1. Nguyên nhân khiến máy biến áp quá nhiệt

Quá tải kéo dài là một nguyên nhân phổ biến. Khi dòng tải tăng, tổn hao tải, chủ yếu tại cuộn dây, tăng gần theo bình phương dòng điện. Nhiệt phát sinh có thể vượt khả năng tản nhiệt thiết kế của máy. Với máy ba pha, phụ tải mất cân bằng có thể làm một pha vượt dòng định mức.

Khả năng làm mát suy giảm cũng làm nhiệt độ tăng. Ở máy có quạt hoặc bơm cưỡng bức, sự cố thiết bị làm mát làm nhiệt độ tăng. Bề mặt tản nhiệt bám bẩn hoặc luồng gió bị cản trở cũng hạn chế giải nhiệt. Nhiệt độ môi trường vượt giới hạn thiết kế làm nhiệt độ vận hành tăng. Khoảng hở lắp đặt không đủ cũng cản trở lưu thông không khí.

Các đầu cực hoặc đầu nối tại sứ xuyên tiếp xúc kém có thể tạo điểm nóng cục bộ. Với máy dầu, rò rỉ làm mức dầu giảm và có thể làm suy giảm khả năng làm mát. Dòng tuần hoàn dầu bị hạn chế cũng làm khả năng làm mát suy giảm. Dầu lão hóa tạo bùn cũng có thể cản trở quá trình tản nhiệt. Cần đánh giá đồng thời tải, nhiệt độ, làm mát và vị trí điểm nóng.

2. Dấu hiệu nhận biết máy biến áp đang quá nhiệt

Các dấu hiệu dưới đây không phải nguyên nhân. Chúng thường phản ánh quá tải, làm mát kém hoặc tiếp xúc điện không tốt. Nhiệt độ cao kéo dài làm cách điện lão hóa và tăng nguy cơ sự cố.

Dấu hiệu quan trọng nhất là nhiệt độ dầu hoặc nhiệt độ cuộn dây tăng bất thường. Cần so sánh số liệu hiện tại với giới hạn cài đặt và dữ liệu vận hành trước đó. Không nên áp dụng một mốc nhiệt độ chung cho mọi máy. Ngưỡng cảnh báo theo tài liệu kỹ thuật và cài đặt bảo vệ của từng máy.

Với máy được trang bị, OTI, WTI hoặc bộ điều khiển có tiếp điểm có thể phát tín hiệu nhiệt. Tín hiệu cảnh báo chỉ hoạt động khi tiếp điểm và mạch được đấu nối đúng. Đồng hồ nhiệt cơ không có tiếp điểm chỉ hiển thị nhiệt độ. Khi đạt ngưỡng khởi động của cấp làm mát, quạt hoặc bơm không hoạt động cần được kiểm tra.

Camera nhiệt giúp phát hiện chênh lệch nhiệt độ tại đầu cực và bề mặt tản nhiệt. Cần so sánh các vị trí tương đương trong cùng điều kiện tải. Camera nhiệt chỉ đo nhiệt độ bề mặt, không thay thế phép đo nhiệt độ cuộn dây. Mùi khét hoặc sơn đổi màu có thể là dấu hiệu muộn. Khi nhiệt độ vượt ngưỡng cảnh báo, cần thực hiện quy trình vận hành đã được phê duyệt.

3. Quá nhiệt ảnh hưởng thế nào đến máy biến áp?

Máy biến áp luôn sinh nhiệt khi vận hành. Rủi ro tăng khi nhiệt độ vượt giới hạn cho phép hoặc kéo dài bất thường. Quá nhiệt kéo dài làm hệ thống cách điện lão hóa nhanh. Điều này làm giảm tuổi thọ và tăng nguy cơ sự cố điện bên trong máy.

Với máy dầu, nhiệt độ điểm nóng cao làm giấy cách điện lão hóa nhanh. Độ bền điện và cơ học của giấy có thể giảm dần. Dầu cách điện cũng có thể lão hóa nhanh và tạo cặn bùn. Cặn bùn hạn chế tản nhiệt, khiến nhiệt độ tiếp tục tăng. Với máy khô, nhiệt độ cao làm hệ thống cách điện lão hóa sớm.

Nhiệt lặp lại tại đầu cực có thể làm oxy hóa bề mặt tiếp xúc. Điện trở tiếp xúc tăng có thể làm điểm nóng nghiêm trọng hơn. Bảo vệ nhiệt có thể phát cảnh báo hoặc cắt máy, tùy cấu hình. Nếu phát hiện muộn, thời gian dừng máy và chi phí sửa chữa có thể tăng. Mục tiêu vận hành là giữ nhiệt độ trong giới hạn cho phép của thiết kế.

