Giải Thích Chi Tiết Về Sự Tăng Nhiệt Độ Máy Biến Áp – Hướng Dẫn 2025

Sự tăng nhiệt độ máy biến áp là một trong những chỉ số quan trọng nhất để đánh giá sức khỏe vận hành của thiết bị. Đây là sự chênh lệch giữa nhiệt độ thực tế của các bộ phận (như cuộn dây và dầu) so với nhiệt độ môi trường xung quanh. Ở tải định mức, mức tăng này thường nằm trong khoảng 55°C đến 65°C.

Việc hiểu rõ các nguyên nhân gây nóng và cách giám sát chính xác là yếu tố then chốt để ngăn ngừa sự cố, kéo dài tuổi thọ của máy biến áp và đảm bảo an toàn hệ thống. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết các khái niệm, phương pháp kiểm tra OTI/WTI và các biện pháp ngăn ngừa cập nhật mới nhất.

Máy Biến Áp Tỏa Nhiệt: Khi Nào Là Bình Thường?

Máy biến áp tỏa nhiệt là hoàn toàn bình thường khi hoạt động. Nhiệt này sinh ra chủ yếu từ tổn hao lõi (ngay cả khi không tải) và tổn hao cuộn dây (tăng theo tải). Ở tải định mức, nhiệt độ dầu 40-60°C và cuộn dây tăng 55-65°C so với môi trường là giới hạn chấp nhận được.

Việc máy biến áp tỏa nhiệt trong quá trình hoạt động là hoàn toàn bình thường. Đây là hệ quả tất yếu của quá trình cảm ứng điện từ khi chuyển đổi điện áp. Nguồn nhiệt này phát sinh chủ yếu từ hai loại tổn hao:

• Tổn hao lõi (Core Losses): Xảy ra ngay cả khi máy biến áp không mang tải. Nhiệt này sinh ra do tổn hao trễ (hysteresis) từ việc đảo chiều từ trường liên tục và tổn hao dòng xoáy (eddy currents) trong lõi thép silic.
• Tổn hao cuộn dây (Copper Losses): Còn gọi là tổn hao I²R. Nhiệt này sinh ra do điện trở suất của vật liệu cuộn dây khi có dòng điện chạy qua. Tổn hao này tăng tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện tải.

Để hiểu sâu hơn về các yếu tố này, bạn có thể tham khảo bài viết chi tiết về các loại tổn thất trong máy biến áp.

Giới hạn bình thường: Ở tải định mức và nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn (ví dụ 30°C), nhiệt độ dầu thường duy trì ở mức 40-60°C. Sự tăng nhiệt độ cuộn dây so với môi trường được phép là 55-65°C. Nếu nhiệt độ vượt các ngưỡng này, cần phải kiểm tra ngay lập tức.

Các Nguyên Nhân Khiến Máy Biến Áp Nóng Bất Thường

Các nguyên nhân chính gây nóng bất thường bao gồm: Quá tải (phổ biến nhất), nhiệt độ môi trường cao (giảm khả năng tản nhiệt), hỏng hệ thống làm mát (quạt/bơm hỏng, tản nhiệt bẩn, dầu suy giảm), và các lỗi nội bộ (đoản mạch vòng, tiếp xúc kém).

Ngoài các tổn hao vận hành bình thường, sự tăng nhiệt độ quá mức thường xuất phát từ các yếu tố bất lợi sau:

