Nghiên cứu hệ thống phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến áp

Nhiều hệ thống hiện đại dùng 1 sự kết hợp của những kỹ thuật này bởi vì việc phát hiện bằng phương pháp điện là I kỹ thuật cũ, việc phát hiện PD bằng phương pháp âm thanh cho phép việc đ

BO GIAO DUC VA DAO TAO 404403

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

HUTECH University

DUONG TAN DANG DUY

NGHIEN CUU HE THONG PHAT HIEN PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ TRONG MAY

BIEN AP

LUAN VAN THAC SI

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGÔ CAO CƯỜNG

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM

ngày đ./ tháng 2¿năm 22/7

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hằm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

TT

2 PGS.TS Dương Hoài Nghĩa CB phản biện 1

3 | PGS.TS Phan Thị Thanh Bình CB phản biện 2

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập — Tự do - Hạnh phúc

TP HCM, ngdy.Ll tháng 4Š năm 201 Š-

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: DƯƠNG TÁN ĐĂNG DUY Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14/11/1986 - Noi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện . - MSHV: 1341830006 I- Tén đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THÓNG PHÁT HIỆN PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ

TRONG MAY BIEN AP

II- Nhiệm vụ và nội dung:

Nội dung

- Nghiên cứu hệ thống phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến áp

Phương Pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các kiến thức về phóng điện cục bộ Ứng dụng phần mềm thu thập đữ liệu

trực tuyến trong MBA cụ thể để nghiên cứu phân tích đánh giá hiện tượng phóng điện

cục bộ trong MBA

Kết quả đạt được

- Chan đoán được chính xác vị trí và sự cố xây ra phóng điện trong máy biến áp Dua ra

cảnh báo kịp thời, chính xác và đề xuất những phương án sửa chữa hay bảo dưỡng thích

hợp

Ill- Ngày giao nhiệm vụ: 18/8/2014

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: .⁄4.⁄/2-Š./Ã./5 eeeeeeeeennnnerrrrrnrrree

V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS NGÔ CAO CƯỜNG

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

/⁄⁄

Mô Geetddg

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình

nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghỉ rõ họ tên)

Dương Tấn Đăng Duy

ii

LOI CAM ON

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS.NGÔ CAO CƯỜNG, người thầy đã hết lòng chỉ bảo, hướng dẫn truyền đạt những kiến thức chuyên môn cũng như những kinh nghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này

Xin chan thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ - Điện - Điện tử, Phòng quản lý sau đại học của Trường Đại Học Công nghệ Tp.HCM đã tạo những điều kiện tết nhất về vật chất lẫn tinh thần dé chúng tôi hoàn thành tốt luận văn này

Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cô của Trường Đại Học Công nghệ

Tp.HCM đã giảng đạy, trang bị cho tôi những kiến thức rat bé ich va qui báu trong suốt

quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này!

Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là nhóm thực nghiệm chung Trường

Đại Học Công nghệ Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của Thầy Ngô Cao Cường những người luôn giành những tình cảm sâu sắc nhất, giúp đỡ và khuyến khích tôi để cùng nhau vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Xin cảm ơn

Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua

Xin cảm ơn Cơ quan nơi tôi công tác và tất cả bạn bè thân thuộc đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn

(Ho và tên của Tác giả Luận văn)

Dương Tan Đăng Duy

iti

TOM TAT

Phóng điện là sự phân tán năng lượng gây ra bời sự gia tăng cường độ điện trường trong những thiết bị điện áp cao chẳng hạn như máy biến áp, sự gia tăng điện tích và sự phóng thích của nó có thể gây ra sự suy giảm tuổi thọ, chắng hạn như đánh

thủng cách điện v v Điều này chứng tỏ tại sao việc phát hiện PD được sử dụng

trong hệ thống nguồn để giám sát tình trạng của máy biến áp điện áp cao Niếu những

vấn đề như thế không được phát hiện và được sửa chữa, biên độ và tần số của việc gia

tăng phóng điện và cuối cùng gây ra những sự cố tram trọng cho máy biến áp, mà có thê gây ra tồn hại thiết bị bên hại, cháy và tổn thất doanh thu đo lịch ngắt điện không

được lên kế hoạch Sự phát hiện PD online đáng tin cậy là sự cần thiết cho công ty điện

để cải thiện an toàn và giảm nguy cơ tổn thất do lịch ngắt điện không được lên kế

hoạch trước

Hiện tượng PD xuất hiện trong tín hiệu xung âm thanh và điện và hiện tại được

phát hiện bằng việc sử dụng những kỹ thuật kiểm tra bên ngoài Những kỹ thuật này

bao gồm bộ chuyển đổi áp điện dựa trên việc phát hiện tín hiệu âm thanh Nhiều hệ thống hiện đại dùng 1 sự kết hợp của những kỹ thuật này bởi vì việc phát hiện bằng phương pháp điện là I kỹ thuật cũ, việc phát hiện PD bằng phương pháp âm thanh cho phép việc định vị PD chính xác khi một vài cảm biến được gắn bên ngoài của vỏ máy biến áp Tuy nhiên, niếu cảm biến âm thanh có thể được đặt bên trong máy biến áp, phat hién PD dé dang hon do biên độ tín hiệu gia tăng và loại trừ giao thoa

Luận văn này giới thiệu tất cả những biện pháp để phát hiện PD trong máy biến

áp và trong thiết bị điện cao áp Phân tích, đánh giá các hiện tượng phóng điện cục bộ

trong MBA Tìm ra nguyên nhân của hiện tượng phóng điện cục bộ để có biện pháp đảm bảo an toàn trong vận hành MBA

iv

ABSTRACT

A partial discharge (PD) is the dissipation of energy caused by the buildup of localized electric field intensity In high voltage devices such as transformers, this buildup of charge and its release can be symptomatic of problems associated with aging, such as floating components and insulation breakdown This is why PD detection is used in power systems to monitor the state of health of high voltage transformers If such problems are not detected and repaired, the strength and frequency of PDs increases and eventually leads to the catastrophic failure of the transformer which can cause external equipment damage, fires and loss of revenue

companies to improve personnel safety and decrease the potential for loss of service

The PD phenomenon is manifested in a variety of physically observable signals

including electric and acoustic pulses and is currently detected using a exterior

measurement techniques These techniques include piezoelectric transducer (PZT)

based acoustic detection Many modern systems use a combination of these techniques

because electrical detection is an older and proven technology and acoustic detection

allows for the source to be located when several sensors are mounted to the exterior of

the tank However, if an acoustic sensor could be placed inside the tank would acoustic

detection be easier due to the increased signal amplitude and elimination of

interference

This thesis presents all of PD detection measurements in transformer and high

voltage equipments Analizing and assessing PD phenomenons in transformer to

propose matain and safety measurements for transformer and high voltage equipments

DANH MỤC CÁC HÌNH VẾ s55 2s se he>E20209580073680400830401 1E viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ssanscoveceoscnsscenecanecssscenseceussenneeraeesas xi

27020007 — ố 1

CHƯƠNG I1: LÝ THUYÉT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN PD 3 N6 0 nhe ẽ 3

