà sản xuất, báo cáo của nhà máy, độ không chắc chắn của thiết bị đo và thông số kỹ thuật của dự án.

Phiên bản hiện tại của IEEE C57.152 mô tả việc thử nghiệm chẩn đoán hiện trường đối với máy biến áp điện ngâm chất lỏng và nhấn mạnh việc giải thích kết hợp các kết quả chẩn đoán. Máy biến áp khô và máy biến áp đặc biệt có thể tuân theo các tiêu chuẩn và quy trình của nhà sản xuất khác nhau.

Giải mã các mẫu thay vì chỉ một con số

Độ lệch tương tự trên tất cả các pha

Độ lệch nhất quán có thể chỉ ra tỷ lệ kỳ vọng sai, tham chiếu vòi sai, lỗi nhập dữ liệu hoặc sự cố kết nối có hệ thống. Hãy xác nhận lại các điện áp trên nhãn thông số và xem phần mềm yêu cầu giá trị dây-dây hay giá trị pha trước khi kết luận có lỗi bên trong.

Một pha khác với những pha còn lại

Sự khác biệt theo từng pha rất đáng được điều tra. Các nguyên nhân có thể bao gồm tiếp xúc đầu dây kém, dán nhãn nhầm các cực, kết nối cuộn dây bị hở hoặc bị hỏng, sự cố tiếp xúc của bộ đổi nấc, hoặc cuộn dây bị hỏng. Chỉ lặp lại phép thử sau khi kiểm tra lại thiết lập; không cấp điện nhiều lần cho một mạch thử nghiệm đáng ngờ khi chưa hiểu rõ điểm bất thường.

Tỷ lệ thay đổi bất thường giữa các lần nhấn

Sự tiến triển mượt mà, dự kiến thường được kỳ vọng qua các vị trí nấc phân áp. Sự gián đoạn có thể cho thấy chỉ thị cơ khí không chính xác, sự cố kết nối hoặc vấn đề về bộ đổi nấc. Hãy so sánh trình tự với dữ liệu nhà máy và sơ đồ bộ đổi nấc.

Dòng điện kích thích bất thường

Dòng điện kích thích nhạy cảm với điện áp thử nghiệm, cách đấu nối, tình trạng lõi thép, từ dư và phương pháp đo của thiết bị. Nó có thể hỗ trợ chẩn đoán, nhưng không nên giải thích kết quả mà không so sánh pha, đối chiếu với các kết quả đo trước đó và hướng dẫn của thiết bị thử nghiệm.

Các lỗi phổ biến trong kiểm thử

• So sánh kết quả thực tế tại hiện trường với tỷ số danh định thay vì tỷ số kỳ vọng cho nấc phân áp thực tế.
• Nhập sai nhóm véc-tơ hoặc đấu nối dây quấn.
• Để các mạch điện bên ngoài kết nối mà không kiểm tra ảnh hưởng của chúng.
• Sử dụng các mối nối chì kém chất lượng, bị nhiễm bẩn hoặc dán nhãn sai.
• Chỉ ghi nhận nhãn đạt/không đạt và làm mất dữ liệu thô theo từng giai đoạn.
• Áp dụng một dung sai phổ quát cho mọi máy biến áp và mọi mục đích kiểm tra.
• Xem kết quả TTR đạt yêu cầu là bằng chứng cho thấy cách điện, lõi thép, sứ xuyên và tất cả các bộ phận cơ khí đều ở trạng thái tốt.

Cách TTR phù hợp với quá trình chạy thử máy biến áp

Thử nghiệm tỷ số là một phần của gói nghiệm thu phối hợp. Phạm vi cuối cùng có thể bao gồm điện trở cách điện, điện trở cuộn dây, dòng điện kích thích, hệ số công suất hoặc hệ số tổn thất điện năng, kiểm tra nối đất lõi, thử nghiệm dầu đối với các thiết bị ngâm dầu, kiểm tra chức năng của hệ thống cảnh báo và làm mát, thử nghiệm bảo vệ, và kiểm tra xác nhận hệ thống nối đất và thứ tự pha. Tổ hợp chính xác phụ thuộc vào loại máy biến áp, cấp điện áp, hợp đồng, tiêu chuẩn áp dụng và hướng dẫn của nhà sản xuất.

