Những tiến bộ trong chế tạo Máy biến áp

by

Từ năm 1886 máy biến thế xoay chiều đầu tiên được đưa vào sử dụng. Trải qua thế kỷ công nghệ sản thiết kế, chế tạo máy biến áp đã có những thay đổi đáng kể giúp máy biến áp hiện nay có công suất truyền tải lớn, tổn hao thấp mà còn an toàn thân thiện hơn với môi trường.

trong lĩnh vực kỹ thuật điện , điện tử có những bước tiến vượt bậc, trong lĩnh vực sản xuất, phân phối điện năng nguyên lý cảm ứng điện từ kinh điển vẫn ngự trị.

Cùng với việc hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu sắt từ, vật dẫn cách điện có đạc tính kỹ thuật rất cao, và sự  hoàn thiện các phương pháp thiết kế, chế tạo, các phương pháp thử nghiệm mới cho phép chế tạo các máy có điện áp siêu cao áp tới 800 kV, công suất cực lớn đến 1600 MVA, có các tính năng kỹ thuật rất cao. Bài viết này trình bày một số tiến bộ trong lĩnh vực thiết kế chế tạo máy biến áp điện lực.

Tiến bộ trong trong công nghệ vật liệu kỹ thuật điện

Vật liệu trong lĩnh vực chế tạo máy biến áp chiếm khoảng 50% giá thành . Thời gian gần đây , công nghệ vật liệu kỹ thuật điện có những bước tiến nhảy vọt.

1.Chế tạo thép cán nguội có tổn hao thấp

Tôn cán nguội có tổn hao nhỏ với chiều dày từ 0,35mm giảm còn 0,23 mm, đang thí nghiệm lá thép 0,15 mm có suất tổn hao ở Bm = 1 T (Tesla) là 0,2 W/kg.

Phân tích tổn hao sắt cho thấy, 50% do dòng Fuco, 50% do hiện tượng từ trễ. Công nghệ chế tạo tôn cán nguội với tổn hao nhỏ ngày nay cho phép các nhà chế tạo máy biến áp có trong tay hàng loạt mã hiệu tôn sillic với những tính năng tốt.

Một số loại tôn (HiB) cho phép giảm tiếng ù do hiện tượng từ giảo mà không cần giảm cường độ từ cảm và không phụ thuộc vào công nghệ chế tạo mạch từ. Đó là yếu tố quan trọng trong việc giảm mức ù phát sinh trong máy biến áp.

2.Dây quấn có từ tản giảm

Hiệu ứng mặt ngoài thể hiện rõ trong các dây quấn có tiết diện lớn và gây tổn hao phụ. Để giảm tổn hao này cần phân chia các dây quấn có tiết diện lớn. Trong những năm gần đây, việc sử dụng dây quấn có nhiều sợi song song, cách điện và hoán vị (hình xoắn) đã trở nên khá phổ biến. Số sợi song song của một cáp có thể lên tới 80 với trọng lượng từ 12 đén 24 ka/cm2, sau khi polyme hóa được phủ epoxy tạo nên độ bền cơ học cao. Người ta sử dụng dây quấn loại này trong trường hợp dòng điện lớn và tổn hao do hiệu ứng mặt ngoài giảm. Ngoài ra cũng giảm đáng kể thời gian quấn dây.

Đối với dây quấn hạ áp của các máy biến áp phân phối, thường dùng dây quấn bằng lá đồng  hoặc lá nhôm cách điện giữa các vòng bằng lá cách điện.

3.Giảm mức cách điện

Do sự phát triển của thiết bị chống sét hiện đại dẫn tới giảm mức cách điện chịu chống sét. Ví dụ trong lưới 220 kV mức cách điện giảm từ 1050 kV xuống 900 kV. Trong một số trường hợp có thể giảm xuống 650 kV. Điều đó dẫn tới giảm giá thành và tăng độ an toàn trong vận hành.

Việc sử dụng rộng rãi máy tính và hoàn thiện phương pháp thiết kế thiết bị điện từ các phương pháp phần tử hữu hạn cho phép mô hình hóa chính xác các quá trình điện từ , nhiệt, điện động trong máy biến áp.

Các trương trình phần mềm FLUX2D, FLUX3D, MAXWELL2D, MAXWELL3D là các phần mềm thông dụng, cho phép tính toán chính xác quá trình điện từ , nhiệt và điện động.

Đối với mạch từ sử dụng tôn cán nguội , mối ghép xiên, từ thông chạy theo chiều cán, ghép mạch từ bằng sợi thủy tinh tẩm nhựa chịu nhiệt.

Đối với máy biến áp phân phối công suất nhỏ, có thể chế tạo vỏ thùng đàn hồi cho phép dầu dãn nở mà không cần bình dãn dầu. Phương pháp này dẫn đến thùng dầu hoàn toàn kín , dầu không cần tiếp xúc với không khí, do đó không cần sử lý dầu trong suốt thời gian sử dụng. Đối với máy biến áp lớn có bình dãn dầu có thể thực hiện bình dãn dầu có mặt phân cách giữa dầu và không khí, tránh cho dầu tiếp xúc trực tiếp với không khí.

Công nghệ làm mát cưỡng bức trong máy biến áp công suất lớn

Tiến bộ trong công nghệ chế tạo

1.Các máy chuyên dùng có tính năng cao

Máy cắt tôn tự động điều khiển bằng máy tính, cho phép cắt chính xác mọi chi tiết mạch từ. Máy cắt tôn lớn nhất có thể cắt cuộn lá thép rộng 1m, chiều dài lá thép là 5m. lát cắt chính xác cho phép giảm thiểu khe hở mạch từ, do đó giảm dòng không tải và tổn hao sắt.

Máy quấn dây tự động cho phép quấn dây có kích thước lớn đường kính có thể lên 3m. Máy ép thủy lực với lực ép lên 800 tấn.

2.Lò sấy chân không

Sấy trong giai đoạn bay hơi chất lỏng cách điện cho phép làm sạch phần tác dụng và sấy khô nhanh, chất cách điện ít bị già cỗi.

3.Buồng sơn  tĩnh điện

Với buồng sơn tĩnh điện cho phép sử lý các máy biến áp công suất lớn có công suất hàng trăm MVA.

Tiến bộ trong đo lường và thử nghiệm

1.Tìm kiếm và phát hiện phóng điện cục bộ ngay sau khi chế tạo

Phương pháp phát hiện phóng điện cục bộ cho phép phát hiện 80% trường hợp phóng điện cục bộ do khuyết tật chế tạo có thể gây nguy hiểm khi vận hành.

2.Kiểm tra phát nóng dây quấn

Bằng phương pháp phân tích khí hòa tan trong dầu và rơ le hình ảnh nhiệt có thể phát hiện điểm nóng trong dây quấn máy biến áp. Ngoài ra camera hồng ngoại cũng được sử dụng để phát hiện điểm nóng trong thùng dầu máy biến áp.

3.Kiểm tra khả năng chịu ngắn mạch

Các máy biến áp công suất từ 1 đến 600 MVA, điện áp 20 đến 420 kV, đã được thử nghiệm khả năng chịu ngắn mạch (từ 1 đến 24 ngắn mạch từng pha). Dù thử nghiệm này rất tốn kém nhưng cho phép cải thiện độ tin cậy cho máy biến áp.

Tiến bộ trong điều hành và quản lý sản xuất

Để có sản phẩm có tính cạnh tranh cao, ngoài việc làm chủ các bí quyết công nghệ các hang chế tạo máy biến áp cần tăng cường hiệu quả sản xuất bằng các biện pháp quản lý và điều hành theo dây truyền khép kín, giảm chi phí sản xuất, giảm thời gian từ thiết kế đến sản xuất.

Quy trình kiểm soát quá trình sản xuất máy biến áp

Máy biến áp khô công suất lớn

Gần đây ABB đã phát triển công nghệ máy biến áp thế hệ mới. Dây quấn máy biến áp này có dạng hình trụ làm bằng cáp cách điện polyethylen liên kết ngang (XLPE). Vì dây quấn có tiết diện hình trụ nên phân phối từ trường đều, cách điện hoàn toàn dựa trên XLPE mà không cần có dầu cách điện. Việc làm mát dựa trên trhoong gió cưỡng bức bằng quạt.

Vì không chứa dầu nên máy biến áp loại này không gây ô nhiễm môi trường, nguy cơ cháy, nổ bị loại bỏ. Sự thay đổi từ cách điện lỏng sang cách điện XLPE dẫn tới cuộc cách mạng mới trong công nghệ chế tạo máy biến áp

Theo bộ môn TBĐ ĐHBK Hà Nội

You may also like

Blog

Would You Take a Family Honeymoon?

Curabitur porttitor dolor mattis viverra finibus. Etiam sit amet sapien dui. Integer vitae euismod risus. Aliquam erat volutpat. Maecenas finibus eleifend diam, ut ultricies tortor lacinia sit amet. Maecenas leo nisl, scelerisque sed fringilla...