1.2 Phương pháp phát hiện PD 5Ă S22 1422t229 1.11011110110110 016 4

1.2.1 Phương pháp phát hiện PD bằng phương pháp điện .- - 5 1.2.2 Phương pháp phát hiện PD bằng hóa học 565cc 6 1.2.3 Phương pháp phát hiện PD bằng phương pháp siêu âm - 7 1.3 Cấu tạo máy biến áp và xác định vị trí sự cố trong máy biến áp 9

1.3.1 Cấu tạo máy biến áp «net 10 1.3.2 Vị trí sự cố trong máy biến áp . - sành ưy 11

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

CỦA CÁC THIẾ”T BỊ , seo es©evssereessetrsssrerassernsrasie 12

2.1 Chân đoán và xử lý tín hiệu phóng điện cục bộ - e-ceserreriee 12 2.1.1 Tín hiệu điện -2¿- 2+ ©xxSSTkE+2EESEELET.TErtrkrrHE.1.1.crrrie 12

vi

2.1.2 Tín hiệu âm thanh - - s4 Tưng TT ngà gàng gen 13

PZWŠÿ ¡co 1 13

PP Ni nh 14

2.2 Các loại cảm biẾNn -G- 5G test 1 TT 9g 3kg cv ve crrerkerkrrvee 14 2.2.1 Cảm biến điện chì HH HH re ren 15 2.2.2 Cam bién khong mang GiQn cecsssssesssscsccsessesssscssscssesescessarssesesseeseceseesseees 19 2.3 Giám sat PD on-line trong may bién Ap .scescssecsssesssessncssseecsnsecsueecsaecrsetecsees 21 2.3.1 Phuong phap truyén th6ng cccssscssssssseccsssssecsseesscssssessesensesneesseecensecseeeees 22 2.3.2 Phuong phap khong truyén th6ng csscsssssessssssssnsessesssscesstecesnteesneseenees 23 2.3.3 Phương pháp A E, - c4 nh HH ng HH g3 1011730813040 0.0 24 2.3.4 Sự kết hợp giữa phương pháp truyền thống và hiện đại 25

2.4 Các hãng cung cấp thiết bị giám sát PD on-line cho máy biến áp 27

2.4.1 Các hãng cung cấp thiết bị giám sát PD on-line cho máy biến áp 27

2.4.2 Bảng so sánh những đặc tính kỹ thuật của các hãng cho việc 29

giám sát PD on-line trong máy biến áp 2.5 Kết luận + 222cs2S2 tàn HH 0g 29 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU HỆ THÓNG GIÁM SÁT PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ CUA HANG PowerPD ssesessscssssssessssessssessssnsssssossssssnsecessessnvessecessnssansssccs 31 3.1 Giới thiệu tổng quan hé thong .ccescsscssccssssecsssececseseessnesssesessseeessnseensaneesssnsees 31 3.1.1 Giới thiệu sơ bộ về hệ thống giám sát powerPD - ceeeeeerree 31 3.1.2 Đặc tinh kỹ thuật của thiết bị PD-TP500A -c-ecccreeerrieerir 34 3.2 Giới thiệu phần mềm ứng dụng . 52°- 55222 ttrtrrrerirrtrrirrrrriee 38 3.2.1 Hướng dẫn sử dụng thiết bị PD-TP500A của hãng Power PD 38 3.2.2 Chế độ đo PD trong hệ thống . . - ó2 38

vil

3.3 Sưu tập và đánh giá từng dạng sóng tín hiệu -. -5«cstserrrrrerre 48 3.4 Tiêu chuẩn đánh giá phóng điện - 52-55 5SsS2teEExerrrrirrrrrrrrrrrrrree 48

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HỆ THONG PHONG DIEN CUC BO, KIEM TRA

GIAM SAT VA PHAN TiCH SY’ CO TRONG MAY BIEN AP 52

4.1 Kiểm tra PD máy biến áp AT1 -220kV trạm Thái Nguyên (PTCI) 52

4.2 Kiểm tra máy biến áp T1 & T2 nhà máy nhiệt điện Mạo Khê 56

4.2.1 Kiểm tra máy biến áp T1 nhà máy nhiệt điện Mạo Khê 56

4.2.2 Kiểm tra máy biến áp T2 nhà máy nhiệt điện Mạo Khê 60

4.3 Kiểm tra máy biến áp 110kV-22kV/15kV -3pha Go Dau-Binh Duong 64

4.4 Kiểm tra máy biến áp 110kV/15kV-3pha Bến Thành - -ss 73 CHƯƠNG 5: KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIẾN ĐỀ TÀI 68

ca nh 68 5.2 Hướng phát triển đề tài cc55<hntrrrrrtrrriirrirrrriiiiiiriiiin 69

Vili

DANH MUC CAC HINH VE

Hình 1.1: PD bên trong lớp cách dién va trén mat phang ceesssesseecceeeeeeesenmeen 4 Hình 1.2: Những trường hợp PD bên trong và bên ngoài .-. -ee- 5

Hình 2.1: Kiểu cảm biến HFCT lỏi kín và lỏi tách -:-©-c-evserrrrre l5

Hình 2.2: Cuộn cảm Rogowski «chen HH0101121101171110 1e 16

Hình 2.3: Bộ Epoxy-mica encapsulated coupÌ€ -seeeeerereerrrrserrrrrrere 17

Hình 2.4: Kiểu cảm biến UHE -552vcrtettrrritrtrrrierrrrrriiirirrrriin 18

Hinh 2.5: Kiểu cảm biến định hướng sử dụng trong mối nối cáp . : 19 Hình 2.6: Hình ảnh mô phỏng kiểm tra PD bằng cảm biến cáp sợi quang 19 Hình 2.7: (a) biểu đồ bố trí của bộ cảm biến sinh học CNT, (b) Mô hình thí

Phát hiện âm thanh cho định vj PD trong máy biến áp 24

Sự kết hợp những phương pháp kiểm tra PD trên máy biến áp 25 Cấu trúc cơ bản của hệ thống PowerPD -ccccserireerrrirrre 31

Máy phân tích và các kiểu cảm biến ứng dụng của hảng PowerPD 32

Mô phỏng việc phát hiện PD dùng cảm biến âm thanh AE và

cảm biến điện HFCT, và vị trí lắp đặt cảm biến - - 33

Sơ đồ kết nối của PD-TP500A với 4 AEs và 1 HFCT - 38

Hình thể hiện vị trí lắp đặt cảm biến AE và HECT cho việc lấy

tín hiệu PD từ máy biến áp ecceerriieserrrerrrrirrrrrrriirrirrrrirree 39

bị ngoài trời cseeeerierrieirerrririiirirririiniiitrriterlrrrierr 44 Hình ảnh vị trí lắp đặt cảm biến AE ở chân sứ 22 kV nơi tín hiệu

