Sứ Cách Điện Máy Biến Áp A-Z: 3 Loại & Hướng Dẫn Bảo Dưỡng

Sứ cách điện máy biến áp (transformer bushing) là một thiết bị cách điện chuyên dụng, cho phép các dây dẫn mang điện áp cao hoặc hạ thế đi xuyên qua vỏ thùng máy biến áp (thường được nối đất) một cách an toàn mà không gây ra phóng điện hay ngắn mạch.

Chúng đóng vai trò kép: vừa là điểm đấu nối cho cáp điện vào và ra khỏi máy, vừa là hàng rào cách điện cốt lõi để ngăn chặn dòng điện rò rỉ ra vỏ máy.

Khái niệm và Vai trò của Sứ cách điện

Sứ cách điện máy biến áp là một bộ phận không thể thiếu, được thiết kế để đưa một dây dẫn mang điện đi xuyên qua một vách ngăn (như vỏ thùng máy biến áp) vốn đang được nối đất.

• Cách điện: Chức năng chính là ngăn chặn dòng điện cao áp “nhảy” từ dây dẫn lõi sang vỏ thùng máy, đảm bảo an toàn cho thiết bị và con người.
• Cố định cơ học: Sứ phải đủ chắc chắn để giữ vững dây dẫn (hoặc thanh cái) ở đúng vị trí, chịu được các lực tác động cơ học (như lực điện động khi có ngắn mạch) và rung động.
• Làm kín: Ngăn chặn dầu cách điện bên trong máy biến áp rò rỉ ra ngoài và ngăn không khí, hơi ẩm từ môi trường xâm nhập vào bên trong.

Phân loại Sứ cách điện máy biến áp

Sứ cách điện được phân loại dựa trên nhiều yếu tố, nhưng phổ biến nhất là dựa trên điện áp, vật liệu cách điện và cấu tạo bên trong.

Sứ Cao thế (High Voltage – HV)

Đây là các sứ được lắp ở phía điện áp cao của máy biến áp (ví dụ: 110kV, 220kV, 500kV).

• Đặc điểm: Thường có kích thước rất lớn, cấu tạo phức tạp với nhiều tán sứ để tăng chiều dài đường rò bề mặt, chống phóng điện trong điều kiện môi trường ẩm ướt, ô nhiễm.
• Cấu tạo bên trong: Đối với điện áp rất cao, sứ cao thế thường là loại sứ kiểu tụ điện (Capacitance-graded Bushing). Lõi của chúng bao gồm nhiều lớp giấy cách điện xen kẽ các lá nhôm mỏng (tạo thành các tụ điện nối tiếp). Cấu trúc này giúp phân bổ điện trường đồng đều dọc theo chiều dài sứ, ngăn ngừa phóng điện cục bộ bên trong.
• Loại sứ tụ điện:
  • Sứ OIP (Oil Impregnated Paper): Lõi cách điện bằng giấy tẩm dầu, được bọc trong vỏ gốm hoặc composite.
  • Sứ RIP (Resin Impregnated Paper): Lõi bằng giấy tẩm nhựa epoxy. Loại này khô, không chứa dầu nên an toàn cháy nổ cao hơn, tương tự như các máy biến áp khô.

Sứ Hạ thế (Low Voltage – LV)

Đây là các sứ được lắp ở phía điện áp thấp của máy biến áp (thường là 0.4kV), dùng để đấu nối ra tải tiêu thụ.

• Đặc điểm: Có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn hơn nhiều so với sứ cao thế. Thường là sứ đặc (solid bushing) làm hoàn toàn bằng gốm hoặc epoxy, với một thanh dẫn đồng xuyên qua tâm.

Sứ Epoxy (Plug-in Bushing)

Đây là loại sứ hiện đại, ngày càng phổ biến, đặc biệt trong các trạm biến áp không gian hẹp (như trạm biến áp hợp bộ – trạm Kiosk).

