Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá chất lượng hệ thống cách điện của máy biến áp lực 110kV

- 1 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM VĂN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC 110KV Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống điện Mã số: 60.52.50 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2011 - 2 - Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐINH THÀNH VIỆT Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Hồng Anh. Phản biện 2: PGS.TS Lê Kim Hùng. Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ k ỹ t huậ t họp tại Đại học Đà Nẵng tháng 6 năm 2011 Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin -Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng - 3 - MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Như chúng ta biết, máy biến áp lực là một cấu trúc phức tạp và đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện. Chúng đĩng vai trị cầu nối và chuyển tiếp điện năng ở các cấp điện áp khác nhau nhằm phục vụ cho cơng tác chuyển tải từ nguồn cung cấp đến nơi tiêu thụ. Để cĩ thể đánh giá được khả năng làm việc cũng như tuổi thọ trong vận hành của các MBA chúng ta cần phải đánh giá cụ thể tình trạng thực tế của chúng. Tình trạng của MBA cũng chính là tình trạng của hệ thống cách điện tổng thể của MBA. Trong đĩ mạch từ, các cuộn dây, dầu cách điện, sứ đầu vào và bộ điều áp dưới tải là những phần tử hoạt động của chuỗi cách điện của MBA. Sau một quá trình vận hành dài, tình trạng cách điện của MBA thường bị thay đổi một cách đáng kể do nhiều yếu tố gây thối hĩa chất lượng của cách điện. Sự thối hĩa của các hệ thống cách điện kèm theo hiện tượng thay đổi các thơng số vật lý hoặc hoạt động của các bộ phận cách điện. Hơn thế nữa, sự thối hĩa của các hệ thống cách điện là một tiến trình vật lý phức tạp. Rất nhiều thơng số tác động tại cùng một thời điểm vì vậy làm cho sự giải thích và chẩn đốn cực kỳ khĩ khăn. Hiện tại cơng tác đánh giá tình trạng của MBA lực tại các Cơng ty Thí nghiệm điện tại Việt Nam chủ yếu thực hiện bằng tay do đĩ mất nhiều thời gian qua đĩ cũng làm tăng thời gian nghỉ của MBA phục vụ thí nghiệm tại hiện trường. Từ thực tế trên đặt ra vấn đề cần nghiên cứu là việc xem xét đánh giá đúng và kịp thời về tình trạng cách điện MBA lực cao áp và giải pháp đánh giá mang tính định lượng đối với tình trạng tổng thể - 4 - của máy biến áp và cĩ những kết luận, khuyến cáo cần thiết phải thực hiện trong thời gian tiếp theo để nâng cao tuổi thọ MBA là hết sức cần thiết. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. 1 Đối tượng nghiên cứu. Là việc đánh giá các phần tử chính trong cấu trúc MBA dựa trên việc đánh giá chất lượng hệ thống cách điện, cuộn dây của các MBA lực 110kV trong vận hành bao gồm: - Nghiên cứu về mơ hình hư hỏng của các bộ phận chức năng của MBA và cơ chế hư hỏng và quá trình lão hĩa cách điện ở MBA trong vận hành. - Nghiên cứu các cơng cụ kiểm tra, thử nghiệm và giám sát hiệu quả dùng trong việc chẩn đốn, đánh giá tình trạng các MBA lực hiện nay và trong tương lai. - Xây dựng phương pháp luận trong việc đánh giá tình trạng tổng thể của MBA lực và việc định lượng tình trạng của chúng thơng qua các tiêu chí đánh giá MBA. - Xây dựng thuật tốn và chương trình đánh giá chất lượng hệ thống cách điện chính của các MBA lực. 2.2. Phạm vi nghiên cứu. Là các loại MBA lực 110kV hiện đang vận hành tại các TBA 110kV do Cơng ty Lưới điện Cao thế Miền Trung-Tổng Cơng ty Điện lực Miền Trung (CPC-CGC) quản lý. Ngồi ra, luận văn khơng đi sâu vào việc phân tích đánh giá về mặt kinh tế cũng như chất lượng truyền tải và phân phối điện mà chỉ tập trung vấn đề liên quan đến việc phân tích đánh giá về phương diện cấu trúc các MBA lực. - 5 - 2.3. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu lý thuyết và phương pháp luận. - Ứng dụng ngơn ngữ Visual Studio xây dựng chương trình đánh giá. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. 3.1 Ý nghĩa khoa học. Tổng kết về mặt lý thuyết những tình trạng của MBA lực cao áp trong vận hành, các vấn đề về lão hĩa hệ thống cách điện và những mơ hình hư hỏng chức năng của các bộ phận cấu thành MBA lực cao áp. Tổng hợp một cách tồn diện những cơng cụ chẩn đốn tiên tiến, cĩ hiệu quả cần được sử dụng trong việc đánh giá tình trạng tổng thể của các MBA lực cao áp trong vận hành. Xây dựng một phương pháp luận thích hợp dùng trong việc đánh giá tình trạng của các MBA lực 110kV. 3.2 Tính thực tiễn của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài xuất phát từ thực tế cơng tác quản lý vận hành, thí nghiệm, bảo dưỡng, đại tu các MBA lực 110kV. Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá tình trạng của từng MBA lực 110kV sẽ cĩ ý nghĩa thực tiễn và cĩ thể ứng dụng vào thực tế nhằm giúp cơng ty giải quyết những vấn đề sau: Chương trình PTCA như là cơng cụ hữu hiệu giúp việc đánh giá tình trạng MBA một cách tổng quan và hệ thống, qua đĩ rút ngắn thời gian thử nghiệm MBA. Kết quả của chương trình là cơ sở quan trọng để các đơn vị quản lý cĩ kế hoạch thử nghiệm, bảo dưỡng như khuyến cáo từ chương trình. - 6 - 4. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4.1 Các mục tiêu của đề tài: - Tổng hợp cơ sở lý thuyết về máy biến áp lực cao áp. - Xây dựng cơ sở dữ liệu thơng số thí nghiệm MBA lực - Xây dựng các thuật tốn, tổng hợp các tiêu chuẩn đánh giá. 4.2 Các nội dung nghiên cứu: - Tổng hợp cơ sở lý thuyết về máy biến áp lực cao áp. - Nghiên cứu các phương pháp thử nghiệm đánh giá MBA - Ứng dụng ngơn ngữ Visual Studio xây dựng chương trình PTCA. - Phân tích, nhận xét và đưa ra kiến nghị. 5. BỐ CỤC LUẬN VĂN. Cấu trúc của luận văn chia làm 3 phần: Phần mở đầu, nội dung đề tài và phần kết luận, kiến nghị. Nội dung của đề tài bao gồm 4 chương: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP LỰC VÀ HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN. Chương 2: CÁC THỬ NGHIỆM TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP LỰC. Chương 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP LỰC. Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ MÁY BIẾN ÁP PTCA VÀ ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP LỤC 110KV THUỘC PHẠM VI QUẢN LÝ CỦA CƠNG TY LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG (CPC-CGC). - 7 - CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP LỰC VÀ HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN 1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI. 1.1.1 Định nghĩa. Máy biến áp lực là một máy điện tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, sử dụng trong cơng nghiệp điện để truyền tải điện năng tần số cơng nghiệp từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. 1.1.2 Phân loại. 1.2 CẤU TRÚC MÁY BIẾN ÁP LỰC. 1.2.1 Các thiết bị chính trong cấu trúc MBA. 1.2.1.1 Các sứ đầu vào. Các sứ cách điện được đặt ở mặt thùng máy biến áp chính, các sứ đầu vào đều là loại rỗng cĩ thanh dẫn trịn xuyên qua. Sứ MBA được chế tạo đặc biệt, được tăng cường cách điện bằng nhiều tán sứ. Sứ đầu vào gồm cĩ 2 loại: loại sứ kiểu tụ điện và kiểu khơng tụ điện 1.2.1.2 Bộ điều áp dưới tải (OLTC). Tất cả các máy biến áp cĩ yêu cầu ổn định về điện áp đều phải lắp bộ tự động điều chỉnh điện áp. Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải thường được đặt ở phía cuộn dây cĩ điện áp cao cĩ cấu tạo đặc biệt cho phép điều chỉnh được điện áp khi máy biến đang vận hành và mang tải. 1.2.1.3 Cuộn dây và mạch từ. 1.2.1.4 Hệ thống làm mát. 1.2.2 Các thiết bị phụ trợ khác. 1.2.2.1 Các thiết bảo vệ. 1.2.2.2 Thiết bị chỉ thị nhiệt độ. - 8 - 1.3 HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN TRONG MÁY BIẾN ÁP. Cách điện của máy biến áp nhất là khi máy biến áp cĩ cấp điện áp cao là một cách điện kết cấu rất phức tạp. 1.3.1 Cách điện rắn. Được sử dụng dưới các hình thức lớp bọc, lớp cách và màn chắn. 1.3.2 Dầu cách điện. Dầu cách điện dùng trong máy biến áp cĩ 03 tác dụng chính. Bao gồm: Tác dụng cách điện, tản nhiệt, dập hồ quang. 