DANH MUC CAC BANG BIEU

Bang 1.3: Dải tần số thích hợp phù hợp với những thành phần hệ thống

Bảng 1.4: Bảng so sánh những phương pháp phát hiện PD

Bảng 1.5: Những thành phần chính của máy biến áp - -«

Bảng 2.14: Bảng so sánh giữa phương pháp không truyền thống và truyền thống 26

xi

DANH MUC CAC TU VIET TAT

AC Alternating current Dòng điện xoay chiêu

GIS Gas insulated system Hé thông cách điện khí

DGA Dissolved gas analysis Phân tích khí phân hủy

HVE High voltage equipment Thiết bị điện áp cao

SF6 Sulfur hexafluoride

UHF Ultra high frequency Tân số cực cao

HF High frequency Tần số cao

HFCT High frequency current Biến dòng tần số cao

transformer RFCT Rado Trequency current Biến đòng tần số vô tuyến

transformer

VHF Very high frequency Tân số rất cao

LV Low voltage Hạ áp

MV Medium voltage Trung thé

OLTC On load tap changer Bộ đôi nâc

—“

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- Hiện nay với xu hướng cáng ngày càng phát triển nhiều công nghệ mới trên thế gidi

trong lĩnh vực lưới điện, bên cạnh đó lưới điện Việt Nam ngày càng phát triển cùng

với yêu cầu cung cấp điện an toàn liên tục cho phụ tải được đặt lên hàng đầu trong

điêu kiện phụ tải phát triển liên tục

- Để đảm bảo cho MBA vận hành an toàn liên tục thì phải theo dõi, giám sát liên tục

MBA Trong vận hành thì MBA đã có các bảo vệ chính và các bảo vệ dự phòng

như bảo vệ so lệch MBA, bảo vệ nội bộ MBA và các bảo vệ dự phòng khác nhưng

qua thực tế vận hành cho thay khi có sự cố thực bên trong MBA nhưng các bảo vệ

này đã không tác động hay khi tác động cũng không thẻ tránh hư hỏng MBA như cháy MBA đã xảy ra trong các trạm biến áp 500kV của lưới truyền tải điện

- Trong quản lý vận hành cũng đã có qui trình vận hành cũng như thí nghiệm định kỳ cho MBA nhưng không phát hiện được các tìm ân gây ra sự cố Vì vậy giải pháp

nghiên cứu phóng điện cục bộ có thể đưa ra chân đoán tình trạng MBA hiện tại để

có cách phòng ngừa hư hỏng MBA

2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm ra nguyên nhân của hiện tượng phóng điện cục bộ để có biện pháp đảm bảo an

toàn trong vận hành MBA

- Phân tích, đánh giá các hiện tượng phóng điện cục bộ trong MBA

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu phóng điện cục bộ trong MBA, các phần tử mang điện như day dan, các

phần tử cách điện, môi trường cách điện xung quanh khu vực xuất hiện phóng điện cục bộ

~—

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các kiến thức về phóng điện cục bộ Ứng dụng phần mềm thu thập dữ liệu trực tuyến trong MBA cụ thể để nghiên cứu phân tích đánh giá hiện tượng phóng

điện cục bộ trong MBA

các vật liệu cách điện khác nhau

- _ Trong môi trường cách điện của thiết bị điện, PD thường khởi đầu bên trong các bọt khí nằm trong chất điện môi (cách điện) Bởi vì hằng số điện môi của bọt khí nhỏ hơn nhiều so với điện môi ở xung quanh, cường độ điện trường (và quá điện áp) xuất hiện ngang qua bọt khí cao hơn đáng kể so với ngang qua khoảng cách tương đương của chất điện môi xung quanh Niếễu điện ap nay gia tang vượt ngưỡng điện áp phóng vằng quang (CIV) của bọt khí, thì PD sẽ xuất hiện trong bọt khí

- PD sé dan phá hủy vật liệu cách điện, cuối cùng dan đến đánh thủng cách điện

PD có thể được phòng ngừa qua việc thiết kế và lựa chọn kỹ vật liệu cách điện Trong các thiết bị điện cao áp, chất lượng của cách điện sẽ được kiểm tra giám

sát bằng các thiết bị dò tìm PD trong suốt quá trình sản xuất, cũng như kiểm tra

định kỳ trong suốt quá trính vận hành thiết bị điện Các biện pháp đò tìm và ngăn ngừa PD là điều thiết yếu phải thực hiện để đảm bảo cho thiết bị vận hành

tin cậy, an toàn, bền bỉ Do đó, PD trong các thiết bị cao áp phải được giám sát chặt chẻ liên tục, nhằm đưa ra các chẩn đoán và cảnh báo sớm phục vụ cho công

tác kiểm tra và bảo trì thiết bị điện.

Copper Conductor ị Copper Canductor

Void Internal

to Insulation

- Contaminated

Iron Core insu lation and Lọ Iron Core Surface

PD within Insulation System Surface Partial Discharges

Hinh 1.1: PD bén trong lớp cách điện và trên mặt phẳng[ 1]

1.2 Những phương pháp phát hiên PD

-_ Qua thời gian, lớp cách điện nằm bên ngoài từ trường mang điện cao bắt đầu bị

đánh thủng do ảnh hưởng điện, nhiệt, cơ khí Bởi vì sự phóng điện vừa là dẫu

hiệu của sự đánh thủng lớp cách điện vừa dấu hiệu rung cơ khí vì thế gây ra thiệt hại cách điện càng ngày càng nặng Phương pháp phát hiện PD được sử dụng để đánh giá và chấn đoán những vấn đề sự cố xảy ra với lớp cách điện trong máy biến áp lực

- Qua 50 năm qua, một vài phương pháp đá được phát triển để phát hiện PD, những phương pháp này được phân loại thành một trong 4 loại sau:

+ phương pháp điện

+ phương pháp hoá học

+ phương pháp âm thanh

+ phương pháp quang (phương pháp này không được sử dụng rộng rải)

- Phóng điện PD được phân chia thành hai nhóm phụ chủ yếu, PD bên trong và

bên ngoài, thê hiện trong hình 1.2.

ƒ }

L5 )

PARTIAL DISCHARGE OVERALE CONCEPT

INTERNAL PD

+ Void discharge

- electrical trecing

Hình 1.2: Những trường hợp PD bên trong và bên ngoài

1.2.1 Phát hiện bằng phương pháp điện

- Phát hiện phương pháp điện được dựa trên xung điện được tạo ra bởi dòng điện trong khe hở Xung đơn lẻ này kéo dài trong thứ tự (ns) và có những thành phần tần số có thể kiểm tra được vượt qua IMHz [3] Hình dạng xung, vị trí pha

tương tự theo chu kỳ AC, và tất cả cường độ của tín hiệu thu được sẽ đưa ra

những thông tin về những kiểu gây ra sự cỗ phóng điện và thiệt hại lớp cách

điện

- _ Việc kiểm tra từ trường điện của PD bao gồm những thiết bị cảm biến và bộ phân phân tích đử liệu Dải tầng số thích hợp nhất cho những ứng dụng đối với mỗi thành phần hệ thống nguồn (đối tượng được kiểm tra) được thể hiện trong bảng sau

Bang 1.3: Dai tan số thích hợp phù hợp với những thành phần hệ thống (O =

Good, A = Ok, - =NO) [4]

- Những cảm biến thích hợp và vị trí lắp đặt của chúng trên đối tượng kiểm tra để

phát hiện tín hiệu từ trường điện sự phát hiện tín hiệu từ trường điện tạm thời từ

sự xuất hiện PD thì thường được thực hiện bằng những cảm biến cảm ứng và

cảm biến điên dung

- _ Phương pháp kiểm tra bằng cảm biến điện dung yêu cầu những bộ ghép điện dung được kết nối tới những đầu cực pha của máy biến áp

