Tổng quan về Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6627-18-21:2011

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6627-18-21:2011 (hoàn toàn tương đương với IEC 60034-18-21:1992 và các sửa đổi năm 1994, 1996) là một phần quan trọng trong hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật về máy điện quay. Tiêu chuẩn này quy định chi tiết về quy trình thử nghiệm đánh giá chức năng của hệ thống cách điện, tập trung vào việc đánh giá về nhiệt và phân loại đối với các loại dây quấn kiểu quấn dây (wire-wound windings).

Phạm vi áp dụng và Đối tượng điều chỉnh

Tiêu chuẩn hướng tới việc thiết lập các quy tắc chung và quy trình thực nghiệm cụ thể bao gồm:

• Áp dụng trực tiếp cho các hệ thống cách điện của máy điện quay sử dụng dây quấn kiểu quấn dây.
• Cung cấp các quy trình thử nghiệm so sánh nhằm đánh giá độ bền nhiệt của một hệ thống cách điện mới (hệ thống thử nghiệm) so với một hệ thống cách điện đã có kinh nghiệm vận hành thực tế được thừa nhận (hệ thống tham chiếu).
• Xác định các tiêu chí phân loại nhiệt cho hệ thống cách điện dựa trên kết quả thử nghiệm thực nghiệm chu kỳ.

Nguyên tắc đánh giá chức năng hệ thống cách điện

Việc đánh giá độ bền nhiệt của hệ thống cách điện được thực hiện dựa trên các nguyên tắc khoa học và thực nghiệm nghiêm ngặt:

• Nguyên tắc so sánh: Mọi đánh giá đều mang tính chất so sánh trực tiếp. Hệ thống cách điện thử nghiệm phải được thử nghiệm song song hoặc dưới các điều kiện tương đương với hệ thống cách điện tham chiếu để loại bỏ các sai số do thiết bị và môi trường thử nghiệm gây ra.
• Mô phỏng đa yếu tố ứng suất: Quy trình thử nghiệm không chỉ giới hạn ở tác động nhiệt mà còn kết hợp tuần hoàn các yếu tố ứng suất cơ học, độ ẩm và điện áp để mô phỏng sát nhất với điều kiện vận hành thực tế của máy điện quay.
• Phân tích thống kê toán học: Kết quả thử nghiệm tuổi thọ được xử lý bằng các phương pháp thống kê để xác định tuổi thọ trung bình, độ tin cậy và sai số của hệ thống cách điện ở các mức nhiệt độ khác nhau.

Quy trình thử nghiệm chu kỳ (Cycle Test Procedures)

Quy trình thử nghiệm nhiệt được thiết kế theo các chu kỳ tuần hoàn lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ bao gồm các giai đoạn kế tiếp nhau:

• Phơi nhiễm nhiệt (Thermal Exposure): Các mẫu thử được đặt trong lò nhiệt ở nhiệt độ thử nghiệm xác định trong một khoảng thời gian cụ thể của chu kỳ. Nhiệt độ thử nghiệm thường được chọn ở ít nhất ba mức khác nhau để dựng đường cong tuổi thọ Arrhenius.
• Tác động cơ học (Mechanical Stress): Sau khi phơi nhiễm nhiệt, mẫu thử được chịu một lực tác động cơ học (như rung lắc hoặc va đập nhẹ) nhằm mô phỏng lực điện từ và lực cơ học xuất hiện khi máy khởi động và vận hành thực tế.
• Tác động của độ ẩm (Moisture Exposure): Mẫu thử tiếp tục được đặt trong môi trường có độ ẩm cao (thường kèm theo ngưng tụ sương) để kiểm tra khả năng chống ẩm của hệ thống cách điện sau khi đã bị lão hóa nhiệt và cơ học.
• Thử nghiệm điện áp chẩn đoán (Voltage Proof Test): Đây là bước quyết định để xác định mẫu thử đã hỏng hay chưa. Một điện áp thử nghiệm quy định được đặt vào giữa các phần dẫn điện và đất, hoặc giữa các vòng dây. Nếu xảy ra hiện tượng phóng điện đánh thủng, mẫu thử được coi là đã hỏng tại chu kỳ đó.

Đánh giá kết quả và Phân loại nhiệt

Sau khi hoàn thành các thử nghiệm cho tất cả các mẫu ở các mức nhiệt độ khác nhau, việc xử lý số liệu và phân loại được tiến hành:

• Xây dựng đường đồ thị tuổi thọ: Sử dụng phương trình Arrhenius để biểu diễn mối quan hệ giữa logarit của tuổi thọ và nghịch đảo của nhiệt độ tuyệt đối.
• Xác định Chỉ số nhiệt độ (Temperature Index - TI): Chỉ số nhiệt độ của hệ thống cách điện thử nghiệm được xác định tại mốc thời gian quy định (thường là 20.000 giờ) dựa trên đường đồ thị tuổi thọ so sánh với hệ thống tham chiếu.
• Xác định Khoảng phân đôi (Halving Interval - HNE): Là khoảng nhiệt độ làm giảm một nửa tuổi thọ của hệ thống cách điện, giúp đánh giá độ nhạy của hệ thống đối với sự thay đổi nhiệt độ.
• Phân loại cấp chịu nhiệt: Dựa trên chỉ số nhiệt độ xác định được, hệ thống cách điện sẽ được phân vào các cấp chịu nhiệt tiêu chuẩn (như Cấp B, F, H, v.v.) theo quy định hiện hành của tiêu chuẩn máy điện quay.

Ý nghĩa của việc áp dụng tiêu chuẩn

Việc tuân thủ TCVN 6627-18-21:2011 mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho ngành chế tạo và vận hành thiết bị điện:

• Giúp các nhà sản xuất máy điện quay đánh giá chính xác chất lượng và tuổi thọ dự kiến của các vật liệu cách điện mới trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt.
• Đảm bảo tính an toàn, độ tin cậy vận hành của động cơ và máy phát điện trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
• Tạo cơ sở kỹ thuật thống nhất cho việc nghiệm thu, kiểm định và thử nghiệm chất lượng sản phẩm điện cơ trên thị trường Việt Nam và quốc tế.