1.4 SỰ LÃO HĨA CÁCH ĐIỆN VÀ TUỔI THỌ MBA. 1.4 .1 Sự lão hĩa của vật liệu cách điện. Tính chất của vật liệu cách điện trong thời gian vận hành mất dần tính cách điện người ta gọi đĩ là sự lão hĩa. Quá trình lão hĩa thực chất là kết quả của những sự biến đổi chất xảy ra nhanh hoặc chậm do điều kiện vận hành tác động, tất cả những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng hĩa học xảy ra trong vật liệu cách điện đều cĩ tác động đến sự lão hĩa của vật liệu cách điện. 1.4.2 Tuổi thọ máy biến áp. 1.5 CÁC NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG MBA NĨI CHUNG VÀ CÁCH ĐIỆN MBA NĨI RIÊNG TRONG VẬN HÀNH. 1.5.1 Các nguyên nhân hư hỏng máy biến áp nĩi chung. 1.5.2 Nguyên nhân hư hỏng cách điện máy biến áp. Chất lượng của cách điện bị suy giảm là do sự già cỗi của điện mơi hoặc do cĩ khiếm khuyết làm cho cách điện mất dần các tính chất ban đầu của nĩ. 1.5.3 Mơ hình hư hỏng máy biến áp. - 9 - 1.6 KẾT LUẬN. Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, nĩ quyết định độ tin cậy cung cấp điện cho cả hệ thống. Tuy nhiên trong quá trình vận hành MBA cĩ thể gặp phải những trạng thái làm việc khơng bình thường, ở các trạng thái này tuổi thọ của nĩ sẽ giảm và cĩ thể làm gián đoạn sự cung cấp điện. Qua số liệu thống kê trên ta thấy nguyên nhân hư hỏng cách điện MBA là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng MBA. Vì vậy việc chẩn đốn, đánh giá tình trạng cách điện MBA là cơng việc hết sức cần thiết hiện nay. - 10 - CHƯƠNG 2. CÁC THỬ NGHIỆM TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG. 2.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆT ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MBA. Hệ thống cách điện là thành phần chính ảnh hưởng đến tuổi thọ vận hành, cĩ khả năng sử dụng tốt hơn và độ tin cậy cao hơn của một MBA. Chúng ta thường khơng nhận biết được các hư hỏng bên trong MBA qua sự theo dõi trong vận hành. Để phát hiện các hư hỏng tiềm ẩn đối với cách điện bên trong MBA cần phải tiến hành các thử nghiệm đánh giá và chẩn đốn tình trạng thực tại của MBA. 2.3 CÁC THỬ NGHIỆM TRONG CHẨN ĐỐN TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN MBA. 2.3.1 Tổng quan và phân loại. 2.3.2 Các thử nghiệm chẩn đốn off-line. Các thử nghiệm chẩn đốn off-line cĩ ưu điểm là việc tiến hành thí nghiệm chỉ được thực hiện sau khi MBA đã cắt điện, do đĩ cĩ tính an tồn cao đối với người thử nghiệm đồng thời các số liệu đo cĩ độ chính xác cao hơn do ít bị ảnh hưởng của các yếu tố như: sự biến thiên nhiệt độ, nhiễu điện từ trường… 2.3.2.1 Đo điện trở cách điện và chỉ số phân cực 2.3.2.2 Thử nghiệm hệ số tổn hao điện mơi 2.3.2.3 Thử nghiệm đo tỷ số biến 2.3.2.4 Thử nghiệm đo điện trở một chiều 2.3.2.5 Thử nghiệm dịng từ hĩa 2.3.3 Các thử nghiệm chẩn đốn on-line Ưu điểm của thử nghiệm này ngồi việc khơng ảnh hưởng đến hoạt động vận hành của MBA và của hệ thống điện, chúng cĩ thể - 11 - cung cấp các thơng tin về các thơng số chẩn đốn cần theo dõi một cách thực tế, cĩ tính động và giúp cho việc phân tích khuynh hướng của các tình trạng bất thường bên trong MBA đạt được hiệu quả mong muốn, đặc biệt là khả năng ngăn ngừa các sự cố tiềm ẩn và dự đốn xu thế tiến triển của chúng 2.3.3.1 Thử nghiệm phát hiện phĩng điện cục bộ. 2.3.3.2 Thử nghiệm phân tích độ rung động. 2.3.3.3 Thử nghiệm phát hiện sự cố bằng siêu âm và âm thanh. 2.3.3.4 Việc đo và phân tích nhiệt độ bằng hồng ngoại. 2.3.4 Các thử nghiệm chẩn đốn bổ sung chuyên sâu. Ngồi những thử nghiệm chẩn đốn đã nĩi trên cịn cĩ một số thử nghiệm chẩn đốn mang tính bổ sung chuyên sâu nhằm giúp khẳng định kết quả của các thử nghiệm chẩn đốn khác là đúng, từ đĩ giúp các đơn vị quản lý thiết bị ra những quyết định đúng (bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế hoặc tiếp tục duy trì) đối với MBA lực. Cĩ thể giới thiệu một vài kỹ thuật thử nghiệm sau đây: 2.3.4.1 Thử nghiệm phân tích đáp ứng tần số (FRA). 