- _ Phương pháp kiểm tra cảm ứng được thực hiện băng sử dụng attenna lắp đặt bên trong máy biến ấp lực

- _ Vấn đề chính với phương pháp điện là thiết bị nhạy với âm thanh, mà có thể làm cho quá trình kiểm tra phát hiện không chính xác, phải ngừng hoạt động máy biến áp lực cho việc kiểm tra điều đó gây ra sự bất tiện không cần thiết cho VIỆC vận hành và điều phối hệ thống điện, gây ra tốn kém hàng trăm, hàng ngàn USD trong một ngày đối với công ty điện lực

- Mặc dù phương pháp này có những hạn chế như trên, nhưng hiện tại phương pháp phát hiện PD bằng điện đưa ra những thông tin tương đối chính xác và cung cấp cho nhà quản lý thiết bị những thông tin giá trị về điều kiện hoạt động

của thiết bị

1.2.2 Phát hiện bằng phương pháp hoá học.[5-6]

- _ Kiểm tra DGA xác định những chất khí phân huy trong dau được tạo ra bởi sự

đánh thủng lớp cách điện của dầu khoáng chất Sự kiểm tra được thực hiện bằng

lấy một mầu dầu trong đối tượng cần kiểm tra để xác định cấp độ của những khí

đã phân huỷ khác nhau trong dầu, không những hydro mà còn acetylene,

methane, carbon oxide, carbon dioxide, va ethylene Su kiém tra nay chỉ ra sự

hiện điện của PD và cũng cung cấp thông tin về kiểu sự cố xảy ra trong thiết bị

thông qua những cấp độ khí cháy khác nhau

- _ Phương pháp phát hiện PD bằng phương pháp hoá học trên HVE (thiết bị điện

áp cao) là một trong những phương pháp đơn giản và phô biến nhất Đặc biệt,

pv, " ~—

hoạt động PD trong đối tượng được cách điện bằng khí hay dầu có thể có phần ứng hóa học, tạo ra 1 sản phẩm phụ của phản ứng hóa học Đối với máy biến áp, phương pháp được sử dụng tương đối nhất là phân tích khí bị phân hủy (DGA)

với phép chan đoán Duval Triangle Đối với GIS, sự phân tich khí SF6 với việc

phát hiện sản phẩm phụ của nó đã được sử dụng Mặc dù phương pháp này xác định điều kiện không bình thường của HVE, Việc kiểm tra này chỉ có thể được thực hiện trên những thành phần được lắp đầy dầu, những máy biến áp chính, nó chỉ cung cấp những đánh giá điều kiện sơ bộ mà không có bất kỳ dứ liệu cụ thể đối với cường độ của nó, nguồn hoặc vị trí PD, do đó phương pháp hoá học nó

có những giới hạn trong một số những ứng dụng

1.2.3 Phát hiện bằng phương pháp tín hiệu âm thanh.[7,8|

- _ Một vài phương pháp lắp đặt kiểm tra PD bị ảnh hưởng bởi sự giao thoa điện nghiêm trọng rất khó để xác định tín hiệu PD Tuy nhiên tín hiệu âm thanh từ một nguồn PD thì tránh được tiếng ồn điện trường gây nhiễu và giao thoa trong quá trình phân tích PD Tín hiệu âm thanh từ rung động cơ khí của PD có thể được phát hiện bằng bộ chuyến đổi áp điện, những cảm biến âm thanh SỢI quang học, máy hiện sóng, micro tụ điện và cảm biến cộng hưởng âm thanh thông thường dùng dai tan số giữa 10kHz và 300kHz Sự phát hiện AE đã được sử dụng thành công đề xác định nguồn PD bên trong đối tượng kiểm tra do tín hiệu

âm thanh thì phụ thuộc vảo hình dạng hình học của đối tượng kiểm tra Kết hợp

với những kỹ thuật kiểm tra bằng phương pháp điện, kiểm tra bằng âm thanh có thể tăng cao độ chính xác của việc phát hiện PD Phương pháp này thì rất hiệu quả cho việc định vị nguồn PD bởi vì nó triệt tiêu được tiếng ồn từ trường điện

- _ Hệ thống phát hiện tín hiệu âm thanh có thể được lắp đặt theo hai hình thức: hệ

thống bên trong và bên ngoài Hệ thống phát hiện tín hiệu âm thanh bên ngoài, hiện tại được sử dụng trong nhà máy điện, sử dụng những cảm biến lắp đặt bên ngoài của thiết bị nguồn để phát hiện tín hiệu âm thanh PD Hệ thống phát hiện

tín hiệu âm thanh lắp đặt bên trong máy biến áp lực dùng những cảm biến đặt

bên trong cửa thiết bị nguồn để kiểm tra trực tiếp dạng sóng áp suất

Sự thuận tiện chủ yếu của hệ phát hiện tín hiệu âm thanh hơn những phương

pháp khác là xác định chính xác vi trí PD bằng sử dụng cảm biến lắp đặt đa

điểm Thông tin vị trí này có thể giúp để xác định kiểu của PD và cấp độ hư hỏng cách điện Sự thuận lợi khác của phát hiện âm thanh hơn phương pháp điện là triệt tiêu sự giao thoa từ trường điện (EMI) gây ra nhiễu tín hiệu Sự triệt tiêu giao thoa từ trường điện EMI làm phương pháp phát hiện tín hiệu âm thanh

lý tưởng cho phương pháp phát hiện PD online bởi vì phương pháp này thu

được tín hiệu tốt hơn đưa đến chuẩn đoán PD chính xác hơn Nhưng sự triệt

tiêu giao thoa trong từ trường điện EMI không có nghĩa rằng không có tiếng ồn

âm thanh trong hệ thống

Sự dao động cơ khí trong lỏi máy biến áp là nguồn chính của tiếng ồn âm thanh, nhưng tần số của dao đông này thì thấp hơn tín hiệu âm thanh PD

Phương pháp phát hiện tín hiệu âm thanh cũng có sự giới hạn của nó Vẫn đề

chính với phương pháp phát hiện tín hiệu âm thanh bản chất của đường dan lan

truyền tín hiệu âm thanh phức tạp Cũng có vấn đề mà những tín hiệu âm thanh nhận được có cường độ thấp vì thế cảm biến phải phản ứng nhanh với những thay đổi nhỏ trong biên bộ tín hiệu để phát hiện PD

Một vấn đề rất là quan trọng khác mà hiện tại hạn chế sự thuận lợi của phương pháp phát hiện PD bằng tín hiệu âm thanh là những bộ đo phong điện PD bằng phương pháp tín hiệu âm thanh này giá rất cao

Bang 1.4: Bảng so sánh những phương pháp phát hiện PD

PP điện PP âm thanh PP quang PP hóa học

Thuận lợi -Ứng dụng cho | -Độ nhạy | -Độ nhạy | -Triệt tiêu

HVE - Triệt tiêu | -Triệt tiêu | ôn điện

-Dinh vi kiéu, được tiếng được tiếng -Dễ kiểm tra

nguồn, mật độ| ồn điện ồn điện -Cung cấp

của PD -Rất hiệu quả | -Định vị| thông tin

-Thích hợp nhất | cho việ | nguồn PD quan trọng

cho việc gián | định vị PD (rong một| cho những sát PD on-line| -Chi phí| vài trường| quyết định

khả năng kiểm tra được cho

điều kiện

điện áp

xung

Không Giao thoa từ| -Cường đội -Không có -Không có

Am trường điện| tínhiệuthấp | thông tinvề| thông tin về

cao Không tốt| cường đội vị trí,

-Chi phí tương | cho việc | cla PD nguồn, mật

liên tục của PD

Những cảm | -Điện dung -Bộ chuyến | -Sợi quang -Cảm biên biến được| -Cảmứng đổi áp điện | -Máy phát| DGA

-Microphone | -Ong nhân| SF6

quang

ứng dụng -GIS -GIS -GIS

ap

1.3 Cau tao máy biến áp và xác đỉnh vi trí sư cố trong máy biến áp lực

-_ Máy biến áp là một trong những thành phần cấu trúc phức tạp nhất trong hệ thống nguồn Thông thường những máy biến áp hoạt động hiệu quả khoảng 20-

35 năm, có thể kéo đài thêm với việc bảo dưỡng hợp lý [9] Hơn thế nửa, mặc

dù tỉ lệ lỗi thì khá thấp khoảng 0.2-2% l năm [10], nó thường gây ra những lỗi

10 j

trên những thành phần hệ thống khác Do đó, việc bảo dưỡng hợp lý dựa trên việc giám sát trong khi máy biến áp hoạt động là điểm then chết cho việc ngăn cản những sự cố trong máy biến áp Sự cách điện trong máy biến áp và những đặc tính của nó cũng là ! sự phức tạp so với những thành phần khác Vật liệu cách điện thông dụng nhất trong máy biến áp là dầu khoáng chất mà được thay

thé bang dầu thân thiện với môi trường va cellulose

1.3.1 Cấu tạo máy biến áp

Bảng 1.5: Những thành phần chính của máy biến áp

cuộn dây sơ cấp và thứ cấp

Vỏ máy biến áp Vỏ máy biển áp bao gôm vật liệu

điện môi, lỏi va cuộn dây Vật liệu điện môi Dân dung dịch, khí, hoặc những

chất đặc khô mà có su dan dién thap va những đặc tính cho những

từ trường tỉnh điện tốt

Bình giảm áp Thùng chứa cho khí khô hoặc khí

khô không màu không mùi để duy trì mức độ dung dịch

đường dẫn điện không được mong đợi từ những thiết bị truyền | tải điện hoặc lưới điện từ vỏ máy biến á ap

Giấy cách điện Lớp cách điện giữa những cuộn

dây và giữa những cuộn dây và lỏi

Bộ đôi nâc Điểm kết nối đọc I cuộn dây máy

biến áp cho phép điều chỉnh điện

áp bằng chọn lựa số lượng tỉ lệ vòng đây cho ra những điện áp phù

hợp

Bộ tản nhiệt và quạt Thiết bị phân tán nhiệt độ bên

trong, máy biến á ấp Thiệt bị giảm ap suat 1 thiết bị bảo vệ cho vỏ máy biên

1.3.2 Vị trí sự cố trong máy biến áp và kiều phóng điên trong máy biến áp

- - Trong [II], tỉ lệ sự cố trong những thành phần máy biến áp là bộ đổi nắc (414), cuộn dây (19%), bình va dầu (13%), điểm đấu nối (12%) và v v

-._ Trong một vài tài liệu [12,8] , có những kiểu khác nhau của PD trong máy biến

áp mà được phân loại như phóng điện qua khe hở, mặt phẳng và corona, floating

part

+ Phóng điện qua khe hở:

Niếu có bắt kỳ những bong bóng không khí bên trong bắt kỳ thiết bị phần cứng hoặc khe nức trong phần đặc của máy biến áp chẳng hạn như giữa những cuộn dây hoặc giấy cách điên và dầu, một khiếm khuyết kiểu khe hở

có thể xảy ra

+ Phóng điện trên mặt phẳng:

Phóng điện trên mặt phẳng là phóng điện giữa hai mặt phăng điện môi

song song Trong máy biến áp, kiểu phóng điện này có thể xảy ra vì những

bong bóng trên mặt phẳng cách điện hoặc sự suy giảm lớp giấy cách điện + Phong dién corona:

Phóng điện corona 1a sự phóng điện giữa một điểm nhọn và mặt phẳng, bắt

kỳ hạt bụi nào từ giai đoạn sản xuất có thể tạo ra phóng điện corona Ngoài

ra, phần ghép nối cảm biến trên sứ máy biến áp có thể tạo ra phóng điện kiều corona mà trong trường hợp này có thể được phân loại như tiếng ồn

âm thanh

+ Phóng điện Floating part:

Cơ bản trong máy biến áp, hai phần dẫn điện khác nhau mà có điện áp khác nhau có thê tạo ra một sự phóng điện kiểu floating part do kết nối điện dung Lý do chính cho sự phóng điện này là kết nối tiếp địa kém trong máy biến ap

CHUONG II:

GIỚI THIEU CAC THIET BI VA NGUYEN LY LAM VIEC

CUA CAC THIET BI

2.1 Chan dodn va xir ly tin hiéu phóng điện cục bộ

- PD thi cd thé dugc phát hiện trong những khoảng cách khác nhau do việc nó tạo ra phản ứng nào đó tuỳ theo những vật liệu cách điện trong những thành phần hệ thống Những tín hiệu được tạo ra từ PD thì thường có thể được phát hiện trong những kiểu quang điện, hoá học, âm thanh, điện Những tín hiệu hoá học và điện thường sử dụng cho tìm kiếm sự xuất hiện PD trong thiết bị điện áp cao, và những tín hiệu âm thanh được sử dụng để xác định điểm PD xay ta 0 đâu Phụ thuộc vào đặc tính của những thành phần hệ thống nguồn, sự phát hiện tín hiệu hợp lý có thể khác Ngày nay, sự kết hợp của những phương pháp đảm bảo việc phát hiện PD chính xác hơn

2.1.1 Tín hiệu điện:

- _ Sự xuất hiện PD trong thiết bị hệ thống nguồn tạo ra tín hiệu điện Đó là bởi vì

PD gây ra lưu chuyển electron trong một xung dòng điện ngắn bên trong (ns)

