Đo Điện Trở Cách Điện (Megger) và Tỷ Số Biến Áp (TTR): Hướng Dẫn Thí Nghiệm Toàn Diện

Chào mừng bạn đến với phần tiếp theo trong loạt bài viết chuyên sâu về Dịch vụ Thử nghiệm Điện! Sau khi đã nắm vững các phép thử về lõi thép và cuộn dây (Thí nghiệm Tổn hao Không tải và Đo Điện trở một chiều DC), chúng ta sẽ tìm hiểu hai hạng mục cực kỳ quan trọng: Đo Điện trở Cách điện (Megger) và Đo Tỷ số Biến áp (TTR).

Hai phép thử này đánh giá hai khía cạnh khác nhau nhưng đều thiết yếu của máy biến áp (MBA): một là “sức khỏe” của hệ thống cách điện, hai là “tính chính xác” của chức năng biến đổi điện áp.

Phần 1: Đo Điện Trở Cách Điện (Thử Nghiệm Megger)

Đo điện trở cách điện (Megger) là gì?
Đây là phép thử quan trọng nhất để đánh giá tình trạng cách điện (giấy, dầu) của máy biến áp. Phép đo này sử dụng điện áp DC cao (từ 500V đến 10kV) để phát hiện độ ẩm, nhiễm bẩn, hoặc lão hóa, đảm bảo máy biến áp an toàn trước khi vận hành.

Thử nghiệm Megger (đo điện trở cách điện bằng Megohmmeter) là phép thử cơ bản nhất để kiểm tra tình trạng hệ thống cách điện của MBA, bao gồm dầu và giấy cách điện.

Mục đích

Mục đích chính là phát hiện sự suy giảm chất lượng cách điện do ẩm, bẩn, lão hóa, và xác định các lỗi ngắn mạch “chết” (chạm vỏ hoặc chạm cuộn). Đây là bước kiểm tra an toàn cơ bản trước khi đóng điện.

• Đánh giá tình trạng cách điện: Phát hiện sự suy giảm chất lượng cách điện do ẩm, bẩn, hoặc lão hóa. (Xem thêm: Giải pháp giám sát cách điện để theo dõi liên tục).
• Phát hiện ngắn mạch “chết”: Xác định xem cuộn dây có bị chạm đất (chạm vỏ) hoặc chạm vào cuộn dây khác hay không.
• Đảm bảo an toàn: Đây là phép thử quan trọng để xác định mức điện áp an toàn trước khi đóng điện, đảm bảo không có sự cố rò rỉ hay phóng điện cục bộ.

Yêu cầu thiết bị và điện áp thử

Điện áp thử phụ thuộc vào cấp điện áp của cuộn dây: Hạ thế (LV) thường dùng 500V – 1000V DC; Trung thế (MV) dùng 2500V DC; và Cao thế (HV) dùng 5000V – 10000V DC. Phải dùng máy đo Megohmmeter chuyên dụng.

• Thiết bị: Sử dụng máy đo điện trở cách điện chuyên dụng (Megohmmeter), thường gọi là Megger.
• Điện áp thử (DC): Điện áp thử phụ thuộc vào cấp điện áp định mức của cuộn dây đang đo.
  • Cuộn Hạ thế (LV): Thường dùng điện áp 500V hoặc 1000V DC. (Thuộc cấp điện hạ thế).
  • Cuộn Trung thế (MV): Thường dùng 2500V DC. (Thuộc cấp điện trung thế).
  • Cuộn Cao thế (HV): Thường dùng 5000V hoặc 10000V DC. (Thuộc cấp điện cao thế).
• Chuẩn bị: Trước khi đo, MBA phải được cắt điện hoàn toàn tại trạm biến áp, các đầu sứ (bushing) phải được vệ sinh sạch sẽ để tránh rò rỉ bề mặt làm sai lệch kết quả.

Các hạng mục đo cách điện

Có 3 hạng mục đo cơ bản: 1. Cao thế so với Đất (HV – Gnd), 2. Hạ thế so với Đất (LV – Gnd), và 3. Cao thế so với Hạ thế (HV – LV). Các cuộn dây của cùng một phía (ví dụ: HV) phải được nối chụm lại khi đo.

