Ứng dụng các giải pháp mô hình mô phỏng máy biến áp lực

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Giới thiệu các kỹ thuật chẩn đoán và phương pháp phân tích đáp ứng tần số; - Xác định thông số điện máy biến áp lực dựa vào mô hình thông số tập trung; - Áp dụng ph

NGÔ VĂN HIỀN

ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS HUỲNH QUỐC VIỆT

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 05 tháng 01 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 Chủ tịch hội đồng: PGS.TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG

2 Ủy viên phản biện 1: TS HUỲNH QUỐC VIỆT

3 Ủy viên phản biện 2: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

4 Ủy viên: TS HUỲNH VĂN VẠN

5 Thư ký: TS LÊ THỊ TỊNH MINH

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

PGS.TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGÔ VĂN HIỀN MSHV: 1570384

Ngày, tháng, năm sinh: 03/08/1991 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202

I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG MÁY BIẾN ÁP

LỰC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Giới thiệu các kỹ thuật chẩn đoán và phương pháp phân tích đáp ứng tần số;

- Xác định thông số điện máy biến áp lực dựa vào mô hình thông số tập trung;

- Áp dụng phương pháp không gian trạng thái xây dựng mô hình thông số phân

bố mô phỏng đáp ứng tần số máy biến áp lực

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 13/08/2018

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI

LỜI CẢM ƠN

Thời gian học tập tại trường Đại học Bách Khoa đã cho em nhiều hành trang quý báu, giúp em có đủ tự tin để đảm nhận và hoàn thành tốt những công việc được giao Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô đã tận tâm truyền dạy kiến thức, kĩ năng sống, tình yêu với nghề; chính từ đó đã tạo cho em ngọn lửa đam mê trong công việc, biết cách nghiên cứu và giải quyết vấn đề một cách khoa học

Đặc biệt, trong quá trình thực hiện đề cương và luận văn cao học, em đã được

sự hướng dẫn và động viên tận tình từ Thầy PGS.TS Phạm Đình Anh Khôi Thầy

luôn luôn vun đắp niềm tin cho em, giúp em có động lực nghiên cứu tìm tòi những tri thức mới, bổ trợ cho công việc chuyên môn rất nhiều Em xin chân thành bày tỏ sự cảm kích, trân trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy

Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô đã dành thời gian quý báu

để nhận xét và góp ý Luận văn Đó là những cơ sở để em hoàn thiện luận văn và phát triển chuyên sâu hơn

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

đã luôn tin tưởng, hỗ trợ động viên về mặt tinh thần cũng như chia sẻ những kiến thức chuyên môn quý báu giúp em rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn

Kính chúc quý Thầy/Cô sức khỏe dồi dào để luôn vững bước trong sự nghiệp trồng người Kính chúc người thân, bạn bè, đồng nghiệp luôn thành công trong cuộc sống

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018

Ngô Văn Hiền

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nội dung luận văn nghiên cứu về phương pháp đáp ứng tần số, ứng dụng các giải pháp mô hình mô phỏng máy biến áp lực

Nội dung thực hiện như sau:

- Giới thiệu các kỹ thuật chẩn đoán và phương pháp phân tích đáp ứng tần số;

- Xác định thông số điện máy biến áp lực dựa vào mô hình thông số tập trung;

- Áp dụng phương pháp không gian trạng thái xây dựng mô hình thông số phân bố mô phỏng đáp ứng tần số máy biến áp lực

ABSTRACT

In this thesis, the author presents the application of simulation methods based

on the Frequency Response Analysis technique for power transfomers

Thesis’s main contents applicable in the research include:

 Introduction of diagnostic techniques and the Frequency Response Analysis;

 Determination of electrical parameters based on a lumped-parameter model;

 Application the state-space method on a distributed-parameter model based

on simulation of frequency responses for power transformers

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình của bản thân Các số liệu xác thực

và tài liệu trích dẫn tuân thủ theo quy định và có nguồn gốc rõ ràng

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

ABSTRACT iv

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH HÌNH VẼ viii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2

1.3 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI 3

1.4 TÌNH HÌNH PHẠM VI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4

1.5 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 4

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÁC KỸ THUẬT CHẨN ĐOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ 6

2.1 CÁC KỸ THUẬT CHẨN ĐOÁN 6

2.2 Ý NGHĨA CÁC PHÉP ĐO 7

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ 10

2.4 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI THỰC HIỆN PHÉP ĐO ĐƯTS 11

2.5 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐO, NGUYÊN LÝ ĐO ĐƯTS VÀ CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ MBA DỰA TRÊN KẾT QUẢ ĐO ĐƯTS 13

2.6 PHƯƠNG PHÁP KHỬ TỪ DƯ 25

THÔNG SỐ TẬP TRUNG 28

3.1 MÔ HÌNH ĐIỆN THÔNG SỐ TẬP TRUNG CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC BA PHA HAI CUỘN DÂY 29

3.2 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐIỆN DỰA TRÊN CÁC PHÉP ĐO 30

3.3 PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG TỪ DƯ TRONG MỘT MBA 500 kV 40

CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÔNG SỐ PHÂN BỐ MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MÁY BIẾN ÁP LỰC 45

4.1 PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI 45

4.2 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI XÂY DỰNG MHTSPB CHO MBA 1 PHA 47

4.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI CHO MÁY BIẾN ÁP 3 PHA 54

4.4 THÔNG SỐ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH THÔNG SỐ PHÂN BỐ 55

4.5 CÁCH THỨC MÔ PHỎNG 58

4.6 KIỂM CHỨNG PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN 60

CHƯƠNG 5 TỔNG KẾT 65

5.1 KẾT LUẬN 65

5.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 69

Hình 1.1 Các sự cố cuộn dây, lõi từ MBA [1] 2

Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm FRA cho MBA 3 pha tổ đấu dây YNd [2] 11

Hình 2.2 Sơ đồ đấu nối thử nghiệm FRA điển hình [2] 12

Hình 2.3 Thiết bị đo FRANEO 800 (NSX: Omicron) 13

Hình 2.4 Kết quả đáp ứng tần số của 1 máy biến áp tự ngẫu [5] 16

Hình 2.5 Kết quả đo hở mạch (EEOC) các cuộn dây phía cao (HV) 19

Hình 2.6 Kết quả đo hở mạch (EEOC) các cuộn dây phía hạ (LV) 20

Hình 2.7 Kết quả đo ngắn mạch (EESC) các cuộn dây phía cao (HV) 20

Hình 2.8 Kết quả đo ĐƯTS hở mạch cuộn dây pha C khi thay đổi Vp-p 21

Hình 2.9 Kết quả đo ĐƯTS trước và sau khử từ trên cuộn dây pha A 23

Hình 2.10 Đấu nối dây tiếp đất dọc theo chiều dài sứ xuyên 24

Hình 2.11 Kết quả đo ĐƯTS hở mạch cho cuộn dây pha C, MBA 110kV 24

Hình 2.12 Hợp bộ đo lường CPC 100 & CP SB1 27

Hình 3.1 Mô hình thông số tập trung cho một MBA hai cuộn dây YNyn6 [14] 29

Hình 3.2 Ba phân vùng ảnh hưởng của các thông số chính trên đặc tuyến biên độ ĐƯTS hở mạch [3] 32