[13] Để phát hiện tín hiệu điện, có hai kiểu khác nhau của việc thiết lập kiểm

tra đã yêu cầu Kiểu đầu tiên thì được gọi là kiểm tra điện tích biểu kiến mà phát hiện điện tích cảm ứng trong mạch kiểm tra Kiểu thứ hai dùng một antenna hoặc đầu đò tần số vô tuyến để phát hiện bức xạ điện từ [13] Sự hạn chế lớn

nhất của tín hiệu điện là tiếng ồn cao với tỉ lệ tín hiệu do bức xa điện từ thiết bị

khác Vì lý do này phương pháp phát hiện bằng tín hiệu điện cần những kỹ thuật

xử lý tín hiệu phức tạp hơn so với những phương pháp khác Đối với những cầu trúc phức tạp của những thành phản hệ thống nguồn, tín hiệu có thể được giám

sát và được điều chỉnh Tuy nhiên phương pháp tín hiệu điện thì phổ biến cho

phát hiện PD nhờ vào cảm biến có độ nhạy cao, máy phân tích và máy hiện

sóng tín hiệu Đặc biệt trong phòng thí nghiệm nơi có tiếng ồn tương đối thấp so với ngoài điều kiện bên ngoài, phát hiện bằng tín hiệu điện thì thêm tiện lợi cho giám sát PD Do đó phương pháp này được sử dụng rộng rải cho việc kiểm tra những thành phần hệ thống nguồn mới đủ điều kiện trước khi lắp đặt, và với những dụng cụ xử lý tín hiệu sau khi lắp đặt bên ngoài Đối với phát hiện PD online, sự phát hiện dạng sóng điện từ (đải UHE tới HF) là một phương pháp đầy hứa hẹn so với phương pháp kiểm tra điện tích biểu kiến vì đặc tính miễn nhiễm những giao thoa từ trường chống lại tiếng ồn bên ngoài

2.1.2 Tín hiệu âm thanh

- Mặc dù tín hiệu điện là bằng chứng rỏ ràng của sự xuất hiện PD, tín hiêu âm thanh tạo ra từ dạng sóng cơ khí của một sự nỗ nhỏ xung quanh điểm nơi PD xảy ra thì được sử dụng rộng rải cho giám sát PD [14] Sự thuận lợi lớn nhất của tín hiệu âm thanh là triệt tiêu giao thoa điện từ [15,16] Hơn thế nửa sự phát hiện bằng tín hiệu âm thanh thì không phải là một phương pháp xâm nhập bên trong máy biến áp so với những kiểu kiếm tra khác[ 14] Ngoài ra, phát hiện tín hiệu âm thanh thích hợp cho việc định vị PD trong đối tượng kiểm tra Bằng sử

dụng những cảm biến âm thanh trên đối tượng mà có xuất hiện PD bên trong, sự

tính toán về sự khác nhau thời gian truyền âm thanh từ mỗi cảm biến cung cấp

thông tin của vị trí PD Tuy nhiên mặc dù tín hiệu âm thanh được miêu tả là có thể triệt tiêu giao thoa điện, nhưng tiếng ồn âm thanh hoặc sự giao động cơ khí

từ thiết bị điện áp cao khác vẫn có thể ảnh hưởng tín hiệu âm thanh

2.1.3 Tín hiệu hóa học

- _ PD cũng tạo ra một phản ứng hóa học với vật liệu cách điện, một sự sử dụng

thông dụng của phát hiện tín hiệu hóa học ở trên máy biến ấp cách điện bằng dầu, PD trong thiết bị cách điện bằng dầu gây ra phản ứng hóa học, ví dụ, CO2, CO3, hydrogen, hoặc methane DGA đã được sử dụng rộng rải cho sự phát hiện

những lỗi có thể có khả năng xảy ra được tạo ra bởi PD Theo như những khí đã được tạo ra bởi phản ứng hóa học với PD Mặc dù phương pháp này đã được thực hiện định kỳ trong phòng thí nghiệm nhưng phương pháp này thì không thích hợp cho giám sát PD tại chỗ hoặc online, hơn thế nửa không xác định vi tri của PD,

2.1.4 Tín hiệu quang

-_ Hoạt động PD phát ra bức xạ trong hình dạng tia cực tím, có thể thấy được, và

tín hiện quang tia hồng ngoại Quang phố của bức xạ ánh sáng phụ thuộc vào

vât liệu cách điện xung quanh chăng hạn như dầu hoặc khí Đặt biệt, sự phân

tích quang phổ quang của bức xạ điện từ cho chiều dài bước sóng giữa lŨnm tới 30mm được quan tâm Những camera với bộ phận quang có thể phát hiện tín hiệu quang với độ nhạy tương đối cao hơn trong những đối tượng kiểm tra kín không khí chang han nhu GIS

2.2 Các loại cám biến

- _ Trong mục này, tất cả những cảm biến sử dung đẻ phát hiện PD được trình bày

Hiện tại có nhiều cảm biến mà đã được sử dụng phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra và đối tượng kiểm tra Kẻ từ khi cảm biến đóng l vai trò quan trọng trong cầu hình kiểm tra PD, sự lựa chọn thích hợp và định vị sự cố của các loại cảm biến có thể ảnh hưởng kết quả kiểm tra đáng kể

- _ Những yêu cầu cơ bản của cảm biến PD là:

+ Độ nhạy và khuếch đại cao,

+ Có thể phân biệt giữa tín hiệu PD và những tiếng ồn xung quanh

+ Đủ nhỏ để gắn vào đếi tượng kiểm tra

- _ Những cảm biến truyền thống phát hiện PD dưới 500kHz đo sự hạn chế kỹ thuật

và sự thiếu những tiêu chuẩn hóa Tuy nhiên qua mười năm, việc phát hiện PD dùng tần số cao hơn bằng việc dùng đa dạng những cảm biến mà có thể lắp bên

{ is }

trong hoặc bên ngoài tùy theo ứng dụng trở nên phổ biến với tất cả các thiết bị

hệ thống nguồn Những phần sau sẽ trình bày đặc tính tổng quát của những cảm biến được sử dụng rộng rải trong thành phần hệ thống nguồn

2.2.1 Cảm biến điện

- _ HECT (biến dòng tần số cao):

+ Cảm biến này là một trong những cảm biến cảm ứng phổ biến nhất cho tất cả kiểu ứng dụng trên thiết bị hệ thống nguồn do đặc tính không xâm nhập vào bên trong, hiệu quả kinh phi, có thé mang theo và có đải tần số rộng thích hợp cho các tín hiệu được đo [17] Sử dụng 1 kiểu lỏi từ tính mạch vòng, cầu trúc

cơ bản của HFCT bao gồm sáu hoặc bảy vòng của dây đồng qua lỏi mạch vòng Từ tính là những gốm sắt từ với độ dẫn từ và điện trở rất cao là những

vật liệu thích hợp cho những ứng dụng tần số cao Đặc biệt HECT đã được

thiết kế để kết nối cọc tiếp địa hoặc cáp Cấu tạo lỏi phân tách hoặc lỏi kín của HFCT thì rất phô biến trên thị trường như thể hiện trong hình 2.1 HECT

phát hiện PD lên tới vài trăm MHz

Hình 2.1: Kiểu cảm biến HECT lỏi kín và lỏi tách

16 J

- CUQN CAM ROGOWSKI [18,19]:

+ Cuộn cảm Rogowski là một cảm biến thích hợp cho kiểm tra PD trén nguyên lý cảm ứng với dải tần số giữa 1 tới 4MHz Cuộn cảm Rogowski có một cầu trúc của khuôn nhựa hình vòng với cuộn dây được ráp bên trong với một mật độ phân

bố đồng đều của vòng dây với đặc tính phụ thuộc tần số Bằng lắp đặt xung quanh dây dân Cuộn cảm Rogowski tạo ra tín hiệu điện áp cảm ứng như ngỏ ra

Những sự thuận lợi san đây của cuộn cảm Rogowski la:

e Bérdéng day rat cao

se Khả năng của đo lường dòng lớn

e Dễsử dung do linh hoạt và mỏng được kẹp xung quanh dây dân được kiểm

tra

e- Độ tuyến tính rất tốt do sự không hiện điện của những vật liệu sắt từ

Ragowski coil principle af operatian

~ Hình 2.2: Cuộn cảm Rogowski

- EPOXY-MICA ENCAPSULATED COUPLER [20,21]:

+ Kiểu cảm biến này là cảm biến phổ biến nhất đặt biệt cho máy biến áp và máy phát Epoxy-mica encapsulated coupler chứa tụ điện dung và một tụ ký sinh Về phương diện thương mại bộ ghép Epoxy-mica encapsulated coupler tir 80pF lên

tới 2nF đã được sử dụng rộng rải Dái tần số mong đợi có thê đạt được bằng tỉ lệ

tiếng ồn và PD và đặc tính tần số cuộn dây cho trường hợp máy phát Những tụ

phải được thiết kế để chịu đựng điện áp cao tần số 60Hz, và nó nên được sản

xuât đê có điện cảm thâp đê có phản ứng tần số cao tốt, hai điều kiện xem xét

{ 17 }

nảy là lý do cho giá tương đối cao so với cảm biến kiểu biến dòng tần số radio mau (RFCT) Theo hướng khác, sự tiện ích là tin hiệu sung thì thường lớn hơn nhiều bởi vì chúng có thể được đặt gần hơn với những điểm PD Hoạt động PD trong mỗi pha có thể được xác định

việc lắp đặt cảm biến, thiết kế antenna thực tế có thể khác phụ thuộc vào những

ứng dụng Kiểu valve dầu lắp đặt bên trong hoặc được lắp bên ngoài, chăng hạn,

trên máy biến áp đã chứng tỏ là dầu đò PD UHF thích hợp Đặc biệt, cảm biến kiểu lắp đặt bên trong valve đầu có độ nhạy nhất

+ Hién tai Doble lemke va Omicron str dung kiểu cảm biến này cho việc kiểm tra

PD UHF cho máy biến áp nguồn Đầu tiên cảm biến UHE được lắp đặt bên ngoài được phát triển như là một ứng dụng cho trạm GIS và nó đã được sử dụng

rộng rải như đầu dò UHF cho máy biến áp Thông tin chỉ tiết về kiéu antennas

UHF khác chẳng hạn như kiểu antenna hình sừng, mạch kín và hai cực cho thiết

bị GIS được miêu tả trong [17]

-_ Bộ ghép định hướng [22,23]:

+ Cảm biến định hướng là sự kết hợp của một cảm biến điện dung với một cảm

biến cảm ứng Nó thì có thể có khả năng được sử dụng hai hướng trong điểm nối cáp Bằng việc làm như thể, nó có thể có khả năng phân biệt những xung PD đến

từ bên ngoài ( bên phải hoặc trái) hoặc trong mối nối cáp Ứng dụng chính của kiểu cảm biến này đang được sử dụng cho mối nối cáp Đối với ứng dụng mối

nối cáp , một khớp nối định hướng có thể đạt được độ nhạy cao Những tần số

hoạt động điền hình thì thường từ một vài MHz lên tới GHz

Noise teh catia Noles right cable 4 *

Hinh 2.5: kiéu cam bién dinh hướng sử dụng trong mối nối cáp.[2]

(a) Lắp đặt thiết bị kiểm tra PD ngoài thực tế trên mối nối cáp () Bố trí và lấy tín hiệu của những cảm biến định hướng cho việc phát hiện PD

2.2.2 Cảm biến không mang điện

- Cảm biến cáp sợi quang:

+ Sự phát hiện của tín hiệu âm thanh từ nguồn PD có thể được phát hiện bằng việc

sử dụng cảm biến cáp sợi quang Theo cách khác, tín hiệu siêu âm được phát ra bởi PD trong thiết bị điện áp cao có thể được xác định thành công băng cảm biến cáp quang chúng đã được chứng minh bằng một vài tài liệu Tín hiệu siêu âm hoặc cực siêu tạo ra áp suất trên sợi quang mà có thể được gửi đi như ánh sáng trong sợi quang [24]

Transformer Oil Container

Hình 2.6: Hình ảnh mô phỏng kiểm tra PD bằng cảm biến cáp sợi quang.[3 I]

BS: bộ phân chia tia sáng, L: thấu kính, OF: sợi quang, He-Ne:

laser

- Cảm biến phân tích khí phân hủy (DGA)

+ Thường kỹ thuật DGA được sử dụng cho sự lay mau dau định kỳ từ một may

biến áp Tuy nhiên cảm biến DGA gần đây phát hiện sản phẩm phụ hóa học chẳng hạn như hydrogen, CO2, CO3 và v v đã được sử dụng như một cảm biến PD trong máy biến áp Cảm biến khí có thể được áp dụng cho sự giám sát

PD on-line của

thiết bị điện áp cao được cách điện bằng dầu như thể hiện trong một vài tài liệu Tuy nhiên cảm biến này chỉ cung cấp thông tin đối với những quyết định ( có khí hay không có khí)

- _ Cảm biến ống nano carbon SEF6 [25,26]:

+ Cảm biến Ống nano carbon (CNT) là vật liệu mới chúng có đặc tính hóa học và

vật lý độc nhất Kể từ khi sự dẫn điện của CNT phụ thuộc trên cẫu trúc nguyên tử

và độ hấp thụ chất hóa học, những sản phẩm phân ly bị oxy hóa không xác định

tạo ra bởi PD có thể thay đổi sự dẫn điện của CNT bằng việc gia tăng mật độ (mật độ điện tích dương) trong chất bán dẫn kiểu Pt Cam biến này hiện tại thì chỉ được sử dụng trong lỉnh vực học thuật nhưng việc sử dụng nó được thể hiện trong một vài tài liệu Tuy nhiên dựa trên cảm biến này, phát hiện PD offline trong GIS thì có thể có khả năng xảy ra

Gluconie Acid Sou ‘cH

Hình 2.7: (a) Biểu đồ bó trí của bộ cảm biến sinh học CNT, (b) Mô hình thí nghiệm

cảm biến CNT với những khí được sử dụng trong thí nghiệm[232]

- _ Bộ cảm biến áp điện [27]:

+ Điển hình cảm biến hoạt động trong dải tần số 120-160kHz Để giảm tối thiểu phản ứng hay thay đổi tùy theo từ trường điện, bộ cảm biến áp điện có thể hoặc

là một kiểu khác sử dụng hai tỉnh thể hoặc một bộ biến đổi áp điện đơn tính thể

được bọc với mạch khuếch đại tích hợp, thường kiểu mạch khuếch đại tích hợp

là cầu hình thông dụng thêm do biên độ cao và ngỏ ra trở kháng thấp Kể từ khi trở kháng âm thanh của tỉnh thể cảm biến khác với trở kháng âm thanh của vỏ máy biến áp bằng thép, một vật liệu nhựa epoxy cứng hiệu xuất cao được sử

dụng với đặc tính cách điện và nhiệt Về phương diện thương mại sự phát hiện

âm thanh cho định vị PD mà có thể có áp dụng cho máy biến áp đã được sử dụng thành công

Hình 2.8: Cấu tạo bên trong bộ cảm biến áp điện[33]

2.3 Giám sát PD on-line trong máy biến áp

- _ Giám sát PD on-line trên máy biến áp hầu hết dùng phương pháp điện để quyết định sự xuất hiện PD, và phương pháp phát hiện âm thanh để định ví nguồn PD bên trong máy biến áp Đặc biệt trước khi lắp đặt, phát hiện PD có thể được sử dụng cho những máy biến áp mới để tìm thay bat ky những vấn đề có khả năng

xảy ra Trong mục này, kỹ thuật giám sát PD đầy hứa hẹn dùng những phương pháp, những cảm biến khác nhau, những phương pháp kết hợp những cảm biến

đã được đề xuất và xử lý tín hiệu sẽ được giới thiệu

2.3.1 Phương pháp truyền thống,

+ Sự giám sát PD dùng tiêu chuẩn IEC 60270 là phương pháp đã được chứng minh rồi và đã được sử dụng rộng rải cho một vài thập kỷ Những cảm biến đã

sử dụng trong phương pháp này là thiết bị cảm biến điện dung gắn trên thanh

cái giếng hình 2.9 bên dưới Những cảm biến qua dải tần số hẹp hoặc rộng có thể được lắp đặt trên tất cả điểm đấu nối có thể tiếp cận chẳng hạn như thanh cái HV hoặc LV, trung tính tiếp địa Tuy nhiên, phương pháp lắp đặt cảm biến

điện dung trên thanh cái HV hoặc HECT trên dây tiếp đất chính là phương

pháp thông dụng nhất Đặc biệt phương pháp kiểm tra nhiều điểm đấu nối có thể tạo ra những kết quả tốt đối với mỗi pha của hoạt động PD Sau đó giảm

tiêng ôn bên ngoài và cuỗi cùng so sánh ba kết quả kiêm tra PD ở ba điểm đâu

nôi với nhau

23 j

2.3.2 Phương pháp không truyền thống,

+ Một sự thuận lợi của giám sát PD dùng cảm biến UHF lắp đặt trên máy biến áp

là loại bỏ được những tiếng ồn Có hai phương pháp giám sát khác nhau được

sử dụng rộng rải cho giám sát PD UHF trên máy biến áp Phương pháp đầu tiên

là sử dụng cảm biến có độ nhạy cao lắp đặt bên trong trong valve xả dầu chúng

là bộ cảm biến không bị phá hủy tiếp cận vị trí PD gần hơn thể hiện trong hình 2.10, tuy nhiên kiểu cảm biến này thì không thể ứng dụng cho máy biến áp mà chúng không có valve đầu cùng chiều Phương pháp hai là lắp đặt những cảm biến bên ngoài trên cửa số điện môi (dielectric windows) ở những điểm khác nhau trên mặt phẳng máy biến áp như thể hiện trong hình 2.11 Cả hai kỹ thuật phát hiện bằng UHF thì hiện tại được sử dụng và đã được chứng minh tính hiệu quả Trong một vài tài liệu, tiêu chuẩn IEC 60270 áp dụng cho phương pháp kiểm tra nhiều điểm kết nối (multi terminal) với UHF dường như là kỹ thuật hứa hẹn nhất đẻ có tín hiệu PD đầy đủ tránh được tiếng ồn và hỗ trợ trong định

sensor ` ping fag

ao TR displacement board tank

Hình 2.11: Kiểu cửa số điện môi UHF [36]

2.3.3 Phương pháp AE [28.29]

+ Việc định vị nguồn PD trong máy biến áp thì có thể có khả năng dùng để phát

hiện bức xạ âm thanh trên máy biến áp Có hai phương pháp khác nhau; sử

dụng I tín hiệu PD điện trường đã được phân tích dựa trên biên độ và hình dạng xung PD, sự sử dụng phương pháp phát hiện bằng tín hiệu âm thanh được biết như phép Triangulation Sự phát hiện tín hiệu âm thanh cho định

vị nguồn PD bằng việc sử dụng những cảm biến áp điện lắp đặt bên ngoài xung quanh vỏ máy biến áp và tính toán thời gian đến từ tín hiệu âm thanh từ nguồn PD đến cảm biến áp điện từ việc bố trí và vị trí lắp đặt cảm biến bên ngoài xung quanh máy biến áp

oon SRSECSACSKSPESERKREERR S20 RSaeES

Hinh 2.12: Phat hién 4m thanh cho dinh vi PD trong máy biến áp

+ Trong, hình 2.12, vị trí cảm biến có thê có khả năng dùng hệ số tọa độ vuông góc được thê hiện Vấn đề lớn nhất của phương pháp phát hiện PD bằng AE cho định vị nguồn PD trong máy biến áp là độ nhạy tín hiệu của nó Phương

pháp này nên kiểm tra tín hiệu âm thanh ở thời gian tương tự với ít nhất ba

hoặc bốn cảm biến khác nhau trong những vị trí khác nhau Trong [2§], sự

giải thích toán học chỉ tiết và kỹ thuật xử lý tín hiệu có thể có khả năng xảy ra

được trình bày cụ thể

2.3.4 Kết hợp phương pháp truyền thống và không truyền thống

-_ Một vài tài liệu gần đây chẳng hạn như [30] đã trình bày có thể có khả năng của việc kết hợp hai phương pháp kiểm tra PD để tận dụng những đặc tính vượt trội của mỗi phương pháp Những ứng dụng thành công đã được thực hiện trên máy biến áp và GIS Theo cách khác, cảm biến UHF được lắp đặt bên trong valve dầu có thể phát hiện những dạng sóng từ trường điện bên trong máy biến ap

Theo cách khác, kiểm tra trở kháng trên ba thanh cái kiểm tra điện tích biểu

kiến Niếu không có sự phát hiện PD trên UHF với cấp độ của điện tích biểu

kiến cao từ phương pháp IEC 60270 Nguồn PD có thể được xem xét như là

nguồn PD từ môi trường và thiết bị xung quanh bên ngoài Ngược lại, sự phát hiện từ trường điện với cấp độ kết quả kiểm tra điện tích biểu kiến cao có thể chỉ ra rằng PD xuất hiện bên trong máy biến áp [42] Phương pháp phổ biến nhất, kiểm tra nhiều điểm đấu nối trên mỗi thanh cái đảm bảo vị trí PD có thể có khả năng xảy ra bằng việc phân tích cường độ điện tích biểu kiến của mỗi thanh

cái Đối với GIS, phương pháp IEC 60270 truyền thống có thể được sử dụng

cho sự kiểm tra độ nhạy của phương pap UHF/AE

Bang 2.14: Bang so sanh gitta phuong phap khong truyén théng va truyén thống

HFCT)

-Cam bién dién

-Cảm biến âm thanh

100Hz tới 3kHz)

-Kiểm tra hiệu suất

Số lượng kiểm tra -Điện tích biểu kiên -Xung dòng và áp tiếp địa

tạm thời (thoáng quá) (song điện trường), tín hiệu âm

thanh, phản ứng hóa học

được tạo ra bời sản phẩm

phụ, quang phổ

Hệ thống kiểm tra -Thiết bị nỗi ghép, hệ thông truyền

tải, thiết bị đo lường -Những thành phần nhạy

cảm, đường dây truyền dẫn

dử liệu, bộ phân tích xử lý

dử liệu