2.3.4.2 Thử nghiệm xác định mức độ pơlyme hĩa (DP). 2.3.4.3 Thử nghiệm đánh giá mức độ bẩn của cách điện giấy. 2.4 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DẦU MBA. 2.4.1 Các thử nghiệm kiểm tra đánh giá chất lượng dầu cách điện thơng thường. Vì dầu cách điện ngâm tất cả các phần dẫn điện của một MBA, kết quả phân tích các đặc tính hĩa lý của dầu cĩ thể giúp chẩn đốn cả về sự phát triển tiềm tàng các hư hỏng về điện bên trong lẫn sự hủy hoại về mặt vật lý của dầu. Các thử nghiệm kiểm tra về hĩa lý và về điện của dầu sẽ đảm bảo rằng cĩ thể vận hành với đặc tính cách điện tốt hay đã suy giảm cách điện, chứa nhiều tạp chất và nhiễm ẩm - 12 - 2.4.1.1 Các thử nghiệm về điện. 2.4.1.2 Các thử nghiệm về lý. 2.4.1.3 Các thử nghiệm về hĩa (thơng thường). 2.4.1.4. Các thử nghiệm chẩn đốn đánh giá bổ trợ, chuyên sâu trên dầu cách điện (về hĩa). Các thử nghiệm sau đây đã, đang được sử dụng và phát triển để gĩp phần cung cấp thêm nhiều thơng tin đáng giá giúp cho việc chẩn đốn và đánh giá tình trạng của dầu và của MBA lực đạt được hiệu quả cao. 2.4.2 Phân tích hàm lượng khí hịa tan trong dầu (DGA). 2.4.2.1 Tổng quan về DGA. DGA là một cơng cụ chẩn đốn nhằm phát hiện và đánh giá các sự cố bất thường và các hư hỏng chớm hình thành ở các MBA dầu. DGA đã được phát triển trong ngành cơng nghiệp điện trên thế giới từ hơn 30 năm qua. 2.4.2.2 Sự tạo thành khí trong vận hành. Các dầu cách điện khống là hỗn hợp phức tạp của các phân tử hyđro cácbon, ở dạng mạch thẳng (chất paraphin) hoặc mạch vịng (béo hoặc thơm), chứa các nhĩm hĩa học CH3, CH2 và CH liên kết với nhau. Việc chia cắt một vài liên kết C-H và C-C là do nhiệt hoặc những sự phĩng điện sẽ tạo ra những đoạn cơ bản hoặc mang tính ion như H*,CH3*, CH2*, CH* hoặc C*, vốn sẽ kết hợp lại để tạo thành các phân tử khí như là hyđrơ (H-H), mêtan (CH3-H), êtan (CH3-CH3), êtylen (CH2=CH2) hoặc axêtylen (CH≡CH). 2.4.2.3 Phương pháp tam giác Duval trong chẩn đốn dầu MBA. Phương pháp tam giác Duval đã được xây dựng vào năm 1974. Nĩ chỉ sử dụng ba khí hyđrơ cácbon (CH4, C2H4 và C2H2). Ba - 13 - loại khí này tương ứng với các mức độ tăng lên của năng lượng cần để sinh ra các khí trong MBA khi vận hành. Phương pháp tam giác Duval được cho ở hình 2.10. Ngồi 6 vùng sự cố riêng rẽ đã đề cập: (PD, D1, D2, T1, T2 hoặc T3), một vùng trung gian DT đã được qui cho sự pha trộn của các sự cố điện và nhiệt trong MBA. Bảng 2.1 Giới hạn phần trăm các khí trong tam giác Duval Giới hạn của các vùng PD 98 % CH4 D1 23 % C2H2 13 % C2H4 D2 23 % C2H2 13 % C2H4 38 % C2H4 29 % C2H2 T1 4 % C2H2 10 % C2H4 T2 4 % C2H2 10 % C2H4 50 % C2H4 T3 14 % C2H2 50 % C2H4 2.4.2.4 Sử dụng tiêu chuẩn IEC60599 trong chẩn đốn dầu. Nội dung của phương pháp phân tích theo tiêu chuẩn IEC60599 cĩ thể tĩm tắt như sau: Phương pháp giải thích sử dụng kỹ thuật tỷ số với 5 loại khí và 3 tỷ số khí: CH4/H2, C2H4/C2H6, C2H2/C2H4. 2.5 KẾT LUẬN. Như vậy, để đánh giá tồn diện tình trạng của các MBA lực cần sử dụng phối hợp nhiều cơng cụ chẩn đốn khác nhau như: việc xem xét lại thiết kế và quá trình vận hành, thực hiện các phép kiểm tra bên ngồi và bên trong, giám sát tình trạng và thực hiện các thử nghiệm chẩn đốn. - 14 - CHƯƠNG 3. CƠ SỞ VÀ THUẬT TỐN CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. Việc đánh giá tình trạng các MBA lực một cách cĩ hệ thống và định lượng tình trạng của chúng thơng qua một chỉ số tình trạng, xác định được thời gian thử nghiệm lần sau sẽ giúp cho các đơn vị quản lý vận hành cĩ cơ sở để lên kế hoạch vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế hoặc tiến hành một số phân tích đánh giá khác một cách hợp lý nhất và giảm thiểu chi phí vận hành. Đây cũng chính là mục đích mà tác giả mong muốn khi xây dựng một chương trình đánh giá tổng thể tình trạng của các MBA lực 110kV. 3.2 CƠ SỞ XÂY DỰNG CHƯƠNG TÌNH ĐÁNH GIÁ. 3.2.1 Cơ sở và những qui ước khi xây dựng qui trình đánh giá. Việc đánh giá tình trạng của các MBA lực 110kV được xây dựng dựa trên những cơ sở và qui ước sau:
