Bài giảng học phần Kỹ thuật cao áp: Chương 9 - Nguyễn Văn Dũng

HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN
GiẤY – DẦU


NỘI DUNG

I. Nước trong giấy và dầu cách điện

II. Khí trong dầu cách điện


I. Nước trong giấy và dầu cách điện

 Nước tồn tại trong giấy và dầu
do:
o

Dầu tiếp xúc với không khí ẩm

o

Không khí ẩm xâm nhập vào
máy biến áp qua các khe hở
trên vỏ máy

o

Lượng nước còn lại trên các bộ
phận của MBA sau khi sấy

o

Không khí ẩm xâm nhập trong
quá trình sửa chữa

o

Lão hóa giấy cách điện

Thùng
giãn dầu

Không khí
ẩm


Lão hóa giấy cách điện
 Quá trình oxy hóa
 Quá trình thủy phân
 Quá trình nhiệt phân


 Oxy hóa giấy cách điện tạo ta nước,
nhóm chức carbonyl và carboxyl


 Thủy phân giấy cách điện: cuối cùng
hình thành nên các hợp chất furan

 Nhiệt phân giấy cách điện (min: 140oC):
hình thành nước và các chất khí hòa tan


Thùng
giãn dầu

Bộ phận khử ẩm
(silica gel-chuyển
sang màu nâu đỏ
khi no nước)


 Nước tồn tại trong MBA sẽ:
o

Tăng tổn hao điện môi

o

Tăng tốc độ lão hóa cách điện

o

Giảm độ bền điện

Cần thiết phải giảm nồng độ nước trong giấy và dầu


a) Nước trong dầu

 Nước tồn tại trong dầu dưới 3
dạng:

o

Nước hòa tan

o

Nước ngưng tụ thành giọt

o

Nước liên kết

 Tại đáy vỏ thùng, tồn tại một
lớp nước do khối lượng riêng
lớn hơn dầu.
 Khi máy biến áp hoạt động 
nhiệt độ tăng lên  một phần
nước bị hòa tan vào trong
dầu


 Nồng độ nước hòa tan cực đại trong dầu tỉ lệ thuận với
nhiệt độ


 Lượng hơi nước bão hòa tại một giá trị nhiệt độ được gọi
là độ ẩm tương đối 100% (RHd = 100%)

 Tại trạng thái cân bằng giữa dầu và không khí tại cùng
một giá trị nhiệt độ, độ ẩm tương đối trong không khí là
100% (RHkk = 100%) khi RHd = 100%
 Tổng quát, khi đạt trạng thái cân bằng độ ẩm giữa dầu và
không khí tại cùng giá trị nhiệt độ:

RH d  RH k
 Nếu trạng thái cân bằng đạt được tại giá trị nhiệt độ khác
nhau:

RH d  RH k oil temperature 


 Lượng hơi nước trong dầu tại trạng thái cân bằng tăng tỉ
lệ với ẩm độ của không khí khi nhiệt độ tăng


 Lượng hơi nước bão hòa trong không khí tăng khi nhiệt độ
tăng


b) Nước trong giấy
 Giấy có độ háo nước cao
 Tại trạng thái cân bằng, độ ẩm trong giấy được xác định
bằng độ ẩm trong không khí ở nhiệt độ của giấy

RH g  RHk  paper temperature

c) Đường cong Fabre – Pichon


 Ví dụ: Tại trạng thái cân bằng, không khí có nhiệt độ
20oC và độ ẩm tương đối là 50%

- xác định nồng độ nước trong dầu và giấy tại nhiệt độ
20oC
- xác định nồng độ nước trong dầu và giấy khi nhiệt độ
dầu tăng lên 60oC
Nhiệt độ dầu

20oC

60oC

Nồng độ nước
trong dầu
(ppm)

26

12

Nồng độ nước
trong giấy (%)

9

1,8

II. Khí trong dầu cách điện
 Trước khi điền đầy MBA, dầu được sấy khô trong chân
không  loại bỏ các chất khí và hơi nước

 Tuy nhiên, các chất khí có thể xâm nhập vào dầu bằng các
cách sau:
o

Hấp thụ không khí

o

Lão hóa dầu và giấy

o

Sự cố (điểm quá nhiệt, phóng điện cục bộ)
N2, O2, H2

Dầu

Chất khí ở phía trên
bề mặt dầu
Chất khí hòa tan
trong dầu


 Theo định luật Henry, nồng độ bão hòa của một chất khí

trong dầu (Ca) tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần (pa) của
chất khí đó trong hỗn hợp khí phía trên bề mặt dầu

C a  k a pa
Hằng số phụ
thuộc chất khí




Nồng độ cực đại của một chất khí hòa tan trong dầu khi áp suất
của chất khí đó đạt giá trị 1 atm ở phía trên bề mặt dầu tỉ lệ với
nhiệt độ


 Ví dụ: N2 chiếm 80% thể tích KK trong khi O2 chiếm 20%.
Tại 20oC, áp suất không khí trên bề mặt dầu là 101,3 kPa
(1 atm). Tính nồng độ hòa tan của N2 và O2 trong dầu.
Áp suất riêng phần:

p N 2  80% 101,3  81 kPa
pO2  20% 101,3  20,3 kPa

Nồng độ hòa tan cực đại trong dầu ở 20oC:

CN2
CO2

81


 8,6%  6,9 (vol %)
101,3
20,3

16%  3,2 (vol %)
101,3

KK hòa tan trong dầu
chứa 68% N2 và 32%
O2 khác với KK phía
trên bề mặt dầu
(80%N2 và 20%O2)


 Mỗi chất khí hòa tan trong dầu có áp suất riêng pa trên bề
mặt dầu

1
pa  C a
ka
Hằng số Hennry

 Nếu tổng các áp suất riêng lớn hơn 0,9 atm  sinh ra bọt
khí trong dầu  dễ xảy ra phóng điện


 Hằng số Hennry của chất khí thay đổi theo nhiệt độ: