2 thử nghiệm quan trọng để phát hiện tiếng kêu bất thường của máy biến áp

Máy biến áp (MBA) là thiết bị tĩnh, nhưng khi vận hành thường phát ra tiếng ồn đều đặn. Tuy nhiên, nếu tiếng ồn thay đổi bất thường, đó có thể là dấu hiệu của sự cố trong cấu trúc điện từ, cơ khí hoặc cách điện bên trong.

Việc phân tích các nguyên nhân gây tiếng kêu bất thường của máy biến áp có vai trò quan trọng trong công tác chẩn đoán và bảo trì dự phòng. Các nguyên nhân này có thể được phân loại theo nguồn phát sinh bao gồm: rung từ lõi, dao động cuộn dây, phóng điện cục bộ, cộng hưởng cơ học và tải ngắn mạch.

Xem thêm

Tiếng ồn của máy biến áp phát ra từ đâu?

Các nguyên nhân gây tăng nhiệt trong máy biến áp

Làm thế nào để giảm thiểu thời gian mất điện cho doanh nghiệp

Thí nghiệm điện áp DC và AC, điều gì xảy ra với cách điện?

Tủ RMU là gì và các loại tủ RMU phổ biến

5 kiểm tra quan trọng nhất cho hệ thống điện

Tiếng kêu do rung từ lõi – Tiếng kêu bất thường của máy biến áp

Lõi thép của máy biến áp là bộ phận dẫn từ chính, gồm nhiều lá thép kỹ thuật ghép lại. Khi cấp điện xoay chiều, từ thông trong lõi dao động theo chu kỳ 50 hoặc 60 Hz. Dưới tác động của từ thông này, vật liệu từ bị kéo giãn và nén lại – hiện tượng gọi là từ dung

Từ dung là hiện tượng vật lý làm lõi rung cơ học với tần số gấp đôi tần số nguồn, tức 100 hoặc 120 Hz. Đây là nguyên nhân chính tạo ra tiếng ồn nền đặc trưng khi MBA hoạt động bình thường. Nếu tiếng kêu tăng bất thường, cần kiểm tra xem lõi có bị lỏng, lệch hoặc kẹp không đủ chặt hay không.

Khi lõi thép bị lỏng, các lá thép sẽ va đập nhẹ vào nhau theo chu kỳ từ hóa. Lực rung truyền qua gông, nắp và vỏ MBA, phát thành âm thanh lan truyền ra không khí.  Cấu tạo lõi và cách ghép các lá thép ảnh hưởng rõ rệt đến mức độ tiếng ồn phát ra. Biện pháp giảm tiếng ồn thường bao gồm tăng độ ép lõi, dùng ghép step-lap và gia cố các gông từ.

2 Kiểm tra quan trọng để phát hiện bất thường từ lõi Máy biến áp

Dòng điện không tải là dòng điện được máy biến áp hấp thụ khi vận hành ở chế độ không tải. Trong trạng thái này, phía thứ cấp của máy biến áp không được nối với tải, nhưng phía sơ cấp vẫn được cấp điện áp định mức. Dòng điện không tải bao gồm hai thành phần: một thành phần từ hóa và một thành phần tổn hao.

Thành phần từ hóa (ký hiệu là I_m) có vai trò tạo ra từ thông chạy trong lõi thép. Trong khi đó, thành phần tổn hao (ký hiệu là I_c) là phần dòng dùng để bù đắp cho tổn thất từ trong vật liệu lõi. Tổng dòng không tải I_0 là tổng vectơ của hai thành phần này và thường nhỏ hơn 1% dòng định mức ở điều kiện bình thường. Khi I_0 tăng cao bất thường, đó là dấu hiệu quan trọng cho thấy khả năng có hiện tượng bão hòa từ, mất đối xứng mạch từ, hoặc nối đất sai ở lõi thép.

Một phần quan trọng để xác định trạng thái từ hóa là dựa vào phương trình sức điện động cảm ứng.

Nếu giá trị điện áp E_1 không thay đổi nhưng dòng I_0 lại cao, điều này chứng tỏ từ thông phi_mp không đạt giá trị yêu cầu. Nguyên nhân có thể do lõi thép bị lỏng, ghép sai, hoặc có rò rỉ từ thông ở khe hở không khí giữa các lá thép. Khi này, máy biến áp sẽ phải hút dòng từ hóa cao hơn để bù đắp, dẫn đến hiện tượng rung động lõi và phát sinh tiếng ồn cơ học rõ rệt.