Chương trình đánh giá được xây dựng trên sự phân chia cấu trúc MBA thành những thành phần sau: • Dầu thùng MBA. • Bộ điều áp dưới tải (OLTC). • Các sứ đầu vào. • Các thiết bị phụ trợ. • Phần ruột MBA (cuộn dây và mạch từ). 3.2.2 Các phép kiểm tra, thử nghiệm và đo lường. Các phép kiểm tra, thử nghiệm, đo lường được tiến hành để xác định tình trạng của MBA. Các phép thử nghiệm này xuất phát từ việc phân tích các mơ hình hư hỏng, nguyên nhân hư hỏng và việc đánh giá mức độ hiệu quả của chúng trong việc phát hiện hư hỏng. - 15 - 3.2.3 Việc xác định thời gian phải thử nghiệm tiếp theo và cho điểm của từng hạng mục thử nghiệm. Với các thu thập dữ liệu đầu vào từ các Cơng ty Thí Nghiệm Điện và các Đơn vị quản lý vận hành, cùng với việc áp dụng các tiêu chuẩn thử nghiệm [1], [7], [8], [11], [12], [13] ta đánh giá và đưa ra kết luận cho từng hạng mục cho từng hạng mục cụ thể. Thang điểm đánh giá của các hạng mục được quy định 4 mức: 0, 1, 2, 3. Tùy theo các giá trị thử nghiệm mà ta biết được mức độ tình trạng của thiết bị sẽ như thế nào (tham khảo thêm trong phần đánh giá chi tiết). 3.3 CÁC THUẬT TỐN ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MÁY BIẾN ÁP LỰC. 3.3.1 Thuật tốn và hạng mục thử nghiệm ở cấp 1 để đánh giá các bộ phận của máy biến áp lực. 3.3.1.1 Đánh giá phần sứ đầu vào MBA. Đánh giá các sứ đầu vào, ta sử dụng kết quả của các hạng mục thử nghiệm sau: • Kiểm tra tình trạng bên ngồi. • Giá trị điện trở cách điện (điện trở cách điện giữa đầu cực-rốn đo và giữa rốn đo và đất). • Điện dung giữa đầu cực-rốn đo. • Tổn hao điện mơi (điện trở cách điện giữa đầu cực-rốn đo và giữa rốn đo và đất). 3.3.1.2 Đánh giá bộ điều áp dưới tải. Đánh giá bộ điều áp dưới tải, ta sử dụng kết quả của các hạng mục thử nghiệm sau: • Phân tích hàm lượng khí hịa tan trong dầu (DGA). • Đánh giá thử nghiệm tính hĩa lý của dầu cách điện. - 16 - • Chụp sĩng đồ thị vịng. 3.3.1.3 Đánh giá tình trạng phần dầu MBA Đánh giá bộ điều áp dưới tải, ta sử dụng kết quả của các hạng mục thử nghiệm sau: • Phân tích hàm lượng khí hịa tan trong dầu (DGA). • Đánh giá thử nghiệm tính hĩa lý của dầu cách điện. 3.3.1.4 Đánh giá các thiết bị phụ trợ. Các thiết bị phụ trợ đĩng vai trị quan trọng trong trạng thái vận hành của MBA. Trong luận văn này việc đánh giá các thiết bị phụ trợ và chế độ vận hành bằng những đánh giá các thành phần chi tiết sau: • Phân tích đánh giá các thiết bị làm mát. • Phân tích đánh giá các thiết bị bảo vệ. • Đánh giá theo số năm vận hành. 3.3.1.5 Đánh giá phần thân MBA Đánh giá phần thân máy biến áp, ta sử dụng kết quả của các hạng mục thử nghiệm sau: • Điện trở cách điện. • Đo tổn hao điện mơi. • Thử cao thế và xác định dịng rị. • Kiểm tra dịng điện khơng tải. • Kiểm tra điện áp ngắn mạch. 3.3.2 Các hạng mục thử nghiệm trong đánh giá cấp 2. 3.3.2.1 Thử nghiệm tỷ số biến áp. 3.3.2.2 Thử nghiệm điện kháng rị hoặc tổng trở ngắn mạch. 3.3.2.3 Thử nghiệm đo điện trở một chiều. - 17 - 3.3.2.4 Thử nghiệm đo điện trở cách điện lõi từ và với vỏ. 3.3 KẾT LUẬN. Chương này trình bày phương pháp luận đánh giá tình trạng MBA dựa trên các hạng mục thử nghiệm, các tiêu chuẩn đánh giá hiện hành. Đồng thời sử dụng các bảng báo cáo [10], [11] của Cơng ty Thí nghiệm điện Miền Trung, tác giả đề xuất các khoảng thời gian tối thiểu phải thử nghiệm lại theo kết quả đánh giá từng hạng mục. Qua đĩ giúp cho đơn vị quản lý và cán bộ thí nghiệm cĩ cơ sở để lập kế hoạch thử nghiệm, bảo dưỡng hay đại tu lại máy biến áp. - 18 - CHƯƠNG 4. CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ MÁY BIẾN ÁP PTCA VÀ ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP LỰC 110KV THUỘC PHẠM VI QUẢN LÝ CƠNG TY LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG 4.1 ỨNG DỤNG NGƠN NGỮ VISUAL STUDIO XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ MBA LỰC (PTCA). 