Máy biến áp bị cháy tại Tiền Giang (Ảnh: CTV)

4. Cách kiểm tra nhiệt độ và phát hiện điểm nóng

Trước hết, ghi nhận nhiệt độ dầu hoặc cuộn dây theo loại máy. Đồng thời, ghi nhận dòng tải từng pha và nhiệt độ môi trường. Một số thiết bị tính toán nhiệt độ cuộn dây hoặc điểm nóng từ dữ liệu đo. Khi so sánh xu hướng, đặt số liệu trong điều kiện tải và môi trường tương đương. Đối chiếu kết quả với giới hạn vận hành đã được phê duyệt và dữ liệu trước đó.

Camera nhiệt giúp tìm bất thường tại đầu cực, đầu nối, sứ xuyên và bề mặt tản nhiệt. Đo các vị trí tương đương trên ba pha trong điều kiện tải tương tự. Chênh lệch nhiệt độ giữa các pha cần được kiểm tra cùng dòng điện từng pha. Hiện tượng này chưa đủ để kết luận một lỗi cụ thể. Camera nhiệt cho biết nhiệt độ bề mặt biểu kiến, không phải nhiệt độ bên trong cuộn dây. Kim loại bóng có thể làm sai lệch kết quả do độ phát xạ thấp.

Với máy có làm mát cưỡng bức, kiểm tra quạt, bơm và các cấp làm mát. Xác nhận chúng vận hành theo sơ đồ điều khiển và ngưỡng cài đặt. Với máy dầu, DGA hỗ trợ chẩn đoán lỗi nhiệt phát triển chậm. DGA không xác định vị trí lỗi và không thay thế đo nhiệt độ. Nhân sự đủ thẩm quyền phải thực hiện mọi kiểm tra trên thiết bị đang mang điện.

5. Thiết bị cảnh báo và bảo vệ khi máy biến áp quá nhiệt

Thiết bị cảnh báo giúp phát hiện sớm nhiệt độ bất thường của máy biến áp. Đồng hồ nhiệt có tiếp điểm, OTI, WTI và bộ điều khiển nhiệt theo dõi nhiệt độ vận hành. Chúng có thể khởi động quạt hoặc bơm, phát cảnh báo hoặc gửi lệnh cắt khi vượt ngưỡng. Chức năng cụ thể phụ thuộc số tiếp điểm và sơ đồ đấu dây.

DGPT2 và DMCR phù hợp với máy biến áp dầu kín. Chúng giám sát nhiệt độ, áp suất, khí sinh ra và mức dầu. Khi phát hiện bất thường, thiết bị có thể phát cảnh báo hoặc lệnh cắt. Điều này hỗ trợ xử lý sớm nguy cơ quá nhiệt và lỗi bên trong.

Buchholz dùng cho máy dầu có bình dầu phụ. Thiết bị này theo dõi khí tích tụ và dòng dầu bất thường. Buchholz không đo nhiệt độ trực tiếp, nhưng có thể báo động khi lỗi nhiệt sinh khí. Máy biến áp khô thường dùng cảm biến nhiệt và bộ điều khiển điện tử. Chúng cảnh báo hoặc gửi lệnh cắt theo ngưỡng cài đặt. Máy cắt hoặc thiết bị đóng cắt mới thực hiện việc ngắt mạch lực.

DGPT2

Rơ le DMCR 3.0

Buchholz Relay

6. Cách phòng ngừa quá nhiệt trong vận hành

Trước hết, vận hành máy biến áp trong giới hạn tải và điều kiện môi trường đã thiết kế. Không nên chỉ theo dõi tổng tải mà bỏ qua dòng điện từng pha. Chênh lệch dòng giữa các pha cần được xử lý trước khi nhiệt độ tăng kéo dài.

Giữ bề mặt tản nhiệt, đường gió và khu vực lắp đặt luôn thông thoáng. Với máy biến áp khô, cần kiểm tra quạt làm mát theo định kỳ. Với máy dầu có làm mát cưỡng bức, cần kiểm tra quạt và bơm định kỳ. Đồng thời, làm sạch bụi bẩn và kiểm tra các đầu nối có dấu hiệu phát nóng. Việc siết lại đầu nối phải theo mô-men và quy trình của nhà sản xuất.

Với máy biến áp dầu, cần duy trì mức dầu phù hợp và theo dõi tình trạng dầu. Với dấu hiệu rò rỉ dầu máy biến áp, cần kiểm tra nguyên nhân trước khi bổ sung dầu. DGA hoặc thí nghiệm dầu cần thực hiện theo kế hoạch bảo dưỡng. Ghi nhận nhiệt độ, tải và môi trường giúp phát hiện xu hướng bất thường sớm hơn. Cần thử định kỳ mạch cảnh báo và bảo vệ theo thông số đã được phê duyệt. Phòng ngừa hiệu quả dựa vào xu hướng vận hành, không chỉ một lần đo nhiệt độ.