Trường hợp nghiêm trọng hơn, nếu MBA bị nối đất nhiều điểm ở lõi từ thay vì một điểm duy nhất, dòng xoáy nội bộ có thể xuất hiện, gây gia tăng tổn thất và dòng không tải. Dòng điện không cân bằng này kích thích cộng hưởng cơ học ở tần số 50 hoặc 100 Hz – một nguyên nhân thường gặp dẫn đến tiếng “rung” đều hoặc gằn tiếng bất thường.

Kiểm tra dòng ngắn mạch: Tiếng kêu gia tăng khi máy biến áp cấp tải lớn có thể do lực điện từ tăng nhanh khi dòng tải vượt mức cho phép. Đặc biệt, trong trường hợp xảy ra ngắn mạch ở phía hạ áp, dòng điện ngắn mạch sẽ vượt định mức hàng chục lần, gây ra các lực động học rất lớn lên cuộn dây. Các lực này tỷ lệ bậc hai với dòng điện, và có thể làm biến dạng cơ học kết cấu bên trong nếu thiết kế kẹp không đủ chặt.

Dòng điện tăng nhanh sẽ tạo ra các lực hướng trục và hướng xuyên tâm tác động lên cuộn dây. Khi lực này đủ lớn, cuộn dây sẽ rung, dịch chuyển nhẹ hoặc gõ vào các bộ phận kim loại lân cận. Đây là nguyên nhân chính dẫn đến tiếng “gầm” hoặc rung mạnh không đều, rất khác biệt với tiếng từ dung êm ái khi vận hành bình thường.

Để kiểm tra hiện tượng này, kỹ sư cần đo dòng điện tức thời ở phía sơ cấp và thứ cấp, so sánh với dòng danh định của MBA. Nếu trị số dòng lớn hơn gấp 1.5–2 lần dòng định mức trong thời gian dài, cần xác định xem tải phía hạ áp có xảy ra chạm chập hoặc rò chạm đất hay không.

Một yếu tố bổ sung có thể hỗ trợ xác nhận là quan sát tiếng ồn thay đổi theo tải. Nếu tiếng kêu tăng dần theo độ lớn dòng tải, rất có khả năng máy biến áp đang chịu lực điện từ vượt quá thiết kế. Trong trường hợp dòng điện duy trì ở mức cao ngay cả khi không có tải lớn thực sự, cần kiểm tra khả năng có sự cố điện trở tiếp xúc, dây pha lỏng, hoặc tải bị ngắn mạch cục bộ.

Thực hiện kiểm tra thử nghiệm máy biến áp phải tuân thủ Thông tư 44 quy định quy trình thao tác trong hệ thống điện quốc gia

Khi cần kiểm tra, sửa chữa hoặc bảo dưỡng, máy biến áp phải được tách khỏi lưới điện theo quy trình an toàn. Việc tách máy biến áp ra khỏi vận hành cần thực hiện đúng trình tự kỹ thuật nhằm đảm bảo không ảnh hưởng đến hệ thống điện và an toàn cho con người. Trước tiên, cần kiểm tra trào lưu công suất, điều chỉnh kết lưới và chuyển nguồn tự dùng (nếu có).

Sau đó, tiến hành cắt máy cắt các phía theo thứ tự hạ áp, trung áp, cao áp, đảm bảo máy biến áp không còn điện áp. Tiếp theo, cắt dao cách ly, đóng dao tiếp địa cố định và thực hiện các biện pháp an toàn như treo biển báo, rào chắn khu vực thao tác.

Sau khi công tác hoàn tất, việc đóng điện đưa máy biến áp vào vận hành lại cũng phải tuân thủ đúng thứ tự thao tác kỹ thuật, bao gồm tháo tiếp địa, kiểm tra hệ thống bảo vệ, đặt nấc phân áp phù hợp và đóng máy cắt lần lượt theo thứ tự an toàn. Toàn bộ quá trình trên phải tuân thủ nghiêm ngặt Điều 23 và Điều 24 của Thông tư số 44/2014/TT-BCT, đảm bảo an toàn điện, không gây sự cố và phù hợp quy định ngành điện lực.