4.1.1 Đặt vấn đề. Việc đánh giá tình trạng các MBA lực 110kV địi hỏi phải quản lý, xử lý một khối lượng lớn thơng tin và số liệu liên quan vì thế cần cĩ một chương trình hỗ trợ phù hợp. Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả ứng dụng phần mềm Visual Studio kết hợp với Microsoft Office Access để xử lý tính tốn và phân tích dữ liệu. Do đĩ dây là những cơng cụ phù hợp để hổ trợ xây dựng chương trình đánh giá tình trạng MBA PTCA (Power Transformer Condition Assessment). 4.1.2 Giới thiệu chương trình. Chương trình chính (xem hình 4.1) gồm 6 modun được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên để thuận tiện cho việc đánh giá: Hình 4.1 Giao diện chính của chương trình PTCA - 19 - 4.1.3 Cách sử dụng chương trình PTCA. Để khởi động chương trình, ta chạy file PTCA.exe Giao diện chính của chương trình hiện ra như hình 4.1. Từ giao diện chính ta cĩ thể chọn các chức năng trên thanh cơng cụ như hình 4.2: Hình 4.2 Các chức năng trên giao diện chương trình PTCA 4.1.3.1 Bước 1:Nhập thơng số kỹ thuật. 4.1.3.2 Bước 2- Đánh giá chất lượng dầu MBA. 4.1.3.3 Bước 3-Đánh giá bộ điều áp dưới tải. 4.1.3.4 Bước 4- Đánh giá sứ đầu vào MBA. 4.1.3.5 Bước 5-Đánh giá các thiết bị phụ trợ. 4.1.3.6 Bước 6-Đánh giá phần ruột MBA. 4.1.3.7 Xuất biên bản đánh giá tình trạng tổng thể MBA. Sau khi đánh giá các thành phần của MBA qua sáu bước đã miêu tả như trên. Người làm cơng tác đánh giá MBA muốn tổng hợp các kết quả đánh giá trên để đưa ra kết luận chính thức về tình trạng MBA hiện tại. 4.2 ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PTCA ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ MBA 110kV THUỘC PHẠM VI QUẢN LÝ CỦA CPC – CGC. - 20 - 4.2.1 Hiện trạng MBA đang vận hành thuộc phạm vi quản lý của CPC-CGC. Một số MBA 110kV ở miền Bắc đã cĩ thời gian vận hành trên 30 năm, đối với các lưới miền Trung và miền Nam thời gian vận hành một số MBA cũng gần 20 năm, do đĩ việc lão hĩa của một số MBA cũng cần được xem xét để đánh giá được tình trạng thực tế của chúng Với điều kiện trải dài của hệ thống điện Việt Nam, đặc biệt là tại khu vực miền Trung là nơi chịu nhiều ảnh hưởng trực tiếp của các yếu tố, mơi trường, thời tiết phức tạp nĩng gay gắt, mưa bão, lũ lụt, các tác nhân ăn mịn của khí hậu vùng biển, tần suất sét cao... khiến chất lượng cách điện của các thiết bị điện làm việc ngồi trời trong đĩ cĩ MBA lực chắn chắn sẽ chịu những tác động khơng nhỏ. 4.2.2 Đặc điểm chung của các MBA lực 110kV. 4.2.3 Các kết quả đánh giá và nhận xét. 4.2.3.1. Đánh giá tình trạng MBA T 1 thuộc trạm 110kV Điện Nam-Điện Ngọc. a. Nhập thơng số kỹ thuật MBA T1-E153. b. Đánh giá phần dầu thùng MBA T1-E153. Qua kết quả đánh giá hình 4.10 và hình 4.11, ta nhận thấy hạng mục đo hàm lượng ẩm khơng đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, hạng mục tổn hao điện mơi suy giảm. Điều này cho chúng ta biết dầu cách điện thùng MBA bị nhiễm ẩm cao. Cần phải xử lý ngay bằng các biện pháp: lập kế hoạch cơ lập MBA và lọc tuần hồn dầu và hút chân khơng dầu MBA. c. Đánh giá bộ điều áp dưới tải MBA T1-E153. Nhận xét: Qua kết quả đánh giá, ta nhận thấy rằng các hạng mục đều đạt tiêu chuẩn kỹ thuật trong vận hành. Phần truyền động bộ - 21 - OLTC tốt. Tuy nhiên hạng mục đo tổn hao ở 900C tăng cao, chứng tỏ dầu cách điện trong bộ OLTC nhiễm bẩn. Cần chú ý kết quả hạng mục thử nghiệm này trong những lần thử nghiệm sau (6 tháng sau). d. Đánh giá các sứ đầu vào MBA T1-E153. Nhận xét: Kết quả đánh giá các sứ đầu vào cho thấy tình trạng cách điện của chúng rất tốt. Chỉ số tình trạng cao, các hạng mục đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Sứ đầu vào MBA vận hành an tồn. e. Đánh giá phần các thiết bị phụ trợ MBA T1-E153. f. Đánh giá phần thân MBA T1-E153 (cuộn dây và mạch từ). Ta nhận