• Quá tải (Overload): Đây là nguyên nhân phổ biến nhất. Khi dòng điện vận hành vượt quá công suất định mức của máy biến áp, tổn hao đồng (I²R) sẽ tăng vọt, gây phát nhiệt nghiêm trọng. Ví dụ, tải 120% có thể làm nhiệt độ tăng thêm 20-30%.
• Nhiệt độ môi trường cao: Khi nhiệt độ môi trường (ambient temperature) vượt quá 30-40°C, khả năng tản nhiệt tự nhiên của máy bị suy giảm đáng kể.
• Hỏng hệ thống làm mát: Đây là một nguyên nhân nghiêm trọng. Quạt làm mát (cho chế độ ONAF/OFAF) bị hỏng, bơm dầu không hoạt động, bộ tản nhiệt bị tắc nghẽn do bụi bẩn, hoặc mức dầu thấp/dầu bị bẩn đều làm giảm hiệu quả giải nhiệt.
• Chất lượng dầu suy giảm: Dầu cách điện có thể bị nhiễm bẩn, ẩm, hoặc tăng độ axit, làm giảm khả năng tản nhiệt và cách điện. Đây là một trong những dấu hiệu hỏng dầu máy biến áp rõ rệt.
• Lỗi nội bộ: Các sự cố như đoản mạch vòng dây, suy giảm điện trở cách điện, hoặc các tiếp xúc điện trở cao (mối nối lỏng lẻo) cũng sinh nhiệt lớn cục bộ.

Cách Kiểm Tra Nhiệt Độ Dầu Và Cuộn Dây (OTI & WTI)

Có 4 bước kiểm tra chính: 1. Đọc đồng hồ OTI/WTI gắn trên máy, 2. Sử dụng camera nhiệt (Thermal Scan) để quét điểm nóng, 3. Ghi nhật ký vận hành (Log Data) để so sánh lịch sử, và 4. Phân tích mẫu dầu định kỳ để kiểm tra chất lượng cách điện và tản nhiệt.

Kiểm tra nhiệt độ định kỳ là bước bảo trì thiết yếu. Thực hiện hàng tuần hoặc theo lịch bảo dưỡng của trạm biến áp.

Bước 1: Đọc Đồng Hồ OTI và WTI

Đây là phương pháp cơ bản nhất. Các đồng hồ cơ này được gắn trực tiếp trên vỏ máy, cho phép người vận hành đọc nhiệt độ dầu (OTI) và nhiệt độ cuộn dây mô phỏng (WTI) bất cứ lúc nào.

Chuyên viên tư vấn & Báo giá

Ms. Khuyên Bùi

⚡ Phản hồi ngay

Chat tư vấn qua Zalo Official

Bước 2: Sử Dụng Camera Nhiệt (Thermal Scan)

Đây là phương pháp hiện đại và trực quan.

• Quét camera nhiệt (hồng ngoại) lên toàn bộ bề mặt thùng dầu, các cánh tản nhiệt, cột sứ (bushing) và các điểm đấu nối.
• Hình ảnh nhiệt sẽ chỉ ra chính xác các “điểm nóng” (hotspots) bất thường. Các vùng có màu đỏ tươi hoặc trắng (>85°C đối với dầu) cần được điều tra ngay lập tức.
• KTH Electric cung cấp dịch vụ scan nhiệt tủ điện và máy biến áp chuyên nghiệp để phát hiện sớm các rủi ro này.

Bước 3: Ghi Nhật Ký Vận Hành (Log Data)

Luôn so sánh nhiệt độ hiện tại với dữ liệu lịch sử. Nếu nhiệt độ tăng đột ngột trong khi tải và nhiệt độ môi trường không thay đổi, đây là dấu hiệu của sự cố nội bộ.

Bước 4: Phân Tích Mẫu Dầu

Việc lấy mẫu dầu định kỳ để phân tích các chỉ số như độ ẩm, độ bền điện môi, và đặc biệt là kiểm tra độ axit của dầu máy biến áp sẽ gián tiếp cho biết tình trạng của lõi và cuộn dây.

OTI và WTI Là Gì? Giải Thích Nguyên Lý Hoạt Động

OTI (Chỉ thị nhiệt độ dầu) đo nhiệt độ thực tế của lớp dầu trên cùng. WTI (Chỉ thị nhiệt độ cuộn dây) đo nhiệt độ dầu và cộng thêm một độ tăng nhiệt mô phỏng (dựa trên dòng tải từ CT), từ đó ước tính nhiệt độ điểm nóng nhất (hotspot) của cuộn dây.

OTI và WTI là hai thiết bị giám sát nhiệt độ quan trọng nhất trên máy biến áp.

OTI (Oil Temperature Indicator – Chỉ thị nhiệt độ dầu)

• Cấu tạo: Bao gồm một bầu cảm biến (bulb) đặt trong túi dầu ở vị trí nóng nhất (thường là dầu lớp trên cùng), một ống mao dẫn (capillary tube) chứa chất lỏng dễ bay hơi, và một đồng hồ quay số (dùng ống Bourdon).
• Nguyên lý: Khi nhiệt độ dầu tăng, chất lỏng trong bầu cảm biến bay hơi, tạo áp suất đẩy qua ống mao dẫn. Áp suất này làm ống Bourdon dịch chuyển, kéo kim đồng hồ chỉ thị nhiệt độ.
• Chức năng: Thường có 2 công tắc (switch):
  1. Báo động (Alarm): Cảnh báo khi nhiệt độ dầu đạt ngưỡng (ví dụ: 70-75°C).
  2. Ngắt (Trip): Gửi tín hiệu cắt máy cắt khi nhiệt độ quá cao, (ví dụ: 85-95°C), bảo vệ máy khỏi hư hỏng.

WTI (Winding Temperature Indicator – Chỉ thị nhiệt độ cuộn dây)

• Cấu tạo: Tương tự OTI, nhưng phức tạp hơn. Bầu cảm biến cũng đặt trong túi dầu, nhưng được bổ sung một điện trở sấy (heater) kết nối với một biến dòng (CT) từ cuộn dây của máy biến áp.
• Nguyên lý: WTI đo nhiệt độ dầu (giống OTI) VÀ cộng thêm một độ tăng nhiệt mô phỏng. Dòng điện từ CT (tỷ lệ với dòng tải) sẽ nung nóng điện trở sấy. Lượng nhiệt này mô phỏng chính xác nhiệt độ tăng thêm của cuộn dây so với dầu.
• Kết quả: Kim đồng hồ WTI chỉ thị nhiệt độ “hotspot” (điểm nóng nhất) giả lập của cuộn dây, vốn không thể đo trực tiếp.
• Chức năng: Thường có 4 công tắc (switch):
  1. Điều khiển Quạt/Bơm 1 (Fan/Pump Control): Khởi động quạt/bơm khi nhiệt độ đạt mức (ví dụ: 60°C).
  2. Điều khiển Quạt/Bơm 2 (Fan/Pump Control): Khởi động nhóm quạt/bơm thứ hai (nếu có).
  3. Báo động (Alarm): Cảnh báo khi nhiệt độ cuộn dây đạt ngưỡng (ví dụ: 80°C).
  4. Ngắt (Trip): Cắt máy khi nhiệt độ cuộn dây quá cao (ví dụ: 95-100°C).

Cập nhật 2025: Mặc dù OTI/WTI truyền thống vẫn phổ biến, các máy biến áp quan trọng hiện nay (critical) đang dần tích hợp cảm biến cáp quang (Fiber Optics) để đo nhiệt độ hotspot thực tế của cuộn dây với độ chính xác cao nhất.

So Sánh Các Phương Pháp Giám Sát Nhiệt Độ

OTI/WTI là phương pháp giám sát liên tục, chi phí thấp, bắt buộc trên hầu hết các máy. Camera nhiệt cung cấp hình ảnh trực quan, chính xác để kiểm tra định kỳ các điểm nóng. Fiber Optics (Cáp quang) là chính xác nhất (đo hotspot thực) nhưng chi phí rất cao, thường dùng cho máy siêu quan trọng.

Lưu Ý Quan Trọng Và Biện Pháp Ngăn Ngừa Quá Nhiệt

Lưu ý quan trọng nhất là không để nhiệt độ dầu vượt quá 95°C để tránh lão hóa cách điện. Biện pháp ngăn ngừa bao gồm: Giám sát tải (luôn dưới 100%), bảo dưỡng hệ thống làm mát (vệ sinh tản nhiệt, lọc dầu), và kiểm tra lỗi định kỳ (đo điện trở, cách điện).

