CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁ BIẾN ÁP Vật liệu quan trọng trước tiên trong ngành chế tạo m.a là tôn silíc hay gọi là lá thép kĩ thuật điện. Vật liệu tác dụng thứ hai là kim loại dây quấn. Trong nhiều năm đồng vẫn là kim loại duy nhất dùng để chế tạo dây quấn mà không có thay đổi gì. Vì đồng có ưu điểm là điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, gia công dễ (hàn, quấn) bảo đảm độ bền cơ điện tốt.
Gần đây người ta dùng dây nhôm thay thế cho dây đồng làm dây quấn. Vì nhôm cũng có những ưu điểm như nhẹ, có nhiều, rẻ hơn nhưng có nhược điểm là có điện trở suất lớn hơn đồng do đó dẫn điện kém hơn, độ bền cơ cũng kém hơn và lại rất khó khăn trong vấn đề hàn nối. Khi mà dùng dây nhôm thay thế cho dây đồng thì để đảm bảo được công suất tương đương thì thể tích nhôm tăng lên, giá thành các công việc chế tạo dây quấn, chi phí về vật liệu cách điện, sơn tẩm tăng lên. Những khoản đó lên thì được bủ bởi giá thành nhôm rẻ hơn.
Nên nhìn chung giá thành của m.a bằng dây nhôm thay thế cho m.a đồng không khác nhau là bao nhiêu. Vật liệu cách điện phần lớn các m.a dùng dây quấn có cách điện bằng giấy cáp, thuộc cách điện cấp A có nhiệt độ giới hạn cho phép +1050C. Với chiều dầy cách điện ở hai phía là 0,45÷0,5mm. Việc dùng dây dẫn có cách điện cao hơn E, B, F không có ý nghĩa lắm vì nhiệt độ cho phép của máy biến áp được quyết định không chỉ ở cấp cách điện của vật liệu cách điện mà cả ở nhiệt độ cho phép của dầu ngâm dây quấn nữa.
Một loại cách điện nữa hay dùng là men cách điện, song người ta chỉ dùng đến cách điện cấp B mà ít khi dùng đến cấp cách điện cao hơn. Vì lí do nhiệt độ cho phép càng cao thì mật độ dòng điện chọn càng lớn thì tổn hao ngắn mạch tăng lên làm cho hiệu suất của máy giảm đáng kể. Để cách điện các bộ phận mang điện và bộ phận không mang điện người ta dùng vật liệu cách điện mà khi máy làm việc dưới tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động hóa lí khác sẽ làm lõa hóa chất cách điện nghĩa là mất dần các tính bền về điện và về cơ. Thực nghiêm cho biết khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ làm việc cho phép là 0 8÷10 C thì tuổi thọ của vật liệu cách điện giảm đi một nửa.
Ở nhiệt độ làm việc cho phép thì tuổi thọ chất cách điện từ 15÷20 năm. Vì vậy khi cho máy vận hành tránh để máy làm việc quá tải trong thời gian dài. Vật liệu kết cấu dùng để chế tạo các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết cấu máy theo theo dạng cần thiết bảo đảm cho máy làm việc bình thường. Người ta hay dùng gang thép các kim loại, hợp kim và các vật liệu bằng chất dẻo.9 Cách điện trong máy biến áp: Muốn m.a làm việc liên tục thì điều quan trọng là dây quấn và các bộ phận nối với nó là các phần dẫn điện cần phải được cách điện chắc chắn đối với các bộ phận nối đất của m.a như lõi sắt, xà ép, vỏ máy… Cách điện của m.a phải đảm bảo độ bền về điện, nhiệt cơ và không chịu những tác động hóa học khi vận hành.
Người ta tính rằng giá thành cách điện trong m.a chiếm 1 4 giá thành toàn bộ m. Vì thế 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁ BIẾN ÁP việc lựa chọn đúng các vật liệu, các kết cấu và các khoảng cách cách điện có ý nghĩa rất quan trọng trong thiết kế m.1 Các vật liệu cách điện dùng trong máy biến áp: • Giấy cáp: Có bề dày 0,08; 0,12; 0,17mm.a thường dùng loại dày 0,12mm để bọc quanh các sợi đồng; ngoài ra giấy cáp còn dùng làm cách điện giữa các lớp dây quấn hay cắt thành băng nhỏ để cách điện cho các dây dẫn ra và tăng cường cách điện cho các vòng dây đầu của cuộn CA từ 6; 10 tới 500KV. Giấy cáp là một trong những chất cách điện chính trong m. • Giấy điện thoại: mỏng hơn giấy cáp (thường dày 0,05 ± 5% mm) thường làm cách điện giữa các lớp, cách điện cho các dây dẫn ra của nó số dây dẫn tròn.a dầu thường dùng loại vải hảy lụa đã qua 3 lần tẩm dầu sơn có chiều dày 0,17; 0,2; 0,24 mm.
Vải sơn dưới dạng băng nhỏ (rộng 2 ÷ 3 cm) dùng để quấn quanh các dây dẫn ra hay dùng ở các mối hàn, chỗ uốn cong. Tuyệt đối không dùng loại vải sơn màu đen vì nó có tẩm hắc ín, khi ngâm trong dầu hắc ín sẽ hoà tan. Ngoài ra còn có vải thuỷ tinh tẩm sơn silíc hữu cơ có cấp chịu nhiệt cao được sử dụng trong m. • Băng vải: Loại sợi chéo dày 0,54 ± 0,02 mm và loại sợi dày 0,28 ± 0,02 mm, rộng từ 1,5 ± 5 cm.a dùng băng vải này để giữ chặt các vòng dây của dây quấn, hay bọc cách điện của dây quấn, không nhằm để cách điện.
• Bìa cách điện: Bìa cách điện được chế tạo thành từng tấm có nhiều cỡ chiều dày 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 mm hay cũng có loại chế tạo thành từng cuộn rộng tới 1000 mm, dày 0,5 mm. Thường dùng làm tấm đệm giữa các bánh dây, giá đỡ cách điện, bức vách tấm chắn, vòng đệm hay ống cách điện giữa các dây quấn. • Thành phẩm giấy bakêlít: Thường làm ống cách điện, bề dày (cả hai phía) 2, 4, 6, 8 mm và hơn nữa dùng làm cách điện các dây dẫn ra. Các loại ống lớn dùng để cách điện giữa các dây quấn và trụ sắt.
• Ghêtinác: Chế tạo bằng giấy bakêlít tẩm sơn ép chặt ở nhiệt độ cao làm thành phiến có chiều dày khác nhau, có độ bền cơ và điện cao, thường dùng làm bảng đầu nối hay bảng điều chỉnh điện áp. • Gỗ: Thường dùng làm gỗ dẻ trắng làm que nêm (căn dọc) để lồng dây quấn và cách điện hình trụ hay làm que nêm giữa các lớp dây quấn nếu U ≤ 10 KV, cũng có thể dùng để nêm giữa lõi sắt và dây quấn HA.Gỗ dẻ đỏ dùng làm kẹp dây dẫn ra, làm dầm ép gông. Chú ý là các loại gỗ có nhựa như thông, sồi… không dùng trong m. • Sứ: Dùng trong m.a dầu để xuyên dây dẫn vào.a: Dùng làm cách điện và làm nguội m.2 Các kết cấu cách điện và khoảng cách cách điện: • Cách điện chính: Là cách điện giữa các dây quấn với nhau cũng như giữa dây quấn với các bộ phận nối đất.
Cách điện chính phải đảm bảo cho m.a làm việc chịu được những quá điện áp ngắn hạn (có lúc lớn hơn 4 lần điện áp định mức) 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁ BIẾN ÁP do những thao tác thông thường trong lưới (như đóng ngắt tải lớn…) hay sự cố (ngắn mạch, đứt dây…). Cách điện chính được xác định dựa trên độ bền điện ứng với điện áp thử. Cách điện giữa cuộn HA và CA, giữa dây quấn với gông trên và dưới thường dùng các vòng đệm. Nếu điện áp cuộn CA không quá quá 35 KV thì điện áp thử không quá 85 KV thì kết cấu của ống cách điện và tấm đệm cách điện có dạng đơn giản.
Thường các ống cách điện cao hơn dây quấn và vành đệm phẳng. Nhận xét: Khi cấp điện áp và điện áp thử tăng lên, các chi tiết kết cấu và không gian đầu dây quấn càng phức tạp thì khoảng cách cách điện của cách điện chính tăng lên, lúc này người ta dùng ống cách điện phối hợp với các vòng đệm gãy góc và tấm chắn gãy góc. • Cách điện dọc: Cách điện dọc là cách điện giữa các vòng dây, giữa các lớp dây và giữa các bánh dây. Cách điện dọc phải đảm bảo cho dây quấn phải chịu được những hiện tượng quá điện áp thiên nhiên, thường do sóng điện áp xung kích của sét truyền từ ngoài đường dây tới máy biến áp.
Những sóng quá điện áp này trong trường hợp nghiêm trọng có thể lớn gấp 10 lần điện áp pha với khoảng thời gian tác dụng vài micrô giây. Cách điện giữa các vòng dây chính là nhờ cách điện bọc xung quanh sợi dây.a điện lực hiện nay thường dùng hai loại dây dẫn có cách điện như: - Dây đồng tròn tráng men (êmay) bọc sợi bông đường kính 0,38 ÷0,96 mm. - Dây đồng bọc giấy cáp. Với dây tròn có đường kính 1,18 ÷ 5,2 mm; với dây chữ nhật có cạnh nhỏ từ 1,4 ÷ 5,6 mm, cạnh lớn từ 3,75 ÷ tới 16 mm.
Cách điện giữa các lớp dây: Thường dùng giấy cáp hay giấy điện thoại, bìa cách điện hay có thể dùng rãnh dầu hoặc dùng rãnh không khí dọc trục. Cách điện giữa các bánh dây: Đối với dây quấn kiểu bánh dây, có thể phân ra nhiều loại khác nhau. Có bánh dây thường (hay bánh dây chính), có bánh dây điều chỉnh điện áp (thường hay bố trí ở giữa chiều cao cuộn dây), có bánh dây cách điện tăng cường (thường ở đầu và cuối cuộn dây). Tuỳ theo từng loại mà kích thước và khoảng cách cách điện của chúng cũng khác nhau.
- Đối với bánh dây chính, cách điện giữa chúng thường là các rãnh dầu ngang hoặc có thêm những đệm cách điện phẳng, hay đệm gãy góc. Trường hợp thêm cách điện ở giữa là dùng cho bánh dây có điện áp lớn. Chiều rộng rãnh dầu thường không nhỏ hơn 4 mm; nếu dùng đệm cách điện thì ghép hai tấm, mỗi tấm dày 5 mm với đầu thừa ≥ 6 mm. - Đối với bánh dây điều chỉnh điện áp thì khoảng cách cách điện ở chỗ cắt của dây quấn phải lớn hơn rãnh dầu ngang của bánh dây chính và tuỳ 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁ BIẾN ÁP theo cách chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp mà kích thước của rãnh điều chỉnh sẽ thay đổi theo.
- Đối với bánh dây tăng cường, điều kiện làm nguội khó khăn hơn, có thể làm nhiệt độ dây quấn tăng lên vì thế cần giảm mật độ dòng điện trong các bánh dây này xuống bằng việc tăng tiết diện dây dẫn lên khoảng 10 ÷15% so với bánh dây chính. • Cách điện dây dẫn ra và bộ đổi nối: Dây dẫn ra là những dây nối các dây quấn với nhau hay nối từ dây quấn lên sứ xuyên ở nắp m.a hay nối với bộ đổi nối.