Về sự cố máy biến áp 500 kV Nhà máy thủy điện Ialy: “Thủ phạm” là hạt silica

32 năm trong đời làm nghề sửa chữa và thiết kế máy biến áp, tôi chưa bao giờ nghĩ rằng những hạt bụi silicagel có thể làm nên chuyện “tày trời”, khiến nhiều người phải đau đầu để tìm nguyên nhân sự cố máy biến áp 500 kV của Nhà máy Thuỷ điện Ialy…

Tôi được Lãnh đạo Công ty cổ phần Chế tạo Thiết bị điện giao cho đảm nhiệm việc sửa chữa phục hồi các máy biến áp trên. Mặc dù công việc đã hoàn thành hơn một năm nay, nhưng nguyên nhân gây ra sự cố vẫn là một bí ẩn đối với bản thân tôi. Thực ra sự cố này không những EVN mà Nhà chế tạo  UKRAINA cũng rất quan tâm. Bởi vì, theo chuyên gia của UKRAINA kể lại thì họ cũng đã gặp mấy trường hợp có các hiện tượng sự cố tương tự. Mặt dù chuyên gia UKRAINA sang Việt Nam nghiên cứu, tìm nguyên nhân sự cố của các máy trên và đã đưa ra kết luận nguyên nhân do sóng cộng hưởng… Nhưng qua quá trình khảo sát các hiện tượng để lại trên các bối dây sau khi bị sự cố, căn cứ vào các dạng sóng sét, sóng cộng hưởng, kết cấu bối dây, vị trí sự cố, cũng như phương thức đấu nối của cuộn dây,… tôi cho rằng kết luận của các chuyên gia nước ngoài về nguyên nhân sự cố của các máy biến áp này là chưa thỏa đáng.

Mặc dù máy đã sửa chữa xong, tôi vẫn có những cảm giác như một người làm việc chưa hoàn thành. Một cái gì đấy cứ thôi thúc tôi tìm ra “thủ phạm” chính của sự cố này. Rất nhiều đêm trăn trở và cuối cùng tôi đã bắt tay vào nghiên cứu.

Điều đầu tiên tôi đặt ra câu hỏi: Tại sao các hiện tượng sự cố của 3 máy ở các thời điểm khác nhau lại giống nhau đến như vậy? Các hiện tượng liên quan đến sự cố được tìm hiểu bao gồm:

– Máy đang làm việc bình thường thì bị sự cố:  Rơ le ga, van phòng nổ và bảo vệ so lệch làm việc.

– Thời tiết nắng khô, không có giông, sét.

– Trước khi sự cố xẩy ra, có hiện tượng sinh khí.

– Thời gian sinh khí kéo dài. Các mẫu khí đều có thành phần khói.

– Dầu máy biến áp khi lấy các mẫu thử luôn đạt tiêu chuẩn.

– Các thông số cũng như mọi yêu cầu kỹ thuật khác của máy được kiểm tra trước khi bị sự cố đều đạt tiêu chuẩn IEC.

– Tất cả các sự cố đều xảy ra ở phía phân đoạn dưới của bối dây từ bánh thứ 36 đến 57/70 bánh (ở nửa bối dây phía dưới)

– Vị trí xảy ra nằm ở vùng có các rãnh thông dầu nhỏ 3,6 mm.

– Có nhiều tạp chất màu đen như nhựa đường bám chặt vào giấy cách điện dây dẫn… Có thể gọi chúng là những “đốm đen” hay là “chấm đen”…, kích thước rất nhỏ hầu hết là khoảng 2-:-4 mm2 , cá biệt có đốm lớn đến 79 mm2, có hình dạng bất kỳ, chiều cao hay chiều dày những đốm đen này ước chừng 0,1 mm. Các đốm đen chỉ nằm ở 1/2 bối dây phía dưới (nằm ở phân đoạn dưới).

– Tất cả các đốm đen đều nằm trên bề mặt bánh dây, bề mặt phía dưới các bánh dây không có.

– Các vị trí sự cố (thủng) đứt dây đều nằm ở phía trong của các bánh dây từ vòng 37 của các bánh dây (tính từ phía trong ra)

Qua việc khảo sát trên, điều đầu tiên tôi cần phân tích là kết cấu của bối dây. Tôi muốn tìm hiểu các lớp giấy cách điện vòng dây, ưu và khuyết điểm của kết cấu bối dây loại này là: Khả năng chịu sóng sét tốt; chịu lực điện động tốt; nhưng lại tạo ra sự chênh lệch điện áp lớn giữa các vòng dây liền kề, đặc biệt là điện áp chênh giữa các vòng dây của các bánh dây nằm cạnh nhau.