Lưu ý cốt lõi: Tuyệt đối không để nhiệt độ dầu vận hành vượt quá 95°C trong thời gian dài. Vượt ngưỡng này, giấy cách điện bên trong máy biến áp sẽ bị lão hóa (suy thoái) với tốc độ cực nhanh, làm giảm tuổi thọ thiết bị nghiêm trọng.

Các Biện Pháp Ngăn Ngừa Hiệu Quả

1. Giám sát tải: Đảm bảo máy vận hành dưới 100% tải định mức. Sử dụng rơle quá tải và các hệ thống giám sát năng lượng để theo dõi chặt chẽ.
2. Bảo dưỡng hệ thống làm mát:
   • Làm sạch cánh tản nhiệt, loại bỏ bụi bẩn, tổ chim… để đảm bảo tản nhiệt không khí tối ưu.
   • Kiểm tra quạt và bơm dầu hàng tháng, đảm bảo chúng hoạt động đúng theo tín hiệu từ WTI.
   • Thực hiện dịch vụ lọc dầu máy biến áp định kỳ (3-5 năm/lần hoặc khi kết quả thử nghiệm xấu) để loại bỏ ẩm và cặn bẩn.
3. Kiểm tra lỗi định kỳ: Thực hiện đo điện trở một chiều (DC) của cuộn dây và các phép đo điện môi khác trong các kỳ bảo trì máy biến áp để phát hiện các vấn đề tiềm ẩn.
4. Cập nhật 2025: Áp dụng các mô hình nhiệt (thermal modeling) theo chuẩn IEEE và tích hợp hệ thống giám sát AI (Trí tuệ nhân tạo) để dự đoán sự tăng nhiệt độ trước khi nó trở thành sự cố.

Disclaimer: Các hướng dẫn trên dựa trên tiêu chuẩn kỹ thuật chung. Luôn tham khảo tài liệu của nhà sản xuất và tuân thủ quy định bảo dưỡng trạm biến áp cụ thể. Liên hệ với kỹ sư điện chuyên nghiệp để thực hiện đo lường và bảo trì.

Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

1. Nhiệt độ dầu máy biến áp bình thường là bao nhiêu?

Ở tải đầy đủ, nhiệt độ dầu thường từ 40°C đến 60°C. Mức cảnh báo thường là 75°C và mức ngắt máy (trip) không được vượt quá 95°C.

2. Máy biến áp nóng có nguy hiểm không?

Có. Quá nhiệt nghiêm trọng và kéo dài sẽ làm hỏng cách điện, gây phóng điện cục bộ, dẫn đến đoản mạch và nguy cơ cháy nổ. Các hệ thống PCCC trạm biến áp rất quan trọng vì lý do này.

3. Làm sao biết máy biến áp bị quá tải?

Dấu hiệu rõ nhất là nhiệt độ WTI và OTI tăng cao bất thường ngay cả khi nhiệt độ môi trường ổn định. Cách chính xác nhất là kiểm tra dòng điện (Ampe) thực tế đang chạy qua máy và so sánh với dòng định mức trên nhãn.

4. OTI và WTI khác nhau cơ bản ở điểm nào?

OTI chỉ đo nhiệt độ dầu. WTI đo nhiệt độ dầu VÀ cộng thêm độ tăng nhiệt mô phỏng của cuộn dây (dựa trên dòng điện tải), do đó WTI luôn chỉ thị giá trị cao hơn OTI khi có tải.

5. Cập nhật công nghệ 2025 trong giám sát nhiệt là gì?

Là sự tích hợp của cảm biến cáp quang (Fiber Optics) để đo hotspot chính xác và sử dụng AI (Trí tuệ nhân tạo) để phân tích, giám sát nhiệt độ theo thời gian thực, dự đoán lỗi trước khi chúng xảy ra.