Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6306-2:2006 (IEC 60076-2 : 1993) do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành là văn bản kỹ thuật quy định chi tiết về độ tăng nhiệt của máy biến áp điện lực. Tiêu chuẩn này hướng dẫn các phương pháp thử nghiệm, đo đạc và tính toán nhằm xác định chính xác giới hạn độ tăng nhiệt của cuộn dây và dầu máy biến áp, đảm bảo thiết bị vận hành an toàn và bền bỉ dưới tải trọng định mức.

- Phương pháp xác định nhiệt độ cuộn dây bằng đo điện trở (Điều 5 & Phụ lục C.2)

Để xác định nhiệt độ của cuộn dây vào giai đoạn cuối của thử nghiệm độ tăng nhiệt khi đạt trạng thái xác lập, tiêu chuẩn quy định sử dụng phương pháp đo điện trở một chiều của cuộn dây. Quy trình này được thực hiện cụ thể như sau:

• Thời điểm đo: Phép đo được bắt đầu ngay sau khi cắt nguồn điện thử nghiệm xoay chiều và nhanh chóng đấu nối lại các cuộn dây sang nguồn đo dòng điện một chiều. Việc đo đạc cần tiến hành càng sớm càng tốt để tránh sai số do cuộn dây nguội đi tự nhiên.
• Khắc phục hiện tượng sụt áp cảm ứng: Khi bắt đầu đo, các chỉ số ban đầu thường bị sai lệch do sự sụt điện áp cảm ứng trong cuộn dây trước khi dòng điện một chiều ổn định. Tiêu chuẩn hướng dẫn hai cách giảm thiểu thời gian trễ này: đưa mạch từ tới trạng thái bão hòa để giảm điện cảm hữu ích xuống mức tương đương điện cảm ngắn mạch; hoặc sử dụng nguồn cấp dòng không đổi, nguồn ổn định điện tử hoặc nguồn ắc quy lớn nối tiếp với biến trở lớn.
• Đấu nối cuộn dây: Hai cuộn dây của cặp thử nghiệm có thể đấu vào hai mạch một chiều riêng biệt hoặc đấu nối tiếp trong cùng một mạch. Hướng dòng điện phải được phối hợp đồng bộ để tạo ra sự bão hòa mạch từ hiệu quả nhất.
• Giới hạn thời gian đo hữu ích: Phép đo điện trở có ích nên được thực hiện trong vòng không quá 1 phút sau khi sự bão hòa mạch từ đã được thiết lập ổn định.
• Các phương pháp thay thế đặc biệt: Có thể lấy thành phần cảm ứng của điện áp qua một cuộn dây mở khác (không thuộc mạch một chiều) để hiệu chỉnh điện áp trên cuộn dây đo. Đối với cuộn dây có hai nửa song song cân bằng, có thể cho dòng điện một chiều đi vào một nửa và đi ra ở nửa kia để giám sát điện trở mà không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng cảm ứng, ngay cả khi máy biến áp đang được cấp nguồn xoay chiều.

- Phương pháp ngoại suy nhiệt độ cuộn dây về thời điểm cắt điện (Phụ lục C.3)

Do nhiệt độ và điện trở cuộn dây thay đổi liên tục theo thời gian ngay sau khi cắt điện, tiêu chuẩn yêu cầu phải áp dụng phương pháp ngoại suy ngược về thời điểm cắt điện (t = 0) để xác định chính xác nhiệt độ cực đại lúc vận hành:

