Tuổi thọ của Máy Biến Áp

 

TEPCO đã ngừng hoạt động 20 máy biến áp có tuổi thọ từ 30 năm đến 50 năm để đánh giá

Máy biến áp được thiết kế với tuổi thọ dự kiến ​​là 30 năm, mặc dù một số máy biến áp ở Nhật Bản đã hoạt động hơn 50 năm. Nhu cầu thay thế máy biến áp có thể được xác định bằng cách đánh giá các điều kiện riêng lẻ, nhưng để lập kế hoạch chương trình thay thế máy biến áp dài hạn, cần phải xác định tuổi thọ của tài sản.

Để điều tra tác động của lão hóa máy biến áp, TEPCO Power Grid Inc. đã ngừng hoạt động 20 máy biến áp có tuổi thọ từ 30 năm đến 50 năm để đánh giá mức độ hư hỏng do lão hóa. Nghiên cứu này bao gồm các máy biến áp truyền tải và phân phối sau:

• Chín tổ máy biến áp truyền tải ở dải điện áp từ 275 kV đến 500 kV với định mức từ 200 MVA đến 1000 MVA. Các máy biến áp này có tuổi đời từ 27 năm đến 52 năm.

• Mười một tổ máy biến áp phân phối có điện áp sơ cấp 66 kV có xếp hạng từ 10 MVA đến 20 MVA. Các máy biến áp này có tuổi đời từ 13 năm đến 50 năm.

Hiệu ứng hàm lượng nước

Đối với các máy biến áp của trạm biến áp có hệ số phụ tải thấp khi đang sử dụng, điều tra của TEPCO cho thấy yếu tố quyết định trong việc xác định tuổi thọ máy biến áp là do giảm lực kẹp tác dụng lên các cuộn dây do co ngót cách điện và ảnh hưởng đến khả năng cơ . Phát hiện này không phải là kết quả của việc giảm mức độ trùng hợp (DP), như các công ty tiện ích hiện đang xem xét.

Tuy nhiên, mức DP tăng lên có thể do quá trình làm khô không hoàn toàn trong quá trình sản xuất và lượng nước còn sót lại cao trong giấy cách nhiệt. Tốc độ giảm DP nhanh chóng này có ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ sử dụng của máy biến áp.

TEPCO đã điều tra DP của giấy cuộn và cách điện của bảng ép của 20 máy biến áp ngừng hoạt động để xác định hàm lượng nước và khí hòa tan trong dầu. Được thiết kế với các máy bảo quản như một biện pháp ngăn ngừa sự suy thoái dầu, các máy biến áp này phải chịu hệ số tải từ 40% đến 60% khi vận hành. Tốc độ suy giảm của máy biến áp có hàm lượng nước cao trong giấy quấn (1,5% đến 3%) nhanh hơn so với máy biến áp có hàm lượng nước thấp trong giấy (dưới 1,5%).

Xét DP là 400 tương ứng với tuổi thọ thiết kế của máy biến áp, các đơn vị có hàm lượng nước cao trong bài báo có tuổi thọ xấp xỉ 40 năm trong khi các đơn vị có hàm lượng nước thấp trong bài báo có tuổi thọ xấp xỉ 80 năm. Nói chung, các máy biến áp được sản xuất trước những năm 1980 có hàm lượng nước trong lớp cách điện trên giấy cao hơn mức trung bình, vì điều kiện làm khô và hàm lượng nước cho phép không được quy định vào thời điểm đó. Do đó, trong trường hợp máy biến áp có hàm lượng nước thấp trong bài báo, thì DP giảm không phải là yếu tố quyết định trong việc xác định tuổi thọ của máy biến áp.

Một số phép đo khác có thể thu được từ dầu cách điện máy biến áp, bao gồm cả hàm lượng CO 2 + CO và axeton có thể được sử dụng để ước tính DP. Đối với máy biến áp kiểu bảo quản là tiêu chuẩn của TEPCO, DP có thể được xác định chính xác từ CO 2 + CO vì mối quan hệ giữa DP và CO 2 + CO đã được quan sát thấy có mối tương quan cao .

Lực kẹp quanh co

Cách điện cuối của cuộn dây máy biến áp bao gồm bàn ép và miếng đệm được bố trí ở đầu và cuối cuộn dây, được kẹp bằng các phụ kiện kim loại. Khi xảy ra hiện tượng co ngót cách điện, lực kẹp giảm. Sự co ngót của lớp cách nhiệt có thể được chia thành ba giai đoạn:

1. Đầu tiên là sự nén chặt của sợi xenlulo khi xâm nhập vào khe hở, gây ra bởi quá trình làm khô và áp suất.

2. Tiếp theo là giai đoạn thứ hai của quá trình chảy dẻo khi sợi bị nghiền nát bởi áp suất của chu trình nhiệt.

3. Giai đoạn thứ ba là lão hóa gây đứt sợi do suy thoái nhiệt. Các đặc tính này có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất máy biến áp.

Ngắn mạch

Khi lực kẹp tác dụng lên cuộn dây giảm, độ bền của vênh giảm tương đối do giảm lực kẹp dọc trục trong thời gian ngắn mạch. Hiện tượng vênh xảy ra khi lực kẹp ban đầu là 100% và lực kẹp dư giảm xuống dưới khoảng 30%. Lực kẹp giảm dần theo thời gian trôi qua và tuổi thọ máy biến áp được giả định là khoảng 70 năm đến 80 năm, mặc dù nó phụ thuộc vào hệ số tải khi lực kẹp - bắt đầu ảnh hưởng đến lực máy - giảm 30% đến 40% trong điều kiện ngắn mạch.

Điều tra của TEPCO xác nhận sự giảm lực kẹp và khối lượng tạo ra CO 2 + CO có mối tương quan với nhau. Do đó, nếu lực kẹp ban đầu có thể nhận được từ các kết quả thử nghiệm chấp nhận chế tạo, thì có thể giả định định lượng lực kẹp dư từ CO 2 + CO, vì sự tạo ra CO 2 + CO có liên quan đến quá trình lão hóa do suy thoái nhiệt. .

Điều tra của tiện ích cho thấy lực kẹp đầu tiên để quấn dây là khác nhau (1-3 N / mm 2 ) tùy thuộc vào nhà sản xuất. Nó cũng khác nhau tùy thuộc vào quá trình sấy, thời gian sấy và sự hiện diện của kẹp bổ sung. Do đó, mối tương quan giữa lực kẹp dư và CO 2 + CO xảy ra trong quá trình vận hành là khác nhau. Vì vậy, điều quan trọng là phải xác nhận giá trị thiết kế với nhà sản xuất và kiểm tra lực kẹp giảm tại nhà máy.

Kháng địa chấn

Thông số kỹ thuật máy biến áp của TEPCO bao gồm nhu cầu về khả năng chống địa chấn để chịu được các trận động đất xảy ra ở Nhật Bản. Ví dụ, đã có sự dịch chuyển đáng kể của cuộn dây máy biến áp do một trận động đất trong một máy biến áp 500 kV 23 tuổi đang hoạt động với hệ số phụ tải cao. Cuộn dây di chuyển 15 mm (0,59 inch), làm tăng khoảng cách giữa cuộn dây điện áp cao và cuộn dây điện áp thấp. Ngoài ra, các miếng đệm ống dẫn bị sập giữa bàn ép. Gia tốc địa chấn là 890 gal ở mặt đất và 1720 gal ở trọng tâm của máy biến hình. Con số này vượt quá thông số kỹ thuật thiết kế của Hiệp hội Điện lực Nhật Bản là 500 gal, tương đương với 0,5 m / giây 2 (1,64 ft / giây 2 ).

Sự dịch chuyển của cuộn dây quấn máy biến áp cũng được ghi nhận trong các máy biến áp khác, của các nhà sản xuất khác nhau, đặt tại cùng một nhà máy điện. Kết quả của cuộc điều tra được thực hiện khi máy biến áp ngừng hoạt động, lực kẹp đã giảm khoảng 60% và độ dịch chuyển của cuộn dây giảm 40%.

Khi lực kẹp giảm do suy giảm nhiệt, sự dịch chuyển của cuộn dây xảy ra ngay cả trong trường hợp động đất nhỏ. Việc đánh giá chuyển vị của cuộn dây do hậu quả của động đất là cần thiết ở Nhật Bản, quốc gia thường xuyên xảy ra động đất. Nó cũng được sử dụng như một phương tiện để đánh giá sự cần thiết phải sửa chữa các máy biến áp 60 - 500 kV / 275 kV có chuyển động địa chấn ở mặt đất cực kỳ lớn do hậu quả của trận động đất ở Đông Nhật Bản xảy ra vào năm 2011.

Kỳ vọng cuộc sống

TEPCO đã thiết lập tuổi thọ 65 năm cho máy biến áp siêu cao áp / HV và 75 năm cho máy biến áp phân phối, vì đây là những khoảng thời gian mà lực kẹp cuộn dây bắt đầu giảm, gây ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất cơ học. Tuy nhiên, do tuổi thọ của máy biến áp bị giảm DP nhanh chóng do hàm lượng nước cao trong lớp cách điện bằng giấy hoặc khi đã có nguy cơ hỏng hóc, thì việc thay thế máy biến áp sớm là cần thiết.

Theo https://www.tdworld.com/