Hình 3.3 Sơ đồ đo điện dung 3 pha trong MBA hai cuộn dây 33

Hình 3.4 Chế độ UST đo CB [2] 34

Hình 3.5 Chế độ GST đo CA và CB [2] 34

Hình 3.6 Chế độ đo GSTg đo CA [2] 35

Hình 3.7 Mô phỏng sự thay đổi của đặc tuyến biên độ ĐƯTS theo giá trị L1 và Ly ở tần số thấp 36

Hình 3.8 Các sai số xác định thông số điện cảm [3] 37

Hình 3.9 Lưu đồ xác định điện cảm L1 và Ly 38

Hình 3.10 Sơ đồ khối của hệ thống xử lý logic mờ 39

Hình 3.11 Thiết kế khâu xử lý mờ 40

Hình 3.12 So sánh đặc tuyến ĐƯTS trước và sau khử từ của các cuộn dây MBA T1 41

Hình 3.13 Mô hình thông số tập trung MBA T1 42

Hình 3.14 So sánh đặc tuyến ĐƯTS mô phỏng và đo lường của các cuộn dây MBA T1 trước khử từ (a) và sau khử từ (b) 43

Hình 4.1 Sơ đồ khối biểu diễn mô hình biến trạng thái 46

Hình 4.2 Mô hình thông số phân bố cho MBA 1 pha, 2 cuộn dây [16] 48

Hình 4.3 Mô hình MBA 3 pha ghép nối tổ hợp đấu dây Y-Y 54

Hình 4.4 Sơ đồ một phân đoạn pha A trên phần mềm ADS 56

Hình 4.5 Cấu hình máy tính khảo sát ĐƯTS (n=4) 59

Hình 4.6 Đặc tuyến ĐƯTS cho MBA T2 (n=4) 59

Hình 4.7 Cấu hình máy tính khảo sát ĐƯTS (n=8) 60

Hình 4.8 Mô phỏng Matlab (n = 4) và đo lường (MBA T2, Yd5) 62

Hình 4.9 Mô phỏng Matlab (n = 8) và đo lường (MBA T2, Yd5) 62

Hình 4.10 Mô phỏng Matlab và mô phỏng ADS (n = 4) (MBA T2, Yd5) 63

Hình 4.11 Mô phỏng Matlab và mô phỏng ADS (n = 8) (MBA T2, Yd5) 63

Hình 4.12 Mô phỏng Matlab và mô phỏng ADS (n = 4) (MBA T2, Yy6) 64

Hình 4.13 Mô phỏng Matlab và mô phỏng ADS (n =8) (MBA T2, Yy6) 64

Bảng 2.1 Đánh giá định lượng chẩn đoán sự cố cơ cuộn dây MBA 18

Bảng 2.2 Đánh giá kết quả đo ĐƯTS pha C-N khi thay đổi Vp-p 22

Bảng 3.1 Giải thích các thông số MBA trong hình 3.1 30

Bảng 3.2 Các phép đo điện dung MBA hai cuộn dây [15] 33

Bảng 3.3 Thông số điện dung và điện cảm trong mô hình thông số tập trung MBA T1 trước và sau khi khử từ 41

Bảng 4.1 Giới thiệu các thông số trong MHTSPB MBA 2 cuộn dây 48

Bảng 4.2 Giá trị các thành phần thông số điện (n=4 & n=8) 57

Bảng 4.3 Các trường hợp khảo sát MHTSPB 61

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

MBA Máy biến áp lực

FRA Frequency Response Analysis

SFRA Sweep Frequency Response Analysis

OLTC On Load Tap Changer

EEOC End -to-end open-circuit

EESC End-to-end short-circuit

CAP Capacitive inter-winding

IND Inductive inter-winding

MHTSTT Mô hình thông số tập trung

MHTSPB Mô hình thông số phân bố

NSX Nhà sản xuất

ĐƯTS Đáp ứng tần số

PPKGTT Phương pháp không gian trạng thái

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

Ngành điện Việt Nam và thế giới đặc biệt chú trọng công tác thí nghiệm cho các thiết bị điện Hoạt động này nhằm mục đích đảm bảo cho các thiết bị điện được vận hành liên tục, an toàn, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao và đáp ứng mục tiêu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Để đạt được mục tiêu trên, các đơn vị thí nghiệm và các nhà máy chế tạo thiết bị điện đã và đang tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ, cho ra đời những phát minh mới Qua đó giúp tiết kiệm chi phí đáng kể trong công tác thí nghiệm chẩn đoán, bảo trì bảo dưỡng máy biến áp lực và các thiết bị điện khác

Máy biến áp lực (MBA) là thiết bị quan trọng bậc nhất, có nhiệm vụ biến đổi và truyền dẫn năng lượng từ nơi sản xuất, phân phối đến nơi tiêu thụ Những vấn đề trong quá trình làm việc của MBA làm gián đoạn công tác phân phối truyền tải điện năng gây tổn thất lớn cho sản xuất, sinh hoạt Vì vậy việc chẩn đoán sự cố, dự báo chính xác tình trạng làm việc của MBA để đưa ra phương án bảo dưỡng sửa chữa kịp thời, giảm các sự cố cho MBA có thể gây tổn thất lớn về kinh tế, đe dọa tính mạng con người

Rất nhiều sự hỏng hóc về điện môi và cơ khí trong các máy biến áp lớn xảy ra

do sự biến dạng mạch từ (Deformed core) dẫn đến thay đổi cấu trúc cuộn dây Hình 1.1 cho thấy tình trạng biến dạng mạch từ, xô dịch các cuộn dây, dịch chuyển điểm kết nối là những sự cố lớn Các sự cố này hình thành trong một quá trình dài, bắt đầu là sự xuất hiện những khiếm khuyết nhỏ trong MBA nhưng không phát hiện được Những khiếm khuyết này có thể là kết quả xảy ra trong quá trình vận chuyển từ nhà sản xuất đến vị trí lắp đặt, sự thay đổi vị trí vận hành, hoặc cũng có thể do ảnh hưởng lâu dài của tự nhiên gây nên sự ăn mòn, hư hỏng tiếp xúc, quá nhiệt…Đặc biệt là trong các sự

cố về điện như ngắn mạch, sụt tải gần trạm biến áp… sẽ sinh ra lực từ rất lớn bên trong máy, gây vênh, cong méo, lệch trục cuộn dây, xô dịch lõi từ Vì vậy công việc chẩn đoán tình trạng MBA là việc làm quan trọng đảm bảo an toàn trong công tác vận hành ổn định của hệ thống điện Các phương pháp kiểm tra truyền thống chỉ có thể

thời phát hiện những lỗi ngay từ chớm bắt đầu thì phương pháp phân tích đáp ứng tần

số quét (sweep frequency response analysis-SFRA) là một trong các phương pháp chẩn đoán nâng cao phù hợp để xác định các sự thay đổi này bên trong cuộn dây và mạch từ MBA