thấy rằng: điện trở cách điện giảm thấp gần tiêu chuẩn kỹ thuật (R >500ΩM) và tổn hao điện mơi tăng cao (theo IEC: tgδ≤0,5%, theo TCVN tgδ≤1%). Cần phải tăng tần suất thử nghiệm. Tiến hành thêm các hạng mục kiểm tra hàm lượng ẩm trong cách điện rắn để phân tích. Hình 4.22 Kết quả đánh giá của từng hạng mục thử nghiệm thân MBA T1-E153được thể hiện dạng biểu đồ Kết quả đánh giá tổng quan MBA T1-E153: Từ các kết quả trên, ta nhận thấy rằng phần cuộn dây, mạch từ và phần dẫn dịng tốt khơng cĩ dấu hiệu bất thường nào. Phần hệ thống cách điện cho thấy cĩ dấu hiệu suy giảm nghiêm - 22 - trọng. Dầu cách điện đã bị nhiễm ẩm nặng dẫn đến điện trở cách điện giảm thấp và tổn hao điện mơi tăng. Các giá trị ở gần biên giới khơng đat tiêu chuẩn kỹ thuật. Do đĩ phải cĩ kế hoạch cơ lập MBA để xử lý phần dầu MBA. Đồng thời tiến hành đo hàm lượng ẩm trong cách điện cuộn dây, nếu khơng đạt tiêu chuẩn kỹ thuật thì kết hợp tiến hành hút chân khơng và lọc dầu MBA. Thời gian lần thử nghiệm sau: cần xử lý ngay. 4.2.3.2. Đánh giá tình trạng MBA T1 trạm 110kV Áng Sơn (T1- AS). Hình 4.32 Kết quả đánh giá của từng hạng mục thử nghiệm các sứ đầu vào MBA T1 AS được thể hiện dạng biểu đồ Kết quả đánh giá tổng quan MBA T1-110kV Áng Sơn: Từ những đánh giá các bộ phận trên cấu trúc MBA, ta nhận thấy rằng tình trạng chung MBA cĩ dấu hiệu suy giảm cách điện, dầu cách điện thùng MBA chính và bộ OLTC cĩ hàm lượng ẩm tăng cao, tổn hao điện mơi của dầu đo ở nhiệt độ 900C cũng khá cao. Nên dầu đã bị nhiễm bẩn và nhiễm ẩm nhiều cần phải xử lý. Hơn nữa cách điện cuộn dây MBA giảm thấp được thể hiện qua 2 thơng số: điện trở cách điện và dịng rị trong thử cao thế DC (hình 4.34). Trong điều kiện vận hành cung cấp điện cho nhà máy xi măng cĩ cơng suất lớn, - 23 - MBA sẽ vận hành thường xuyên ở chế độ đầy tải thì sẽ rất nguy hiểm. Và đặt biệt các sứ đầu vào của MBA cĩ dấu hiệu suy giảm, trong đĩ sứ pha C suy giảm nghiêm trọng. Tổn hao điện mơi vượt quá tiêu chuẩn cho phép và điện trở giảm thấp. Cần phải tăng tần suất thử nghiệm, theo khuyến cáo từ chương trình: thời gian lần thử nghiệm tiếp theo là sau 3 tháng, đồng thời lên kế hoạch lọc dầu và hút ẩm thân máy. Mục đích để xác định khuynh hướng, mức độ suy giảm cách điện của MBA như thế nào để cĩ quyết định tiếp theo. Trên thực tế, Cơng ty Lưới điện Cao thế Miền Trung đã tiến hành thay sứ đầu vào của MBA và đã yêu cầu Cơng ty Thí nghiệm điện Miền Trung thử nghiệm lại MBA sau 6 tháng sau. Như vậy kết quả phân tích từ chương trình là khá chính xác như trong thực tế. 4.3 KẾT LUẬN. Chương này giới thiệu các thành phần của chương trình đánh giá MBA PTCA. Đây là một cơng cụ vơ cùng hữu ích và giao diện rất thân thiện phục vụ cho việc đánh giá tình trạng các MBA lực dựa trên các hạng mục thử nghiệm hiện nay mà các Cơng ty Thí nghiệm điện thực hiện. Qua chương trình này, tác giả sử dụng chương trình PTCA để đánh giá MBA của 2 trạm biến áp thuộc sự quản lý của CPC-CGC. Kết quả đạt được từ chương trình là phù hợp với thực tế, như vậy chương trình này sẽ giúp các đơn vị quản lý cĩ kế hoạch thử nghiệm, bảo dưỡng, sửa chữa, đại tu MBA; giúp các chuyên viên thí nghiệm trong việc phân tích, đánh giá và ra quyết định về tình trạng máy biến áp. - 24 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. NHỮNG ĐĨNG GĨP CỦA LUẬN VĂN. Luận văn tập trung nghiên cứu MBA nĩi chung và hệ thống cách điện nĩi riêng. Nghiên cứu các cơng cụ thử nghiệm hiện nay và đưa ra một quy chuẩn để đánh giá tổng thể máy biến áp. Từ đĩ xây dựng các lưu đồ thuật tốn để viết một chương trình đánh giá tình trạng tổng thể MBA. Kết quả đã đạt được như sau: Đã cho thấy được các yếu tố ảnh hưởng chính đến sự lão hĩa và thối hĩa của cách điện rắn (xenlulơ) và dầu cách điện ở các MBA lực cao áp trong vận hành. Trong đĩ nước, ơxy là những tác nhân phổ biến nhất cĩ thể hạn chế và ngăn ngừa được bằng những biện pháp thơng thường trong quá trình sản xuất, lắp