• Vật liệu: Được đúc hoàn toàn bằng nhựa Epoxy hoặc Polymer (Silicone) thay vì gốm sứ truyền thống.
• Ưu điểm:
  • Gọn nhẹ: Dễ dàng vận chuyển và lắp đặt.
  • Độ bền cơ học cao: Khó bị vỡ, nứt khi va đập.
  • Tính kỵ nước: Bề mặt sứ polymer (silicone) có khả năng tự làm sạch, chống bám bẩn và đọng nước tốt, giảm nguy cơ phóng điện bề mặt.
• Loại Plug-in: Nhiều sứ epoxy được thiết kế dạng “plug-in”, cho phép kết nối nhanh với các đầu cáp (cable connector) chuyên dụng, giúp việc lắp đặt rất nhanh chóng và an toàn trong không gian hẹp.

Bảo dưỡng Sứ cách điện máy biến áp

Bảo dưỡng sứ cách điện là một phần quan trọng trong quy trình bảo trì máy biến áp để đảm bảo an toàn và tuổi thọ thiết bị.

Quy trình kiểm tra và bảo dưỡng cơ bản:

1. Vệ sinh bề mặt sứ (Làm sạch):
   • Sử dụng vải mềm, sạch và khô để lau chùi bụi bẩn bám trên bề mặt sứ.
   • Đối với các vết bẩn cứng đầu (dầu mỡ, cặn muối ở khu vực ven biển), có thể cần dùng dung dịch làm sạch chuyên dụng nhưng phải đảm bảo sứ khô hoàn toàn trước khi đóng điện trở lại.
   • Bề mặt sứ bẩn làm tăng nguy cơ phóng điện bề mặt, đặc biệt khi trời ẩm.
2. Kiểm tra trực quan (Tìm kiếm hư hỏng):
   • Nứt, vỡ, mẻ: Tìm kiếm bất kỳ vết nứt, vỡ nào trên thân sứ hoặc các tán sứ. Một vết nứt nhỏ cũng có thể khiến hơi ẩm xâm nhập, gây hỏng hóc nghiêm trọng. Tình trạng này có thể được phát hiện sớm qua việc đo điện trở cách điện.
   • Dấu vết phóng điện: Tìm các vệt cháy xém, vệt đen ngoằn ngoèo trên bề mặt sứ. Đây là dấu hiệu của hiện tượng phóng điện bề mặt đã xảy ra.
   • Rò rỉ dầu (Đối với sứ dầu OIP): Kiểm tra kỹ các vòng đệm (gasket) ở chân sứ và đầu sứ xem có dấu hiệu rò rỉ dầu cách điện hay không.
3. Kiểm tra Mức dầu (Đối với sứ dầu OIP):
   • Các sứ cao thế kiểu tụ dầu thường có kính thăm dầu (oil level gauge).
   • Đảm bảo mức dầu nằm trong giới hạn cho phép. Nếu mức dầu quá thấp, có thể sứ đã bị rò rỉ hoặc có sự cố bên trong.
4. Kiểm tra các điểm đấu nối (Đầu cốt):
   • Kiểm tra xem các đầu cốt (terminal) nối cáp vào sứ có bị lỏng, oxy hóa, hoặc có dấu hiệu phát nhiệt bất thường (đổi màu kim loại) không.
   • Siết lại các bu lông nếu bị lỏng để đảm bảo tiếp xúc điện tốt, tránh phát nhiệt.

Các dấu hiệu cảnh báo sự cố cần chú ý:

• Tiếng kêu bất thường: Nghe thấy tiếng “lách tách”, “xè xè” hoặc “vo vo” lớn phát ra từ sứ. Đây có thể là dấu hiệu của phóng điện cục bộ (partial discharge) bên trong hoặc trên bề mặt.
• Hiện tượng quá nhiệt: Điểm kết nối hoặc thân sứ nóng lên bất thường (thường được phát hiện qua camera nhiệt).
• Rò rỉ dầu: Dầu chảy thành vệt hoặc nhỏ giọt từ sứ.
• Phóng điện vầng quang: Có thể nhìn thấy ánh sáng tím hoặc xanh mờ xung quanh sứ vào ban đêm.