Hình 1.1 Các sự cố cuộn dây, lõi từ MBA [1]

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và áp dụng phương pháp đánh giá mô hình thông số tập trung (xác định thông số điện cảm L1 và Ly) & mô hình thông số phân bố (ban đầu áp dụng với các phân đoạn n = 4 và n = 8, n là số phân đoạn phân chia trong mỗi cuộn dây)

Hiểu rõ các phương pháp thí nghiệm truyền thống, các phương pháp đánh giá

và các tiêu chuẩn chính thức áp dụng trong chẩn đoán MBA cũng là một mục tiêu quan trọng để tăng tính hiệu quả của việc chẩn đoán

Các phép đo truyền thống giúp xác định các chỉ số định lượng Việc chẩn đoán chính xác nguyên nhân làm thay đổi các giá trị đo (phục vụ đánh giá tình trạng mạch

từ và cuộn dây MBA) thông qua các phương pháp truyền thống còn hạn chế

Khi áp dụng phương pháp phân tích ĐƯTS, việc nhận dạng các biến đổi trong mạch từ và cuộn dây MBA thông qua đánh giá đường đặc tuyến trở nên rõ ràng hơn

Trong [2] trình bày sơ đồ thử nghiệm đáp ứng tần số, nguyên lý phép đo ĐƯTS

và các phương pháp đánh giá kết quả đo ĐƯTS (bao gồm chẩn đoán định tính và đánh giá định lượng)

 Chẩn đoán định tính: Theo kinh nghiệm chuyên gia kết hợp với hướng dẫn, tiêu chuẩn quốc tế CIGRE và IEEE

 Đánh giá định lượng: Thông qua các hệ số tương quan trong 3 phân vùng tần số theo tiêu chuẩn Trung Quốc DL/T-911

Chẩn đoán định tính: rất tản mản, thiếu tính thuyết phục do phụ thuộc kinh nghiệm người đánh giá

Đánh giá định lượng: mang tính tham khảo vì có nhiều yếu tố chưa khảo sát được trong tiêu chuẩn này như loại MBA, kiểu dây quấn, tổ đấu dây

Vì vậy cần tìm ra các phương pháp đánh giá khác hiệu quả hơn Do đó, luận văn tiến hành nghiên cứu và áp dụng các mô hình thông số tập trung và mô hình thông

số phân bố vào đánh giá đặc tuyến ĐƯTS Các mô hình này đã được nghiên cứu và thu được một số kết quả tích cực trước đây Trong luận văn này tiếp tục nghiên cứu, áp dụng và cải tiến các phương pháp trong [3-4]

Trong các nghiên cứu trước đây, các tác giả đã xây dựng MHTSTT cho MBA trong [3] và xây dựng MHTSPB áp dụng PPKGTT trong [4-7] Tuy nhiên, việc khảo sát chỉ mới thực hiện nghiên cứu MHTSTT hoặc MHTSPB

Điểm mới trong [3] là đề xuất một phương pháp xác định thông số điện cho MBA Đối tượng đã khảo sát trong [3] là hai MBA 3 pha, 2 cuộn dây, cấp điện áp 110/22 kV, công suất 63 MVA, tổ đấu dây Yy0 (một bình thường, một sự cố) Việc tìm kiếm các đối tượng khảo sát gặp nhiều khó khăn Nguyên nhân là do phương pháp phân tích ĐƯTS mới chỉ được áp dụng tại các công ty thí nghiệm trong hai năm gần đây nên nguồn dữ liệu đo đạc từ phép đo này còn hạn chế, không có nhiều dữ liệu đo cho các MBA sự cố Nhận thấy từ dư cũng là một vấn đề quan trọng cần quan tâm Từ

dư ảnh hưởng đến quá trình đóng điện, gây dòng khởi động lớn có thể làm cho máy cắt tác động nhầm nếu không tiến hành loại bỏ thành phần này trước khi đóng điện Vì vậy tác giả lựa chọn phân tích đặc tuyến ĐƯTS trước và sau khử từ áp dụng phương pháp trong [3] Trong luận văn này khảo sát cho một MBA 3 pha, 2 cuộn dây, cấp điện

áp 525/23.5 kV, công suất 730MVA, tổ đấu dây YNd11 (trước khử từ và sau khử từ)

Nghiên cứu và áp dụng phương pháp không gian trạng thái khảo sát ĐƯTS trong MHTSPB Mục tiêu chính giải quyết vấn đề cải thiện tốc độ xử lý với số phân đoạn n = 4 và khảo sát ĐƯTS cho số phân đoạn lớn hơn (luận văn này khảo sát với các phân đoạn n = 4 và n = 8) mà vẫn chưa khảo sát được trong [4-5] Các kết quả khảo sát được so sánh với kết quả mô phỏng trên phần mềm ADS và so sánh với kết quả đo lường Thông số điện của MBA được sử dụng để khảo sát ĐƯTS trong MHTSPB trên phần mềm Matlab ở luận văn này được tính toán trong một nghiên cứu khác chưa công

bố

Để thực hiện các mục tiêu trên, luận văn thực hiện các chương và nội dung mỗi chương như sau:

Tên đề tài luận văn: “ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG MÁY BIẾN ÁP LỰC”

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÁC KỸ THUẬT CHẨN ĐOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ

Các kỹ thuật chẩn đoán sự cố trong MBA có thể phân ra thành hai loại chính, gồm các kỹ thuật truyền thống và các kỹ thuật nâng cao Các kỹ thuật chẩn đoán truyền thống sử dụng các thiết bị điện, cách thức đo lường và phân tích kết quả đơn giản và vì thế không cần nhiều kiến thức chuyên môn Tuy nhiên, việc chỉ sử dụng các

kỹ thuật chẩn đoán truyền thống với các thiết bị đo đơn giản sẽ gặp nhiều khó khăn để phát hiện các bất thường hay sự cố tiềm ẩn trong MBA, ví dụ như sự cố cơ xảy ra trên cuộn dây và lõi thép

Vì vậy, các kỹ thuật nâng cao chẩn đoán sự cố MBA đã và đang được phát triển

để giải quyết thách thức này Theo đó, các nhà sản xuất thiết bị đo lường phục vụ thử nghiệm chẩn đoán trên thế giới đã giới thiệu các thiết bị sử dụng công nghệ mới; các tiêu chuẩn quốc tế liên quan cũng như đã được cập nhật và hiệu chỉnh để nâng cao chất lượng chẩn đoán nhiều loại sự cố phổ biến trong MBA…

MBA trước khi xuất xưởng đính kèm một bộ hồ sơ kỹ thuật, bộ hồ sơ này bao gồm thông tin kết quả các phép chẩn đoán truyền thống và một số phép chẩn đoán nâng cao Tùy vào chủng loại MBA và nhà sản xuất, số lượng các đầu mục chẩn đoán trong hồ sơ kỹ thuật sẽ khác nhau nhưng không thể thiếu các hạng mục đo truyền thống dưới đây, mỗi hạng mục đo sẽ cung cấp thông tin đo lường Qua đó kĩ thuật viên

có thể đánh giá được tình trạng “sức khỏe” các bộ phận của máy biến áp Trong luận văn này tác giả chủ yếu đi sâu vào chẩn đoán cho phần thân máy biến áp (bao gồm trụ

từ, gông từ và các cuộn dây) thuộc loại máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây

 Các hạng mục chẩn đoán truyền thống:

- Đo dòng điện không tải và tổn hao không tải;

- Đo điện trở cách điện các cuộn dây và sứ đầu vào;

- Đo điện trở một chiều các cuộn dây;

- Đo tỷ số biến;

- Kiểm tra cực tính, tổ đấu dây;

- Đo tổn thất điện môi và điện dung các cuộn dây;

- Thí nghiệm dầu cách điện

 Các hạng mục chẩn đoán nâng cao:

Mỗi phép đo cung cấp các thông tin khác nhau về tình trạng cách điện, tổn hao, chất lượng lõi thép, chất lượng cuộn dây, dầu cách điện…Tập hợp các phép đo khác nhau đánh giá tổng quan được tình trạng MBA, xem xét MBA có đủ điều kiện vận hành Phần tiếp theo trình bày mục đích cụ thể của mỗi phép đo

Đo dòng không tải và tổn hao không tải

Mục đích: Đo dòng điện và tổn hao không tải để xem xét chất lượng lõi thép và cuộn dây trong quá trình vận chuyển, lắp ráp có gì sai xót

Đo điện trở cách điện các cuộn dây

Mục đích: Kiểm tra cách điện cuộn dây có đảm bảo an toàn để vận hành

Đo điện trở một chiều các cuộn dây

Mục đích: Đo điện trở các cuộn dây bằng dòng điện một chiều để xem xét các nấc phân thế đúng hay sai, cuộn dây liền mạch hay đứt

Xác định tỷ số biến

Mục đích: Xác định số vòng quấn của cuộn dây ở tất cả các nấc phân thế đúng hay sai, kiểm tra lại điện áp sơ cấp và thứ cấp, qua đó cũng xác định được cách điện giữa các vòng dây có tốt hay không

Xác định cực tính, tổ đấu dây

Mục đích: Kiểm tra tổ đấu dây để biết góc lệch pha của các điện áp sơ và thứ, làm cơ sở cho việc vận hành song song sau này

Đo góc tổn hao điện môi tg và điện dung các cuộn dây

Mục đích: Thông qua những thay đổi về đặc tính cách điện quan trọng thể hiện qua các thông số đặc trưng của nó như điện dung, tổn hao điện môi và hệ số tg ta có thể phát hiện được những hư hỏng bên trong vật liệu cách điện Do vậy có thể rút ngắn được thời gian cắt điện bằng việc phát hiện sớm và tiến hành sửa chữa, hay phục hồi các khuyết tật về cách điện

Đáp ứng tần số điện môi

Mục đích: Đáp ứng tần số điện môi là một trong những kỹ thuật chẩn đoán nâng cao sự cố MBA dựa trên việc xác định nồng độ (hơi) nước trong hệ thống cách điện (chủ yếu cách điện giấy) để xem xét quá trình vận hành và bảo dưỡng MBA

Phân tích khí hòa tan

Mục đích: Phân tích khí hòa tan là một kỹ thuật phân tích chẩn đoán sự cố nhiệt

và điện về cách điện trong MBA dựa trên xác định hàm lượng các khí hòa tan trong mẫu cách điện dầu hay mẫu khí trích từ MBA

Việc phát hiện các khí đặc trưng sinh ra trong quá trình vận hành MBA có chứa dầu cách điện là dấu hiệu đầu tiên cho thấy MBA đang có vấn đề, và có thể dẫn đến sự

cố nếu không kịp thời khắc phục Các sự cố này bao gồm phóng điện hồ quang, phóng điện cục bộ, phóng điện tia lửa năng lượng thấp, quá tải trầm trọng, quá nhiệt,…Chúng

có thể xảy ra dưới dạng sự cố đơn hay kết hợp, dẫn đến phân hủy các vật liệu cách điện (dầu, giấy) và phát sinh các khí cháy (phản ứng với oxy có xúc tác nhiệt độ) và không cháy trong MBA

Trong MBA, các khí tạo thành hòa tan trong dầu cách điện hoặc ở thể tự do trong lớp màn khí bên trên mặt dầu trong các thiết bị thu thập khí Việc phát hiện tình trạng bất thường MBA dựa trên việc phân tích hàm lượng các khí và mức gia tăng sinh khí, từ đó có thể nhận biết nguồn gốc khí sinh ra và loại cách điện trong MBA

Phóng điện cục bộ

Mục đích: Phóng điện cục bộ đã được nhận biết là quá trình làm suy giảm chất lượng cách điện của thiết bị Đây là dấu hiệu đầu tiên cho các hư hỏng về cách điện, kéo theo sự hư hỏng của toàn bộ thiết bị điện Thí nghiệm phóng điện cục bộ nhằm mục đích xác định các dấu hiệu trên

Phần trên tác giả đã liệt kê một số phép đo truyền thống thường được áp dụng

để xác định tình trạng MBA và một số hạng mục thử nghiệm nâng cao Trong số các phép đo đã giới thiệu, phép đo điện dung cung cấp dữ liệu đo lường quan trọng giúp xác định các giá trị điện dung giữa cuộn cao-đất, giá trị điện dung giữa cuộn hạ-đất và giá trị điện dung giữa cuộn cao-cuộn hạ Các kết quả này đều được sử dụng vào mô phỏng đáp ứng tần số trong MHTSTT và MHTSPB Các cấu hình đo điện dung sẽ được trình bày rõ trong các phần tiếp theo của luận văn