Theo số liệu của bối dây máy 500 kV này, có thể tính được điện áp chênh lệch giữa 2 vòng dây nằm liền kề là 4760 V (chênh 20 lần so với kiểu quấn thông thường). Điện áp chênh lệch cao nhất giữa các vòng của 2 cặp bánh dây cạnh nhau. Các vòng càng nằm phía trong bối dây thì độ chênh điện áp càng lớn :

Chênh áp  =  14 042 vôn;   13566 vôn;   13090 vôn;  12614 vôn … 10710 vôn

Tương ứng: Vòng thứ 1; vòng thứ 2; vòng thứ 3;  vòng thứ 4;… vòng thứ 7. Càng phân tích, tôi càng bị cuốn hút vào nguyên nhân của sự cố, và cuối cùng cũng đã phát hiện được.

Qua kết quả khảo sát, kiểm tra và phân tích, các đốm đen chính là những hạt bụi Silicagel lọt được vào máy biến áp hoặc qua con đường tuần hoàn của bình lọc a xít, hoặc qua bình thông gió nóng. Các “vị khách không mời mà đến” đó, sau khi chui được vào máy, đã bị ion hoá làm thay hình đổi dạng.

Chúng ta biết rằng: Trong quá trình làm việc, máy biến áp thường sinh ra các chất như a xít và nước. Các chất này tan vào trong dầu máy biến áp. Các hạt bụi silicagel nằm trong máy ngập trong dầu, chúng  luôn làm nhiệm vụ hút nước và a xít  trong dầu.

Theo thời gian và theo mức độ sinh nước và a xít trong cách điện của từng vị trí trong máy, cũng như của từng máy biến áp, các a xít và nước hoà tan trong dầu làm cho các hạt silicagel có điều kiện thực hiện quá trình hút no nước, a xít lâu hay chóng. Có thể là 1 năm, 2 năm hay 5 năm hoặc lâu hơn… Các hạt bụi nào no nước và a xít trước thì bị i on hoá trước, các hạt bụi nào no sau thì bị i on hoá sau. Khi bị ion hoá gây hồ quang và làm cháy lớp dầu tiếp xúc sinh ra khí và tạo nên chất đen bám dính vào giấy cách điện. Vì các hạt bụi chui vào máy đại đa số là rất bé, cho nên hiện tượng i on hoá cũng diễn ra rất nhỏ. Mặt khác, tính chất của dầu máy biến áp ngoài tính cách điện, còn có khả năng dập hồ quang. Vì vậy khi bị i on hoá (phóng điện li ti) trong môi trường dầu, hồ quang bị dầu dập tắt, cho nên máy biến áp không bị nguy hiểm. Hiện tượng i on hoá gây ra “phóng điện” nhỏ li ti này giống hệt như các hiện tượng i on hoá bụi nước vào các buổi sáng sương mù ở các trạm điện cao áp 110 và 220 kV mà ta thường nhìn thấy: Các đốm sáng loé lên và tắt ngay cùng với những tiếng nổ lách tách. Tôi nhận biết được điều này khi tháo các bối dây ra và quan sát thấy những đốm đen để lại trên bề mặt giấy cách điện cũng như kết quả kiểm tra mẫu khí xuất hiện trên rơ le ga có thành phần khói….

Qua đây chúng ta có thể kết luận rằng: Điện áp “cộng hưởng” chỉ là yếu tố có tính chất xúc tác, đẩy nhanh quá trình i on hoá các hạt bụi silicagel khi đã no a xit và nước, chứ không phải là nguyên nhân trực tiếp. Hay nói cách khác về điều kiện cần và đủ để gây sự cố máy biến áp là: Khi hiện tượng i on hoá các hạt bụi lại nằm ở vị trí: Các rãnh thông dầu thấp; cách điện các vòng dây bị khiếm khuyết; có sự chênh lệch điện áp giữa các vòng dây của cả bánh dây lớn;  các hạt i on có kích thước đủ lớn để làm suy giảm hoặc vô hiệu hoá các khoáng cách cách điện của các rãnh. Nếu thiếu một trong 4 yếu tố trên, thì máy biến áp sẽ khó xảy ra sự cố. Điều này có thể lý giải tại sao có máy biến áp mà quá trình sinh khí xảy ra ngắn: 1tháng; 2 tháng hoặc 3 tháng máy mới hỏng. Thậm chí có máy biến áp sinh khí kéo dài đến 4 năm tháng mà máy vẫn chưa hỏng. Bởi vì sự sinh khí xẩy ra ở những vị trí không nguy hiểm cho máy.

Trước đây, khi sửa chữa các máy biến áp trên, mọi công đoạn tôi cho anh em thực hiện chỉ là “bản năng” của nghề nghiệp. Giờ đây, khi tìm ra được nguyên nhân của sự cố, tôi càng cảm thấy “bản năng” nghề nghiệp thật đáng quí. Tôi chia sẻ những kinh nghiệm trong việc xử lý sự cố máy biến áp 500 kV tại Thủy điện Ialy thời gian qua với mong muốn đó sẽ là một sự tham khảo hữu ích cho những người làm công tác quản lý thiết bị, cũng như những người làm công tác nghiên cứu KHCN trong và ngoài ngành Điện.

Theo: TC Điện lực

Leave a Reply

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *