ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ ĐỘNG TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI ĐỐI VỚI MÁY BIẾN ÁP LỰC.Giới thiệu về bộ điều áp dưới tải (OLTC) và phép đo điện trở động (DRM)Một trong những lý do chính dẫn đến các hư hỏng đối với MBA là những khiếm khuyết trong các bộ OLTC. Chuyên đề này tập trung vào thảo luận phép đo điện trở động của bộ OLTC được xem như là một trong những kỹ thuật đánh giá chất lượng của bộ OLTC. Các thành tựu gần đây trong việc phát triển thay đổi nấc phân áp đã làm cho chúng trở nên càng ngày càng tin cậy hơn các sản phẩm trước đây. Các vật liệu mới, thiết kế mới đã được đưa vào sử dụng cùng với các kỹ thuật chuyển nấc mới.
Trang 1ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ ĐỘNG TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI ĐỐI VỚI MÁY
BIẾN ÁP LỰC Phần I: Giới thiệu về bộ điều áp dưới tải (OLTC) và phép đo điện trở động
(DRM)
I Tổng quan:
Một trong những lý do chính dẫn đến các hư hỏng đối với MBA là những khiếm khuyết trong các bộ OLTC Chuyên đề này tập trung vào thảo luận phép đo điện trở động của bộ OLTC được xem như là một trong những kỹ thuật đánh giá chất lượng của bộ OLTC Các thành tựu gần đây trong việc phát triển thay đổi nấc phân áp đã làm cho chúng trở nên càng ngày càng tin cậy hơn các sản phẩm trước đây Các vật liệu mới, thiết kế mới đã được đưa vào sử dụng cùng với các kỹ thuật chuyển nấc mới Nguyên lý chung của vận hành điều áp có tải là dựa vào nguyên lý “make-before-break” tức là luôn đảm bảo không có sự ngắt quảng của dòng điện khi thực hiện chuyển nấc Phát minh này được Dr Jansen đưa ra năm 1926 và vẫn được sử dụng trong các thiết kế hiện đại ngày nay Mặc dù các thiết kế thực tế của nhiều loại chuyển nấc có sự khác nhau đáng kể nhưng luôn luôn có trở kháng chuyển đổi trong mạch trong suốt quá trình hoạt động chuyển nấc Có 2 loại trở kháng chủ yếu dùng trong công nghệ OLTC: điện trở và điện kháng Cả hai chúng đều được sử dụng trong công nghệ chế tạo OLTC trong nhiều năm Trong chuyên đề này sẽ tập trung phân tích loại
sử dụng điện trở trong thiết kế OLTC
II Cấu trúc chung về OLTC:
Theo thống kê về các sự cố xảy ra đối với MBA thì các sự cố liên quan đến bộ OLTC chiếm một tỷ trọng lớn, cũng chính vì thế việc tìm hiểu cấu trúc, vận hành, và đánh giá chẩn đoán chất lượng của OLTC luôn cần được chú trọng
Hình 1: Sự cố MBA và % nguyên nhân gây ra sự cố
Trang 2Phõn loại và cấu tạo:
Đối với bộ OLTC đều cú 3 phần chớnh sau:
- Bộ phận cụng tắc K (contactor)
- Bộ phận chọn nấc (lựa chọn)
- Bộ phận truyền động mụ tơ
Hỡnh 2 : Cấu tạo chung của bộ OLTC
Về phương phỏp đấu nối, hiện nay cú cỏc kiểu đấu nối chớnh sau :
a Kiểu tuyến tớnh
b Kiểu đảo cực đơn
Bộ phận lựa chọn
Bộ phận Contactor
Bộ phận truyền
động
Trang 3c Kiểu đảo cực đôi
d Kiểu điều chỉnh tinh/thô (kiểu đơn)
e Kiểu điều chỉnh tinh/thô (kiểu đa)
Hình 3 : Các kết nối cơ bản của bộ OLTC Phụ thuộc vào hệ thống và các yêu cầu vận hành mà các kiểu kết nối này được sử dụng trong các trường hợp khác nhau Các kiểu này được ứng dụng trong các MBA 2,
3 cuộn dây, MBA tự ngẫu và kể cả MBA dịch pha (PST) Vị trí đặt OLTC có thể được đặt ở bên phía cao hoặc hạ của MBA tùy thuộc vào thiết kế của MBA và yêu cầu đặt biệt của khách hàng
Nguyên lý làm việc của bộ OLTC :
Nguyên lý làm việc chung của OLTC là tiếp điểm lựa chọn trước ở tình trạng không
có hồ quang Sau đó tiếp điểm contactor K đóng, mở thực hiện chuyển nấc phân áp, lúc nào việc thực hiện đóng, cắt có hồ quang điện
Sau đây sẽ minh họa việc chuyển nấc phân áp từ nấc 3 lên nấc 4 với bộ OLTC kiểu điện trở
Vị trí 1 : Giả sử MBA đang làm việc ở nấc phân áp 3 Dao lựa chọn lẻ D1 đang ở nấc
3 (Hình 4) các tiếp điểm Contactor K1, K3 đều đóng, còn các tiếp điểm Contactor K2, K4 đều mở Dòng điện chạy theo hướng từ A qua nấc 3 đến Dao lựa chọn D1 – K3 và
về X (một phần nhỏ chạy qua điện trở R1 và K1)
Ipt A 3 D1 K3 X
Trang 4Hình 4
Vị trí 2: Khi chuyển mạch từ nấc 3 qua nấc 4, dao lựa chọn D2 rời vị trí củ nấc 2 chuyển qua vị trí mới nấc 4 trong tình trạng các tiếp điểm K2, K4 đều hở mạch Lúc này dòng điện vẫn chạy theo mạch cũ (Hình 5)
Hình 5
Vị trí 3: Sauk hi D2 chuyển về nấc 4, tiếp điểm K3 mở ra và toàn độ dòng điện chạy qua R1 và K1 (Hình 6)
Ipt A 3 D1 R 1 K1 X
Trang 5Hình 6
Vị trí 4: Tiếp điểm K2 đóng lại, lúc nào dòng điện chạy qua R1, R2 (hình 7) với chiều như sau:
Ipt A D1 3 R1 K1 Ipt A D2 4 R2 K2
Hình 7
Trang 6Vị trí 5: Tiếp điểm K1 mở ra, chuyển toàn bộ dòng điện chạy qua R2 và K2 (hình 8)
Ipt A D2 4 R2 K2 X
Hình 8
Vị trí 6: Tiếp điểm K4 đóng lại, nối tắt điện trở R2 để đưa dòng điện chạy qua tiếp điểm K4 (hình 9) và đưa bộ chuyển nấc làm việc ở nấc phân áp mới là nấc 4 với dòng điện chạy như sau:
Ipt A D2 4 R2 K4 X
Trang 7Hình 9
III Giới thiệu phép đo DRM trong việc đánh giá chất lượng bộ OLTC:
Như đã nói ở phần mở đầu, xác suất xảy ra sự cố đối với bộ OLTC là tương đối lớn vì thế để MBA vận hành ổn định và tin cậy, công tác đánh giá chất lượng bộ OLTC cần đặc biệt xem trọng Phần này sẽ giới thiệu một phương pháp mới trong đánh giá chất lượng OLTC đó là “Phép đo điện trở động (DRM)”
Hoạt động thay đổi nấc phân áp thường diễn ra trong vài giây khi có tín hiệu thay đổi nấc phân áp Trong khi thực hiện chuyển đổi, 2 điện trở tham gia vào mạch chuyển đổi
và đây chính là nguyên nhân gây thay đổi động về tổng trở kháng của mạch Bằng việc bơm và ghi lại dòng DC trong suốt quá trình chuyển nấc và sau đó thực hiện phân tích một cách chính xác, điều này có thể phát hiện một số khiếm khuyết trong hoạt động chuyển nấc của OLTC Đối với bộ OLTC kiểu điện trở, có đường cong dự kiến như hình 11 Để đơn giản ta xem cấu tạo bộ OLTC như sau:
Hình 10: Cấu tạo đơn giản của OLTC
Hình 11: Đường cong dòng điện ghi lại trong quá trình chuyển nấc
Trang 8Mô tả hoạt động chuyển nấc một cách chi tiết hơn như các hình sau đây.
Hình 12: Dòng điện ở trạng thái làm việc bình thường Trong điều kiện vận hành ổn định, bộ chuyển nấc làm việc ở 1 vị trí Dòng điện chạy qua một phần của cuộn dây và sau đó chuyển qua tiếp điểm chính của bộ contact K bằng vật dẫn thích hợp
Hình 13: Dòng điện ở trạng thái R1 tham gia trong quá trình chuyển nấc
Ở giai đoạn đầu tiên của việc chuyển nấc, một trong các điện trở tham gia vào mạch bởi việc di chuyển tiếp điểm tới tiếp điểm điện trở đầu tiên và dần tách ra khỏi tiếp điểm chính Đó là nguyên nhân dẫn đến dòng điện bị giảm xuống Giá trị dòng mới i1
sẽ được quyết định bởi giá trị điện trở và điện trở cuộn dây
Trang 9Hình 14: Dòng điện ở trạng thái R1, R2 tham gia trong quá trình chuyển nấc Trong thực tế dòng điện sẽ không đạt đến trạng thái ổn định khi điện trở thứ 2 tham gia vào trong quá trình chuyển nấc Ở giai đoạn này dòng điện i12 sẽ chạy qua nấc kế cận thông qua cả 2 điện trở
Hình 15: Dòng điện ở trạng thái R2 tham gia trong quá trình chuyển nấc
Sau thời gian t12 tiếp điểm điện trở thứ nhất được tách ra và dòng điện lúc này chỉ chạy qua R2 và có giá trị mới là i2
Hình 16: Dòng điện trở lại trạng thái làm việc bình thường Sau thời gian t2, tiếp điểm di chuyển tới tiếp điểm chính đã chon lựa và kết thúc quá trình chuyển nấc
Bằng cách đưa vào đầu phân áp của cuộn dây dòng DC và ghi lại nó, chúng ta có thể thu được kết quả như hình bên trên Các khoảng thời gian t1, t12 và t2 sẽ khác nhau đối với mỗi loại cũng như mỗi nhà chế tạo nhưng sẽ là tương đương nhau đối với các bộ cùng loại với nhau Vì thế sự so sánh kết quả giữa các bộ chuyển nấc cùng loại sẽ giúp chúng ta đánh giá được các bất thường của chúng Và sự so sánh giữa các pha với nhau cũng chỉ ra vấn đề với tiếp điểm riêng hoặc nó cũng có thể thể hiện các vấn đề với hệ thống truyền động trong các bộ chuyển nấc 3 pha
Đối với phương pháp DRM, chúng ta có thể xác định được một số hư hỏng trong quá trình thực hiện chuyển nấc như sau:
Trang 10- Lão hóa tiếp điểm.
- Vấn đề ngắt dòng thời gian ngắn
- Hư hỏng bộ truyền động
- Sự cố trùng hợp giữa 3 pha
- Hư hỏng tiếp điểm lựa chọn
- …
IV Kết luận:
Phương pháp điện trở động là một công cụ mạnh mẽ để đánh giá tình trạng của bộ chuyển nấc Nó cho phép kiểm tra tình trạng của các tiếp điểm của bộ contac K cũng như một số hư hỏng về cơ và điện khác Một số lỗi trong bài này được cho là rất nguy hiểm vì thế việc ứng dụng phương pháp này có thể giúp chúng ta tránh được một số lỗi nguy hiểm trong tương lai, cũng như nâng cao chất lượng vận hành MBA Để phân tích cụ thể việc ứng dụng DRM, phân tích cụ thể với từng hỏng hóc, các yếu tố ảnh hưởng đến thực hiện DRM, chúng tôi sẽ đề cập trong các phần sau
Tài liệu tham khảo:
1 Phân xưởng Cao thế (2004), Qui trình thí nghiệm bộ điều áp dưới tải.
2 Johan J Smit (2009), Kinh nghiệm chẩn đoán bộ OLTC với phép đo DRM.
3 Dr Michael Krüger, Omicron Electronics and Alexander Dierks, Alectrix (2008),
Phép đo điện trở động và tĩnh đối với OLTC trong các MBA lực.
4 R Leich Liandon, Alkmaar, The Netherlands, Ảnh hưởng của các thông số đo đến
phép đo DRM.