Tùy vào thông số kĩ thuật của MBA (cấp điện áp, tổ đấu dây, công suất, loại MBA, ) và qui định cụ thể của từng khách hàng, số lượng đầu mục thử nghiệm cho mỗi loại MBA cũng khác nhau Các MBA 220kV, 500kV thường được thực hiện khá đầy đủ các hạng mục thử nghiệm ngay lần đầu sau khi lắp đặt nhằm mục đích kiểm tra

thiết bị làm việc bình thường, đảm bảo an toàn khi đóng điện tránh các sự cố không mong muốn có thể xảy ra

Phần tiếp theo tác giả trình bày chi tiết nội dung hạng mục phân tích đáp ứng tần số quét Nội dung chính phần này tập trung giới thiệu về các cấu hình đo tiêu chuẩn được áp dụng hiện nay, thông số thiết bị đo, nguyên lý đo đáp ứng tần số, phương pháp khử từ và giới thiệu một số kết quả đo lường thực tế Hiểu rõ các mục này giúp ích rất nhiều cho việc định hướng phương pháp nghiên cứu và đánh giá được tình trạng MBA thông qua kết quả đo

Đo đáp ứng tần số là đo đáp ứng về độ lớn và pha của một hệ thống khi cấp một điện áp hình sin ở đầu vào Đáp ứng tần số có thể được đo trực tiếp bằng phương pháp quét tần số hoặc dựa trên đáp ứng xung của điện áp Trong thực tế, phương pháp quét tần số được áp dụng rộng rãi hơn và cho kết quả đánh giá tốt hơn vì phương pháp đáp ứng xung có độ phân giải kém ở vùng tần số thấp

Có 4 cấu hình đo đáp ứng tần số tiêu chuẩn:

 End-to-end open-circuit (EEOC): đo hở mạch

Phương pháp đo: Điện áp đầu vào đặt vào đầu đầu cuộn dây cần đo, điện áp ngõ

ra đặt ở đầu cuối của cuộn dây đó Các đầu cực khác để hở mạch

 End-to-end short-circuit (EESC): đo ngắn mạch

Phương pháp đo: Qui trình đo tương tự phép đo hở mạch Tuy nhiên phép đo này cần nối tắt các đầu cuộn dây thứ cấp lại với nhau

 Capacitive inter-winding (CAP): đo hiệu ứng dung

Phương pháp đo: Điện áp đầu vào đặt tại đầu cuộn dây cần đo phía cao áp, điện

áp ngõ ra được đo ở đầu tương ứng phía hạ áp Các đầu cực còn lại của cuộn dây không được nối đất

 Inductive inter-winding (IND): đo hiệu ứng cảm

Phương pháp đo: Điện áp đầu vào đặt tại đầu cuộn dây cần đo phía cao áp, điện

áp ngõ ra được đo ở đầu tương ứng phía hạ áp Tuy nhiên, các đầu cực cuối cuộn dây phải được nối đất

Hình 2.1 trình bày sơ đồ đấu dây cho các phép đo trên, đối tượng đo là một máy biến áp có tổ đấy dây YNd

Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm FRA cho MBA 3 pha tổ đấu dây YNd [2]

(a) đo hở mạch (b) đo ngắn mạch (c) đo hiệu ứng dung (d) đo hiệu ứng cảm

Trong các tài liệu hay tiêu chuẩn quốc tế liên quan hiện nay theo CIGRE, IEC hay IEEE đều có đề cập đến cách thức thực hiện phép đo đáp ứng tần số sao cho kết quả đo có được tính tin cậy cao, áp dụng cho chẩn đoán sự cố vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phép đo Dưới đây là một số lưu ý và yêu cầu liên quan

2.4.1 Kiểm tra trước khi đo

Trước khi đo MBA cần thực hiện phép đo thử với thiết bị đo để xem xét liệu thiết bị có vấn đề gì không Đối với phép đo đáp ứng tần số tiêu chuẩn [2] (phép đo đáp ứng tần số tiêu chuẩn là các phép đo thực hiện đấu nối như sơ đồ đo ở Hình 2.1), cần đấu tất cả cáp đo (cáp nguồn, cáp đo điện áp tham chiếu Vr và điện áp đo lường

Vm ở hình 2.2) vào một đầu cực MBA có điện áp định mức cao nhất (hay nối vào nhau) Nếu không có vấn đề gì với thiết bị đo, biên độ đáp ứng tần số đo được sẽ hiển thị 0 dB theo tần số vì lúc này điện áp đo lường bằng điện áp tham chiếu

Hình2.2Sơ đồ đấu nối thử nghiệm FRA điển hình [2]

2.4.2 Số lượng phép đo cho các cuộn dây trong MBA

Đối với MBA 3 pha 2 cuộn dây, tự ngẫu 3 cuộn dây, MBA dịch pha và cuộn kháng, có thể tham khảo số lượng các phép đo cần thiết theo IEC 60076-18 [8] và IEEE PC57.149/D9.1 [9]

2.4.3 Vùng tần số và số điểm đo lường

Điểm tần số thấp nhất cần bằng hay thấp hơn 20 Hz Điểm tần số cao nhất đối với các MBA có cuộn dây cao áp với điện áp định mức lớn hơn 72.5 kV phải là 1 MHz, còn với điện áp định mức nhỏ hơn 72.5 kV phải là 2 MHz

Khi tần số thấp hơn 100Hz, các khoảng tần số giữa hai giá trị đo liên tiếp không được vượt quá 10 Hz Khi tần số lớn hơn 100 Hz, cần ít nhất 200 điểm đo lường chia đều theo thang tuyến tính hay thang trục logarit cơ số 10 ở từng decade tần số

ĐOÁN SỰ CỐ MBA DỰA TRÊN KẾT QUẢ ĐO ĐƯTS

Phần này giới thiệu thông số kĩ thuật một số máy móc trong thực tế có chức năng đo ĐƯTS, nguyên lý đo ĐƯTS và phương pháp đánh giá kết quả đo Trong phần này, tác giả chọn lọc trong tài liệu thí nghiệm xuất xưởng một số kết quả đo ĐƯTS cho một MBA 525/23.5 kV, 3 pha, 2 cuộn dây, cấp điện áp 730 MVA, tổ đấu dây YNd11 để giới thiệu thêm MBA này cũng là MBA được dùng để kiểm chứng phương pháp đề xuất trong luận văn [3] được trình bày trong chương 3 của luận văn này