đặt và vận hành. Đã phân tích, tổng hợp được các cơ chế hư hỏng và phân tích mơ hình hư hỏng của các bộ phận chức năng chính của MBA lực cao áp trong đĩ cĩ quan tâm chú trọng đến các sứ đầu vào và các bộ điều áp dưới tải là những bộ phận cĩ cường độ hư hỏng cao ở MBA lực cần được quan tâm nhiều hơn trong vận hành. Đã đề xuất sử dụng phương pháp luận đánh giá tình trạng dựa trên chức năng làm việc cùng với việc xem xét MBA dựa vào phân tích đánh giá tình trạng của các bộ phận chức năng giúp nhận biết rõ hơn tình trạng thực tế của MBA một cách tồn diện. Đã xây dựng quy trình đánh giá tình trạng MBA dựa trên các thành phần của cấu trúc MBA như đã trình bày ở chương 3. Hiện tại việc xác định thời gian tối thiểu phải thử nghiệm lại cịn mang tính chủ quan (vì chỉ dựa vào các tài liệu [10], [11] của Cơng ty Thí nghiệm điện Miền trung). Tuy nhiên, tác giả xây dựng chương trình cĩ tính mở, các khoảng thời gian này sẽ được hiệu chỉnh lại khi Tập đồn điện lực Việt Nam ban hành quy chuẩn thử nghiệm máy biến áp - 25 - dự kiến cuối năm 2011 (EVN đang phối hợp các Tổng cơng ty Điện lực Miền, Tổng cơng ty Truyền tải, Cơng ty Thí nghiệm điện Miền,…). Xây dựng được chương trình PTCA để phục vụ cơng tác đánh giá tình trạng MBA. Kết quả của chương trình đã được kiểm chứng tại Cơng ty Thí nghiệm điện Miền Trung do đĩ cĩ khả năng ứng dụng vào thực tế rất cao. Chương trình sẽ giúp các cán bộ thí nghiệm rút ngắn được thời gian trong cơng tác thử nghiệm MBA tại hiện trường, qua đĩ giảm thiểu thời gian mất điện của MBA. Kết quả đánh giá giúp đơn vị quản lý MBA lên kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa, đại tu MBA kịp thời; tránh được những thiệt hại cĩ thể xẩy ra. Chương trình PTCA cĩ thể chạy độc lập trên bất kỳ máy tính nào, giao diện tiếng Việt thân thiện nên dể dàng sử dụng. Kết quả của chương trình rất trực quan: thể hiện trên dạng đồ họa và dạng văn bản. Qua đĩ người sử dụng chương trình cĩ thể bao quát tồn bộ về tình trạng MBA. Ngồi việc cho thấy ưu điểm của chiến lược bảo dưỡng dựa trên tình trạng, luận văn cũng đã cho thấy các cơng cụ thử nghiệm cĩ hiệu quả trong chẩn đốn, vai trị của các việc giám sát và thử nghiệm “on-line” cĩ thể giúp phát hiện những khiếm khuyết và hư hỏng chớm hình thành. Trong đĩ các thử nghiệm phân tích chất lượng dầu cách điện và đặc biệt là thử nghiệm DGA cần được chú trọng nhiều hơn và sử dụng một cách hiệu quả hơn trong quá trình vận hành của MBA Tuy nhiên do phạm vi đánh giá chỉ giới hạn ở một số lượng khơng lớn lắm nên để cĩ đánh giá đầy đủ về tình trạng các MBA lực 110kV do các nhà sản xuất trong nước chế tạo cần thu thập thêm - 26 - thơng tin trên các lưới điện 110kV do các đơn vị khác quản lý trong thời gian đến. Như vậy, trong quá trình thực hiện tác giả đã giải quyết trọn vẹn được vấn đề đã đặt ra. Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu hạn chế và do phạm vi giới hạn của vấn đề đặt ra nên luận văn chưa đề cập chi tiết về các kỹ thuật chẩn đốn tiên tiến, khả năng nâng cao độ chính xác trong việc chẩn đốn sự cố qua thử nghiệm DGA cũng như việc xây dựng hệ thống quản lý các dữ liệu giúp đánh giá nhanh tình trạng các MBA lực dựa trên nền tảng cơng nghệ thơng tin tiên tiến hiện nay 2. NHỮNG KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Xây dựng chương trình cĩ khả năng lưu trữ các kết quả đánh giá của một MBA ở nhiều thời điểm khác nhau. Qua đĩ chúng ta cĩ thể giám sát được tình trạng của máy; phân tích khuynh hướng sự lão hĩa cách điện trong máy biến áp. Nghiên cứu đánh giá tình trạng và xếp hạng các MBA lực cĩ xét đến việc phân tích rủi ro - kinh tế giúp việc ra quyết định sửa chữa, đại tu và thay thế mang tính chọn lọc và đạt hiệu quả cao về kinh tế. Mở rộng nghiên cứu đánh giá tình trạng đối với các MBA lực cấp truyền tải 220-500kV vốn mang những đặc trưng riêng về các khiếm khuyết, hư hỏng cũng như các cơng cụ chẩn đốn thuộc lĩnh vực siêu cao áp.