• Thu thập số liệu: Sử dụng thiết bị đo ghi chỉ số bằng tay hoặc tự động (tương tự hoặc số) để ghi lại một lượng lớn các chỉ số điện trở rời rạc trong khoảng thời gian khoảng 20 phút sau khi cắt điện.
• Đặc tính biến thiên: Nhiệt độ cuộn dây giảm rất nhanh trong vài phút đầu tiên, sau đó xu hướng giảm chậm lại và trở nên bằng phẳng. Đối với máy biến áp có hằng số thời gian nhiệt lớn (như kiểu ON... công suất thấp), đường tiệm cận có thể coi là hằng số. Đối với máy biến áp lớn có hệ thống làm mát cưỡng bức hoạt động liên tục sau khi cắt điện, đường tiệm cận sẽ có xu hướng đi xuống rõ rệt.
• Mô hình toán học phân tích: Sự biến thiên của điện trở R(t) theo thời gian được biểu diễn bằng công thức phối hợp giữa thành phần biến đổi chậm A(t) và thành phần suy giảm theo hàm số mũ: R(t) = A(t) + B x e^(-t/T). Trong đó, A(t) có thể là hằng số, suy giảm tuyến tính hoặc suy giảm theo hàm số mũ tùy thuộc vào đặc tính làm mát của máy biến áp.
• Xử lý số liệu: Tiến hành đo cho đến khi thành phần suy giảm mũ triệt tiêu hoàn toàn để xác định các thông số của A(t). Sau đó, tách biệt phần biến thiên mũ để tính toán các hệ số B và hằng số thời gian T bằng phương pháp hồi quy, từ đó xác định điện trở tại thời điểm cắt điện R(0) = A_0 + B.
• Phương pháp đồ thị quy ước: Vẽ trơn các điểm đo bằng tay trên đồ thị với các khoảng thời gian bằng nhau tính từ lúc cắt điện. Nếu đường cong suy giảm là hàm số mũ, chênh lệch điện trở sẽ tạo thành một cấp số nhân, biểu diễn bằng một đường thẳng nghiêng trên đồ thị bán logarit, cắt trục điện trở tại điểm xác định giá trị điện trở ban đầu.

- Phân tích khí hòa tan trong dầu để phát hiện quá nhiệt cục bộ (Phụ lục C.4)

Bên cạnh việc đo nhiệt độ trực tiếp, tiêu chuẩn khuyến nghị áp dụng phương pháp phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA) để kiểm soát an toàn tuyệt đối cho máy biến áp:

• Mục đích: Phát hiện các điểm quá nhiệt cục bộ ẩn sâu bên trong máy biến áp mà các phép đo nhiệt độ thông thường không thể biểu hiện được trong quá trình thử nghiệm tăng nhiệt.
• Khả năng nhận biết: Phương pháp sắc ký khí có thể phát hiện tình trạng "quá nhiệt yếu" của cuộn dây hoặc các cấu kiện kim loại ở mức nhiệt độ từ 170 oC đến 200 oC, hoặc tình trạng quá nhiệt cục bộ nghiêm trọng từ 300 oC đến 400 oC (ví dụ do tiếp xúc ngẫu nhiên tạo ra dòng điện xoáy tuần hoàn).
• Đối tượng áp dụng: Đặc biệt cần thiết đối với các máy biến áp công suất lớn, nơi hiệu ứng từ thông tản gây ra rủi ro quá nhiệt cục bộ rất cao do kích thước máy lớn.

- Cấu trúc danh mục nội dung của Tiêu chuẩn TCVN 6306-2:2006

Tiêu chuẩn được bố cục chặt chẽ bao gồm các phần nội dung chính sau:

• Lời nói đầu: Giới thiệu chung về cơ quan biên soạn và ban hành tiêu chuẩn.
• Điều 1: Phạm vi áp dụng: Xác định giới hạn đối tượng máy biến áp điện lực áp dụng tiêu chuẩn độ tăng nhiệt.
• Điều 2: Tài liệu viện dẫn: Các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế liên quan được áp dụng song song.
• Điều 3: Các ký hiệu nhận dạng theo phương pháp làm mát: Quy định các ký hiệu viết tắt về phương thức làm mát máy biến áp (ví dụ: ONAN, ONAF, OFAF, ODAC...).
• Điều 4: Giới hạn độ tăng nhiệt: Quy định các ngưỡng tăng nhiệt độ tối đa cho phép đối với cuộn dây, dầu và các bộ phận khác.
• Điều 5: Thử nghiệm độ tăng nhiệt: Quy trình, phương pháp và các bước tiến hành thử nghiệm thực tế.
• Phụ lục A (Tham khảo): Lưu ý về nhiệt độ dầu trong máy biến áp có tuần hoàn dầu cưỡng bức.
• Phụ lục B (Tham khảo): Mang tải quá độ - Mô hình toán học và thử nghiệm thực tế.
• Phụ lục C (Tham khảo): Kỹ thuật sử dụng khi thử nghiệm độ tăng nhiệt của máy biến áp ngâm trong dầu (bao gồm phương pháp đo điện trở, ngoại suy nhiệt độ và phân tích khí trong dầu).