Nghiên cứu xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ của máy biến áp lực trên lưới điện phân phối tp hồ chí minh

TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ của máy biến áp lực 110kV trên lưới điện phân phối TP.HCM dựa trên kinh



NGUYỄN DIỆP ĐĂNG KHOA

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHÍ, CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH VÀ TUỔI THỌ CỦA MÁY BIẾN

ÁP LỰC TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP.HCM

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số : 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS Phạm Đình Anh Khôi

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Huỳnh Quốc Việt

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Đặng Mạnh Cường

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 31 tháng 8 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: TS Lê Kỷ

2 Phản biện 1: TS Huỳnh Quốc Việt

3 Phản biện 2: TS Đặng Mạnh Cường

4 Ủy viên: PGS TS Ngô Cao Cường

5 Thư ký: TS Huỳnh Quang 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)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Diệp Đăng Khoa MSHV: 1670807 Ngày, tháng, năm sinh: 18/11/1979 Nơi sinh: Gia Lai Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHÍ, CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH VÀ TUỔI THỌ CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu, thu thập dữ liệu vận hành, bảo trì của các máy biến áp lực trên lưới điện phân phối thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM

- Tính toán, phân tích số liệu thu thập được

- Xác định Chỉ số tình trạng cho MBA

- Đánh giá khả năng ứng dụng của đề tài

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 08/04/2019

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/7/2019

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Phạm Đình Anh Khôi

Tp HCM, ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn PGS TS Phạm Đình Anh Khôi Xin cám ơn thầy đã tận tình giúp đỡ, cung cấp nhiều tài liệu và kinh nghiệm quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này

Xin cám ơn tập thể thầy cô bộ môn Hệ Thống Điện, khoa Điện-Điện Tử đã truyền đạt những bài học quý giá trong những năm tháng học Đại Học và Cao học để học viên có nền tảng kiến thức quý giá thực hiện luận văn

Xin cám ơn Ban Giám Đốc và bạn bè đồng nghiệp Ban Quản lý dự án lưới điện phân phối TP.HCM đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Xin cám ơn Ban Giám đốc Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM, Ban Giám đốc Công ty Thí nghiệm điện lực TP.HCM và đặc biệt xin gửi lời cám ơn đến Anh Nguyễn Vinh Phan – Phó Giám đốc Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM, Anh

Võ Hoàng Nhân, Anh Võ Hoàng Anh Tuấn thuộc Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM, Anh Nguyễn Văn Tú, Em Hồ Bảo Huy thuộc Công ty Thí nghiệm điện lực TP.HCM, Em Nguyễn Sĩ Huy Cường thuộc Công ty Thí nghiệm điện miền Nam đã hỗ trợ tận tình trong việc cung cấp số liệu, tài liệu để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Xin cám ơn gia đình và những người thân đã luôn bên cạnh, tạo nhiều điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019

Người thực hiện

Nguyễn Diệp Đăng Khoa

TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ của máy biến áp lực 110kV trên lưới điện phân phối TP.HCM dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia quốc tế và phương pháp logic mờ (đề xuất)

Chỉ số tình trạng của máy biến áp được tính toán dựa trên các số liệu trong quá trình vận hành như lịch sử tải, phân tích khí hòa tan trong dầu, hệ số tổn hao điện môi, bộ chuyển nấc, thử nghiệm phóng điện cục bộ… thu thập tại các máy biến áp 110kV do Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM quản lý Tình trạng dữ liệu thu thập thực tế một số chỉ tiêu đầy đủ, bên cạnh đó cũng có một vài chỉ tiêu còn chưa đầy đủ hoặc không có

Kết quả đề tài xác định được chỉ số đánh giá tình trạng vận hành của máy biến

áp trên lưới điện TP.HCM Bảng tổng hợp chỉ số tình trạng giúp EVNHCMC chủ động trong việc lên kế hoạch vận hành, bảo trì máy biến áp qua đó giúp tối

ưu hóa chi phí quản lý, bảo trì và tận dụng hiệu quả nguồn nhân lực vận hành lưới điện

ABSTRACT This thesis focuses on the determination of health index and life-time of power transformers in the 110kV distribution network of Ho Chi Minh City by mean

of an international experts’s experience and a proposed fuzzy-logic method The Transformer’s Health Indexes are calculated based on using readily available data including dissolved gas analysis (DGA), oil quality, power factor, and other parameters such as on load tap changer, load history, maintenance work orders, partial discharge, etc… The data were collected from 110kV power transformers managed by the High Voltage Power Grid Company of HCMC The data however were not fully for the research

The outcome of this thesis is the total health index of investigated power transformers This helps the HCMC Power Corporation active in operation planning and equipment maintenance from now

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 08 năm 2019

Người thực hiện

Nguyễn Diệp Đăng Khoa

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 MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN x