Các đội ngũ mua sắm có thể giảm thiểu sự bất định tại công trường bằng cách yêu cầu kết quả tỉ lệ nhà máy cho mọi đầu phân áp và đảm bảo rằng nhãn thông số, nhóm vectơ và sơ đồ đấu nối được phê duyệt trước khi giao hàng. Hướng dẫn của Shenheng về các thông số định mức trên nhãn máy biến áp giúp các nhóm xác định thông tin cần thiết để so sánh, trong khi bài viết về trở kháng máy biến áp và vận hành song song giải thích một tham số riêng biệt mà TTR không xác minh.

Đối với các dự án đánh giá thiết bị, hãy xem xét của Thâm Hưng Máy biến áp ngâm dầu 35 kV và Máy biến áp khô đúc nhựa 6–10 kV. Yêu cầu kiểm tra cuối cùng phải được thống nhất dựa trên thiết kế thực tế đã đặt hàng.

Video giáo dục: Các nguyên lý cơ bản về mạch tương đương của máy biến áp

Bài giảng NPTEL của IIT Delhi sau đây giải thích các mối quan hệ về điện áp và mạch điện đằng sau các phép đo máy biến áp. Bài giảng cung cấp lý thuyết; không thay thế cho các quy tắc an toàn tại công trường hoặc tài liệu hướng dẫn của thiết bị thử nghiệm.

Câu hỏi thường gặp về phép thử tỷ số biến áp

Kiểm tra tỷ số biến áp (TTR) có yêu cầu máy biến áp phải được ngắt điện không?

Thử nghiệm tỷ số biến áp (TTR) hiện trường thông thường được thực hiện khi máy biến áp được cô lập và ngắt điện. Tất cả các nguồn điện và khả năng cấp điện ngược phải được kiểm soát theo quy trình an toàn đã được phê duyệt.

Liệu phép đo tỷ số vòng dây có thể phát hiện ra mọi vòng dây bị ngắn mạch hay không?

Không. Nó có thể cho thấy sự thay đổi tỷ số liên quan đến các vấn đề về dây quấn, nhưng độ nhạy phụ thuộc vào khiếm khuyết, thiết kế máy biến áp, kiểu đấu nối và phương pháp. Kết quả nên được kết hợp với các bằng chứng chẩn đoán khác.

Mọi vòi nước đều cần phải được kiểm tra phải không?

Các chương trình nghiệm thu và bảo trì sau sửa chữa thường yêu cầu trình tự nấc phân áp được chỉ định vì nó kiểm tra cả quá trình tiến triển của tỷ số biến và các kết nối của bộ đổi nấc. Hãy tuân theo quy trình của dự án và nhà sản xuất.

Tỷ số điện áp có luôn luôn giống hệt với tỷ số số vòng dây thực tế không?

Mối quan hệ lý tưởng là tỷ lệ thuận, nhưng các mối quan hệ đường dây/pha ba pha, nhóm đấu nối, các đầu phân áp, phương pháp đo lường và tổn thất thực tế phải được xử lý chính xác khi tính toán kết quả thực tế tại hiện trường.

Báo cáo TTR nên bao gồm những gì?

Bao gồm danh tính tài sản, dữ liệu trên nhãn thông số, tổ nối dây, các mức điều áp (tap), chi tiết thiết bị đo và hiệu chuẩn, điện áp thử nghiệm, kết quả theo từng pha, độ lệch, dòng điện kích thích khi đo, các quan sát, cơ sở chấp nhận và phê duyệt của người kiểm tra.