Chúng ta cần đo điện trở cách điện giữa các thành phần không liên kết điện với nhau:

• Cao thế so với Đất (HV – Gnd): Đo cách điện giữa tất cả cuộn cao thế (đã được nối chụm lại) với vỏ máy (đã nối đất).
• Hạ thế so với Đất (LV – Gnd): Đo cách điện giữa tất cả cuộn hạ thế (nối chụm lại) với vỏ máy (đã nối đất).
• Cao thế so với Hạ thế (HV – LV): Đo cách điện giữa cuộn cao thế và cuộn hạ thế (các cuộn được nối chụm lại tương ứng).

Đánh giá kết quả (Chỉ số R_60s, PI và DAR)

PI (Chỉ số Phân cực = R_10phút / R_1phút) đánh giá độ ẩm bên trong cách điện; PI > 2.0 là tốt. DAR (Chỉ số Hấp thụ Điện môi = R_60s / R_30s) đánh giá độ ẩm/bẩn bề mặt; DAR > 1.4 là tốt.

Việc đánh giá không chỉ dựa vào giá trị điện trở (MΩ) mà còn dựa trên các chỉ số theo thời gian.

• Giá trị Điện trở 1 phút (R_60s):
  • Đây là giá trị điện trở đọc được sau khi đặt điện áp thử trong 60 giây.
  • Giá trị này phải đạt một mức tối thiểu (ví dụ: vài trăm MΩ trở lên, tùy vào cấp điện áp và công suất MBA), và phải được quy đổi về 20°C để so sánh.
• Chỉ số Hấp thụ Điện môi (DAR – Dielectric Absorption Ratio):
  • DAR = R_60s / R_30s (Điện trở 60s chia cho điện trở 30s).
  • Dùng để đánh giá độ ẩm bề mặt.
  • DAR < 1.0: Rất tệ (ẩm/bẩn)
  • DAR = 1.0 – 1.25: Có vấn đề
  • DAR > 1.4: Tốt
• Chỉ số Phân cực (PI – Polarization Index):
  • PI = R_10m / R_1m (Điện trở 10 phút chia cho điện trở 1 phút).
  • Đây là chỉ số quan trọng nhất để đánh giá độ ẩm bên trong và mức độ nhiễm bẩn của cách điện (liên quan đến chất lượng dầu máy biến áp).
  • PI < 1.0: Rất nguy hiểm.
  • PI = 1.0 – 2.0: Nghi ngờ.
  • PI = 2.0 – 4.0: Tốt.
  • PI > 4.0: Rất tốt.

Phần 2: Đo Tỷ Số Biến Áp (Thử Nghiệm TTR)

Thử nghiệm TTR (Transformer Turn Ratio) dùng để xác nhận tỷ lệ vòng dây (tỷ số điện áp) là chính xác so với thiết kế trên nhãn. Nó cực kỳ nhạy bén trong việc phát hiện các lỗi nghiêm trọng như chạm chập vòng dây hoặc lỗi đấu nối nội bộ.

Thử nghiệm TTR (Transformer Turn Ratio) kiểm tra tỷ lệ vòng dây giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Mục đích

TTR có thể phát hiện chạm chập dù chỉ vài vòng dây, hở mạch cuộn dây, sai sơ đồ đấu dây (nhầm Y/Δ), và sai vị trí của bộ chuyển nấc (Tap Changer).

• Xác nhận tỷ số điện áp: Đảm bảo MBA sẽ biến đổi điện áp đúng theo giá trị trên nhãn (nameplate). (Hữu ích để phân biệt giữa MBA truyền tải và MBA phân phối).
• Phát hiện các sự cố nghiêm trọng về cuộn dây:
  • Chạm chập vòng dây: Chỉ một vài vòng dây bị chập cũng sẽ làm thay đổi đáng kể tỷ số TTR.
  • Hở mạch cuộn dây: Sẽ không đo được tỷ số.
  • Lỗi đấu nối nội bộ: Phát hiện sai sót trong sơ đồ đấu dây (ví dụ nhầm đầu Y/Δ trong máy biến áp 3 pha).
  • Sai vị trí bộ chuyển nấc (Tap Changer): Kiểm tra xem bộ chuyển nấc có hoạt động và chỉ thị đúng vị trí hay không.