2.5.1 Giới thiệu thiết bị đo

Trên thị trường có nhiều thiết bị đo đáp ứng tần số Một số thiết bị đo thuộc các hãng nổi tiếng có thể kể đến như FRANEO 800 (NSX: Omicron), FRAX (NSX: Megger), FRA 5310 (NSX: Haefely Hipotronics),… Trong luận văn này tác giả chọn thiết bị đo FRANEO 800 để giới thiệu các thông số kĩ thuật của máy đo như hình 2.2 Thiết bị này hiện đang được các Công ty Cổ phần nghiên cứu và thí nghiệm điện, Công ty thí nghiệm điện Hồ Chí Minh sử dụng để đo ĐƯTS

Hình 2.3 Thiết bị đo FRANEO 800 (NSX: Omicron)

FRANEO 800 là hợp bộ thí nghiệm đánh giá sự thay đổi kết cấu mạch từ và cuộn dây MBA theo tiêu chuẩn IEC 60076-18 [8], IEEE C57.149-2012 [9],… theo nguyên lý đáp ứng tần số quét-SFRA

FRANEO 800 có thể phát hiện được sự thay đổi cơ khí, điện trong kết cấu hình học mạch từ và cuộn dây MBA lực Trong những khoảng thời gian trước và sau khi vận chuyển, sau khi có sự cố dòng lớn, có chấn động lớn như động đất thì việc đề phòng, tránh sự cố bất thường do kết cấu bên trong MBA thay đổi so với tình trạng trước đó là rất cần thiết vì:

 Cuộn dây bị biến dạng, xô lệch: lệch trục và bán kính;

 Cuộn dây bị chập vòng dây, hở mạch;

 Import được các định dạng file: ptm, fra, tfra, csv, dbefra, xml, xml.zip,

.xfra, xfra.zip, sfra, frax

2.5.2 Giới thiệu nguyên lý đo ĐƯTS

Mỗi MBA sẽ có một đồ thị đáp ứng tần số đặc trưng cho riêng nó Phân tích và hiểu rõ đường đáp ứng này sẽ giúp ta chẩn đoán được tình trạng làm việc của thiết bị Kết quả đo đáp ứng tần số được truy xuất dưới dạng biên độ và pha dựa trên hàm truyền

Để thực hiện phép đo SFRA, một tín hiệu áp dạng sin có điện áp thấp (nhỏ hơn 10V) với tần số biến đổi từ 20 Hz đến 2MHz được phát vào một đầu cực MBA, điện

áp tại đầu cực này được đo bằng cổng tham chiếu – Vr (Reference voltage) Đồng thời, điện áp đầu ra – Vm (Measured voltage) – được đo ở một đầu cực khác (tùy theo phép đo)

Hàm truyền của hệ được xây dựng như một mạng hai cửa được định nghĩa là tỉ

số giữa độ lớn tín hiệu đầu ra- Vm với tín hiệu đầu vào- Vr

 Biên độ: Mag = 20log10(|Vm|/|Vr|) (dB)

 Góc Pha: Phase = pha {Vm} – pha {Vr} (độ)

Tín hiệu kích thích đầu vào là tín hiệu hình sin với biên độ không đổi, tần số thay đổi

2.5.3 Chẩn đoán sự cố MBA dựa trên kết quả đo ĐƯTS

Sau khi thu được kết quả đo bằng SFRA thì kết quả này sẽ được so sánh với một

bộ kết quả về đối tượng đo đã có từ trước để rút ra nhận xét, hoặc so sánh trực tiếp kết quả đo giữa các pha của cùng máy biến áp

 So sánh định tính

Hình 2.4 giới thiệu cách thức đánh giá chuyên gia dựa vào mô phỏng theo ĐƯTS

hở mạch đo lường trên các cuộn dây MBA tự ngẫu công suất lớn theo [8] Giải pháp

mô phỏng ĐƯTS cho MBA nhằm cung cấp kiến thức để khảo sát ảnh hưởng của các thông số điện trong sơ đồ tương đương MBA lên sự thay đổi của ĐƯTS ở những vùng tần số nhất định, được xem như một kiểu chuyên gia theo đề xuất của IEEE [10]

Hình 2.4 Kết quả đáp ứng tần số của 1 máy biến áp tự ngẫu [5]

Đánh giá các thông số điện chính tác động lên từng vùng trong dải tần số:

Vùng 1, ảnh hưởng của lõi từ: Ở tần số nhỏ hơn 2kHz, biên độ đáp ứng tần số

có giá trị giảm dần 20dB/decade Nguyên nhân là do điện cảm từ hóa của lõi máy Biên độ tiếp tục giảm cho đến điểm gọi là điểm cộng hưởng của mạch, công hưởng giữa tổng điện dung của máy và điện cảm từ hóa của lõi Trong đồ thị đáp ứng này, đáp ứng pha B khác biệt rõ so với hai đáp ứng còn lại, nguyên nhân là do ảnh hưởng của hai pha kế bên trong bộ máy biến áp ba pha

Vùng 2, vùng tương tác giữa các cuộn dây: Giữa tần số từ 2kHz đến 20kHz, đáp ứng bị ảnh hưởng bởi sự tương tác giữa các cuộn dây, như là cách kết nối (Delta,

Vùng 4, ảnh hưởng của việc nối đất: Vùng tần số từ 1MHz trở lên là ảnh hưởng của việc kết nối và các dẫn nối đất

Sau khi thu được kết quả đo SFRA thì kết quả này sẽ được so sánh với một bộ kết quả về đối tượng đo đã có từ trước để rút ra nhận xét, hoặc so sánh trực tiếp kết quả đo giữa các pha của cùng MBA

và cao (600 kHz đến 1 MHz) theo công thức tính toán (2.5) và Bảng 2.1 [2]

Độ lệch chuẩn của hai chuỗi rời rạc X(k) và Y(k):

𝐷𝑥 = 1

𝑁∑ [𝑋(𝑘) − 1

𝑁−1 𝐾=0

(2.4)

(2.5) (2.2)

Bảng 2.1 Đánh giá định lượng chẩn đoán sự cố cơ cuộn dây MBA

Tiêu chuẩn này được xây dựng trên cơ sở khảo sát hàng trăm MBA lực ngoài thực tế, tuy vậy vẫn còn nhiều trường hợp tiêu chuẩn này vẫn không ứng dụng được

Do đó, tiêu chuẩn này cũng chỉ mang tính chất tham khảo khi chẩn đoán sự cố cơ trong MBA vì cũng chỉ đưa ra các kết luận mức độ hư hỏng (nhẹ, trung bình, trầm trọng) mà không cung cấp thêm thông tin gì [2]

2.5.4 Giới thiệu kết quả đo lường ĐƯTS thực tế

Phần này tác giả giới thiệu một số kết quả đo lường ĐƯTS thực tế bao gồm: kết quả đo ĐƯTS trích từ hồ sơ kĩ thuật của NSX và các kết quả đo ĐƯTS thu được khi

đo kiểm chứng các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo ĐƯTS

Kết quả đo ĐƯTS cho MBA 3 pha, 2 cuộn dây, 525/23.5 kV, công suất 730 MVA, tổ đấu dây YNd11

Tác giả giới thiệu một số kết quả đo lường thực tế trong các Hình 2.5, Hình 2.6

và Hình 2.7 Các kết quả này có được khi sử dụng sơ đồ đo hở mạch (EEOC) đo được kết quả ĐƯTS các cuộn dây phía cao (HV) như Hình 2.5, ĐƯTS các cuộn dây phía hạ (LV) như Hình 2.6, sử dụng sơ đồ đo ngắn mạch (EESC) đo được kết quả ĐƯTS các cuộn dây phía cao (HV) như Hình 2.7

Kí hiệu các đầu cực cho MBA 2 cuộn dây với các đầu cực H1, H2, H3 và H0 cho cuộn cao áp và X1, X2 và X3 cho cuộn hạ áp theo các tiêu chuẩn IEC [8] và IEEE [9-10]

Hình 2.5 Kết quả đo hở mạch (EEOC) các cuộn dây phía cao (HV)

Hình 2.6 Kết quả đo hở mạch (EEOC) các cuộn dây phía hạ (LV)

Hình 2.7 Kết quả đo ngắn mạch (EESC) các cuộn dây phía cao (HV)

Các kết quả đo lường ĐƯTS này có thể xem là dữ liệu đo lường gốc của MBA trên vì được cấp từ NSX trong tài liệu thí nghiệm xuất xưởng Vì thế kĩ thuật viên có thể dựa vào dữ liệu gốc này kết hợp với các dữ liệu đo ĐƯTS định kỳ để so sánh kết

quả Bộ dữ liệu đo lường này có ý nghĩa quan trọng trong việc giúp xác định sự cố trong những lần đo sau

Đo kiểm chứng các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo

Mục đích: Khảo sát các kết quả đo chuẩn và chưa chuẩn khi chủ động bố trí cáp kết nối trên MBA cho các trường hợp kết nối sai và tiến hành đo lại sau khi kết nối đúng Mục đích xây dựng bộ cơ sở dữ liệu tham khảo đáng tin cậy khi lựa chọn một số MBA mục tiêu để khảo sát Bộ cơ sở dữ liệu này có thể tham khảo thêm trong quá trình đánh giá kết quả đo sau này cho các MBA cùng loại, giúp kĩ thuật viên chẩn đoán nguyên nhân gây sai lệch kết quả đo Các trường hợp khảo sát đa dạng, tác giả chỉ giới thiệu một số trường hợp tiêu biểu cho phần này

Trường hợp 1: Kiểm chứng các giá trị điện áp đặt khác nhau trên cùng một cuộn dây Đo ĐƯTS hở mạch cho pha C, MBA 110 kV Bảng 2.2 Đánh giá kết quả đo ĐƯTS như Hình 2.8 khi thay đổi giá trị điện áp đặt (Vp-p)

Hình 2.8 Kết quả đo ĐƯTS hở mạch cuộn dây pha C khi thay đổi Vp-p

Bảng 2.2 Đánh giá kết quả đo ĐƯTS pha C-N khi thay đổi Vp-p

Kết luận: Điện áp khác nhau tạo ra thay đổi nhiều ở dải tần số từ 20 kHz đến 1 MHz

(ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân tích cuộn dây) Điện áp thấp còn ảnh hưởng ở dải tần số từ 2kHz trở xuống (vùng ảnh hưởng của lõi thép) và từ 2 kHz đến 20 kHz (vùng ảnh hưởng tương tác giữa các cuộn dây)

Trường hợp 2: Kiểm chứng các kết quả đo ĐƯTS trước khử từ và sau khử từ trên cuộn dây pha A cho MBA 110 kV Kết quả đo ĐƯTS như Hình 2.9

Hình 2.9 Kết quả đo ĐƯTS trước và sau khử từ trên cuộn dây pha A

Kết luận: Đường màu vàng là ĐƯTS đo được khi chưa khử từ, đường màu tím là ĐƯTS đo được sau khi đã khử từ Kết quả cho thấy sai lệch trong vùng tần số từ 20 Hz đến 2 kHz (vùng ảnh hưởng của lõi từ)

Trường hợp 3: Đấu nối dây tiếp đất dọc theo chiều dài sứ xuyên đúng Đo ĐƯTS

hở mạch cuộn dây pha C cho MBA 110kV Hình 2.10 là hình ảnh đấu nối thực tế cho trường hợp đấu dây tiếp đất đúng và sai Kết quả đo trường hợp này như Hình 2.11

a) Đấu nối đúng b) Đấu nối sai Hình 2.10 Đấu nối dây tiếp đất dọc theo chiều dài sứ xuyên

Hình 2.11 Kết quả đo ĐƯTS hở mạch cho cuộn dây pha C, MBA 110kV

Kết luận: Đường màu đỏ (kết quả đo ĐƯTS khi đấu nối dây tiếp địa đúng), đường màu xanh (kết quả đo ĐƯTS khi đấu nối dây tiếp địa sai) So sánh ĐƯTS giữa hai kết quả đo (đường màu đỏ và đường màu xanh), nhận thấy kết quả bị sai lệch tại vùng tần số cao Tại điểm tần số quanh 1 MHz, nhận thấy giá trị biên độ khoảng -57

dB (đường màu đỏ), khoảng -30 dB (đường màu xanh)

Từ những phân tích và dẫn chứng trên cho thấy phương pháp phân tích đáp ứng tần số quét là một công cụ thích hợp giúp nhận diện những thay đổi trong MBA thông qua sự thay đổi dạng ĐƯTS Những sự thay đổi này có thể là sự cố trong MBA, hoặc

là sự suy giảm về cách điện ở mức độ nhẹ (chưa phải sự cố) hoặc cũng có thể do nhiều nguyên nhân khác như quá trình đo chưa tuân thủ đúng qui trình gây nhiễu kết quả, chưa khử từ dư trước khi đo, và vô số nguyên nhân khách quan khác Vì vậy để có thể nâng cao hiệu quả của kỹ thuật này trong chẩn đoán sự cố MBA, cần thiết phải xây dựng sơ đồ tương đương MBA và cách xác định các thông số trong sơ đồ này dựa trên các phép đo ĐƯTS Từ đó, kết hợp với các phép đo thí nghiệm khác để kiểm chứng và đánh giá chẩn đoán kết hợp

Trong quá trình thực hiện phép đo cần đảm bảo kết nối hệ thống cáp nguồn, cáp tín hiệu, cáp đo lường đúng theo qui trình thí nghiệm Việc làm này nhằm mục đích loại trừ các nhiễu không mong muốn có thể gây sai lệch kết quả đo Đồng thời trước khi thực hiện các bước đo ĐƯTS, tiến hành khử từ dư trong MBA vì lượng từ dư còn lại trong lõi từ MBA cũng sẽ làm sai lệch kết quả đo

Từ dư là từ thông còn tồn tại trong vật liệu sắt từ ví dụ như lõi từ máy biến áp sau khi loại bỏ từ trường bên ngoài Trong một máy biến áp, các cuộn dây được quấn trên lõi từ, liên hệ với nhau bởi từ thông theo nguyên lý cảm ứng điện từ Trong một trạng thái khử từ của lõi từ, tất cả các môment từ nguyên tử hay lưỡng cực được định hướng

tự động để tự triệt tiêu lẫn nhau Trường hợp các thành phần từ này bị buộc dịch chuyển theo một hướng do dòng điện trong cuộn dây, hay lõi từ đã từ hóa (tình trạng

lõi từ thay đổi các tính chất từ, moment từ), một sự tác động khác từ bên ngoài cần thiết được thực hiện để đưa các thành phần từ này trở về trạng thái đã khử từ lúc đầu

 Hậu quả của từ dư:

Từ dư ảnh hưởng lên dòng xung kích: khi đóng điện máy biến áp, dòng điện xung kích có thể lớn hơn rất nhiều lần dòng điện định mức Nếu lõi từ máy biến áp vẫn còn từ dư, thì dòng điện cực đại có thể đạt đến mức độ của dòng ngắn mạch Dòng điện này có thể gây ra các tác động không mong muốn như biến dạng cơ học cuộn dây, khởi động sai các thiết bị bảo vệ, tăng áp lực lên mối nối và gây sụt áp trong lưới

Từ dư ảnh hưởng lên các phép đo khác: Phép đo không tải, thí nghiệm cân bằng mạch từ, đo đáp ứng tần số quét làm sai lệch kết quả đo

Phương pháp khử từ dư cho máy biến áp:

Khử từ dư cho máy biến áp được thực hiện bằng khử từ điện Việc khử từ bằng phương pháp điện cũng có nhiều cách, dưới đây trình bày một cách phổ biến nhất trên các thiết bị thí nghiệm hiện nay

 Đặt dòng một chiều vào MBA (dòng điện này không được vượt quá 10% dòng điện làm việc của MBA) [12]

 Bước đầu tiên, mạch từ của MBA được làm bão hòa để đo lượng từ dư ban đầu

 Trong chu trình khử từ dư, biên độ dòng điện được giảm dần và đảo chiều liên tục cho đến khi từ dư trong MBA được khử hoàn toàn (nhỏ hơn giá trị ngưỡng đặt)

Giới thiệu thiết bị khử từ dư và các bước thực hiện:

Trên thị trường có nhiều thiết bị khử từ dư được lựa chọn để thực hiện công việc này Một số thiết bị thường găp như hợp bộ đo lường CPC 100 + khối mở rộng CP SB1 (NSX: Omicron), thiết bị TETTEX 2293 (NSX: Haefely Hipotronics), Tác giả chọn giới thiệu hợp bộ thí nghiệm CPC 100 + khối mở rộng CP SB1 [Omicron]

Kết nối CPC 100 + CP SB1: chỉ cần một lần đấu nối có thể thí nghiệm hạng mục khử từ dư cho MBA Hình 2.9 giới thiệu hình ảnh thiết bị đo thực tế đang được nhiều đơn vị thí nghiệm sử dụng

Hình 2.12 Hợp bộ đo lường CPC 100 & CP SB1

Khử từ dư là một phép thí nghiệm quan trọng được tiến hành để ngăn cản ảnh hưởng của dòng xung kích cao và tăng độ tin cậy của kết quả thử nghiệm chẩn đoán Trước đây, việc khử từ thường được làm thủ công bằng cách dùng pin đảo cực dựa trên cảm tính của người thí nghiệm Hiện nay, dựa trên các thiết bị thí nghiệm tiên tiến

đã cho phép khử từ của máy biến áp một cách đáng tin cậy Có thể đo được lượng từ

dư ban đầu và sau khi khử hoàn toàn

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP LỰC DỰA VÀO MÔ HÌNH THÔNG SỐ TẬP TRUNG

Hiện nay, kỹ thuật phân tích ĐƯTS đã được áp dụng trong quy trình thí nghiệm MBA tại các công ty thí nghiệm điện nhưng chủ yếu vẫn chỉ mang tính chất cảnh báo dựa trên sự sai khác đặc tuyến ĐƯTS của cuộn dây giữa các lần đo ở các thời điểm khác nhau, giữa các pha của cùng một MBA hay của các MBA giống nhau [8, 9, 13] Sự sai khác này sẽ được đánh giá chẩn đoán định tính (theo kinh nghiệm chuyên gia, kết hợp với hướng dẫn, tiêu chuẩn quốc tế CIGRE và IEEE) hay đánh giá định lượng (thông qua các hệ số tương quan trong 03 phân vùng tần số theo tiêu chuẩn Trung Quốc DL/T-911 [11])

Trong thực tế, việc đánh giá định tính phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm chuyên gia nên có thể rất tản mạn và không có tính thuyết phục trong quy trình chẩn đoán Đánh giá định lượng theo tiêu chuẩn Trung Quốc cũng chỉ có ý nghĩa tham khảo vì

có nhiều yếu tố chưa được khảo sát trong tiêu chuẩn này như loại MBA, kiểu dây quấn, tổ đấu dây Để cung cấp thêm thông tin đánh giá định lượng các kết quả đo ĐƯTS cho các loại MBA ba pha hai cuộn dây, tác giả nghiên cứu và khảo sát một phương pháp đề xuất trong [3] giúp xác định các thông số điện trong MHTSTT của MBA

Đối tượng khảo sát trong [3] bao gồm hai MBA 110kV, 3 pha 2 cuộn dây, công suất 63 MVA, tổ đấu dây Yy0 (một máy bình thường và một máy sự cố) Phương pháp mới được đánh giá khả quan nhưng cần khảo sát thêm các đối tượng khác để kiểm chứng khả năng áp dụng của phương pháp

Vì vậy, tác giả tiến hành nghiên cứu phương pháp được đề xuất, áp dụng vào tính toán thông số điện cho một MBA khác chưa được khảo sát trong [3] bằng phương pháp này (MBA 525/23.5 kV, 3 pha, 2 cuộn dây, tổ đấu dây YNd11) cho trường hợp MBA chưa khử từ và sau khử từ