Phương pháp và thiết bị

Máy TTR chuyên dụng sẽ phát một điện áp AC đã biết (ví dụ: 80V) vào cuộn Cao thế (HV) và đo chính xác điện áp cảm ứng ở cuộn Hạ thế (LV). Máy sẽ tự động tính toán tỷ số TTR = V_HV / V_LV và so sánh với giá trị lý thuyết.

• Thiết bị: Sử dụng máy đo TTR kỹ thuật số chuyên dụng.
• Nguyên lý: Máy sẽ phát một điện áp xoay chiều (AC) đã biết (ví dụ 8V, 40V, 80V) vào cuộn Cao thế (HV) và đồng thời đo chính xác điện áp cảm ứng ở cuộn Hạ thế (LV).
• Tính toán: Máy tự động tính toán tỷ số TTR = V_HV / V_LV. Tỷ số này xấp xỉ bằng tỷ số vòng dây N_HV / N_LV.

Quy trình đo TTR

Sau khi kết nối máy đo vào các pha (H1, H2, H3 và X1, X2, X3), điều quan trọng nhất là phải thực hiện phép đo cho TẤT CẢ CÁC NẤC của bộ chuyển nấc để đảm bảo không có vị trí nào bị lỗi.

1. Ngắt kết nối MBA khỏi lưới.
2. Kết nối các kẹp HV của máy đo TTR vào các đầu cực H1, H2, H3.
3. Kết nối các kẹp LV của máy đo TTR vào các đầu cực X1, X2, X3 (và X0 nếu có).
4. Cài đặt sơ đồ vector của MBA trên máy (ví dụ: Dyn11, Yy0).
5. Thực hiện phép đo cho từng pha (A, B, C).
6. Ghi lại kết quả.
7. Quan trọng: Lặp lại phép đo này cho TẤT CẢ CÁC NẤC của bộ chuyển nấc để đảm bảo tất cả các vị trí đều chính xác.

Đánh giá kết quả (Sai số ± 0.5%)

Theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE, sai số giữa giá trị TTR đo được và giá trị TTR tính toán (từ điện áp nhãn) không được vượt quá ± 0.5%. Nếu lệch hơn 0.5%, máy biến áp gần như chắc chắn có lỗi nội bộ.

Đây là một tiêu chuẩn rất khắt khe:

• Tiêu chuẩn (ANSI/IEEE): Giá trị TTR đo được không được sai lệch quá ± 0.5% so với giá trị tỷ số tính toán từ điện áp định mức trên nhãn máy.
• Ví dụ:
  • MBA 22kV / 0.4kV.
  • Tỷ số điện áp tính toán = 22000 / 400 = 55.0
  • Giá trị TTR đo được phải nằm trong khoảng 54.725 đến 55.275.
• Nếu kết quả đo pha nào đó lệch quá ± 0.5%, MBA đó gần như chắc chắn có lỗi nội bộ (thường là chạm chập vòng dây) và không được phép vận hành. (Tham khảo thêm bài so sánh MBA 1 pha và 3 pha để hiểu về cấu trúc cuộn dây).

Kết Luận

5 phép thử cơ bản bao gồm: 1. Đo điện trở một chiều (DC), 2. Thí nghiệm Không tải (tổn hao lõi thép), 3. Thí nghiệm Ngắn mạch (tổn hao cuộn dây), 4. Đo điện trở cách điện (Megger), và 5. Đo tỷ số biến áp (TTR).

Việc hoàn thành cả 5 phép thử cơ bản (Không tải, Ngắn mạch, Điện trở DC, Cách điện Megger, và Tỷ số TTR) cung cấp một bức tranh toàn diện về “sức khỏe” của máy biến áp.

Chuyên viên tư vấn & Báo giá

Ms. Khuyên Bùi

⚡ Phản hồi ngay

Chat tư vấn qua Zalo Official

Chúng là cơ sở để tuân thủ Quy định bảo dưỡng trạm biến áp và là nền tảng của mọi Dịch vụ bảo trì hệ thống điện chuyên nghiệp. Việc thực hiện các phép thử này định kỳ giúp phát hiện sớm các hư hỏng tiềm ẩn, ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Để đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành cho hệ thống điện của bạn, hãy liên hệ với KTH Electric. Chúng tôi cung cấp dịch vụ bảo trì máy biến áp và dịch vụ thử nghiệm điện toàn diện, giúp phát hiện sớm mọi rủi ro tiềm ẩn.