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN xii

CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN xiii

CHƯƠNG I 1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 3

1.2.1 Mục tiêu 3

1.2.1.1 Mục tiêu tổng quát 3

1.2.1.2 Mục tiêu cụ thể 3

1.2.2 Nhiệm vụ 3

1.3 Tầm quan trọng của đề tài 4

1.4 Phạm vi nghiên cứu 4

1.5 Hướng tiếp cận đề tài 5

1.6 Tình hình thực hiện - nghiên cứu trong và ngoài nước 6

1.6.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 6

1.6.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế 7

CHƯƠNG II 9

CƠ SỞ DỮ LIỆU – YÊU CẦU, HIỆN TRẠNG DỮ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ 9

2.1 Yêu cầu về dữ liệu cần thu thập 9

2.2 Tình hình thu thập dữ liệu 10

2.2.1 Phân tích khí hòa tan trong dầu 11

2.2.2 Chất lượng dầu cách điện 13

2.2.3 Điện trở cách điện lõi thép - đất 18

2.2.4 Độ lệch điện trở cuộn dây 19

2.2.5 Điện kháng rò 20

2.2.6 Phân tích đáp ứng tần số quét 20

2.2.7 Phân tích đáp ứng điện môi 20

2.2.8 Giải tích hàm lượng Furan 20

2.2.9 Dữ liệu bảo trì 21

2.2.10 Chất lượng dầu bộ điều áp 21

2.2.11 Hệ số tổn hao điện môi (tan) 23

2.2.12 Lịch sử tải 26

2.2.13 Phóng điện cục bộ 28

2.3 Phân tích và đánh giá dữ liệu 30

2.3.1 Phân tích khí hòa tan trong dầu 33

2.3.1.1 Cơ sở lý thuyết 33

2.3.1.2 Phân tích và đánh giá dữ liệu 35

2.3.1.3 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia [3] 37

2.3.2 Chất lượng dầu cách điện 39

2.3.2.1 Cơ sở lý thuyết 39

2.3.2.2 Phân tích và đánh giá dữ liệu 40

2.3.2.3 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia 41

2.3.3 Điện trở cuộn dây 42

2.3.3.1 Phân tích và đánh giá dữ liệu 42

2.3.3.2 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia 42

2.3.4 Bộ điều áp 42

2.3.4.1 Cơ sở lý thuyết 42

2.3.4.2 Phân tích và đánh giá dữ liệu 43

2.3.4.3 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia 44

2.3.5 Hệ số tổn hao điện môi (tan) 44

2.3.5.2 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia 44

2.3.6 Lịch sử tải (Load History) 45

2.3.6.1 Phân tích và đánh giá dữ liệu 45

2.3.6.2 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia 46

2.3.7 Phóng điện cục bộ (Partial Discharge) 47

2.3.7.1 Cơ sở lý thuyết 47

2.3.7.2 Phân tích và đánh giá dữ liệu 50

2.4 Nghiên cứu tiêu chí về dữ liệu, tiêu chuẩn đánh giá và phương pháp xác định chỉ số tình trạng cho MBA 51

2.4.1 Tiêu chí đánh giá dữ liệu 51

2.4.2 Tiêu chí về tiêu chuẩn đánh giá 52

2.4.3 Tiêu chí về phương pháp đánh giá 53

2.4.3.1 Phương pháp theo kinh nghiệm chuyên gia [2], [3] 53

2.4.3.2 Phương pháp logic mờ 56

CHƯƠNG III 61

CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP 61

3.1 Phương pháp tính toán định lượng theo kinh nghiệm chuyên gia [2], [3] 61

3.1.1 Tính toán chỉ số HI thành phần (HIF) 61

3.1.1.1 Tính toán xếp hạng khí hòa tan trong dầu (DGA) 61

3.1.1.2 Tính toán xếp hạng chất lượng dầu (OQ) 64

3.1.1.3 Tính toán xếp hạng độ lệch điện trở cuộn dây 67

3.1.1.4 Tính toán xếp hạng chất lượng dầu OLTC 69

3.1.1.5 Tính toán xếp hạng hệ số tổn hao điện môi (PF/DF/tandelta) 72

3.1.1.6 Tính toán xếp hạng lịch sử tải (LF) 74

3.1.1.7 Tính toán xếp hạng phóng điện cục bộ (PD) 78

3.1.2 Xác định chỉ số tình trạng cho MBA (HI) 79

3.2 Phương pháp logic mờ 81

CHƯƠNG IV 86

TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 86

4.1.1 Yêu cầu và đề xuất 86

4.1.2 Kết quả đánh giá theo phương pháp dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia 86

4.1.3 Kết quả theo phương pháp logic mờ 86

4.1.4 So sánh kết quả giữa 2 phương pháp 87

4.1.5 Thực trạng và kiến nghị 87

4.1.5.1 Thực trạng dữ liệu và lưu trữ tại EVNHCMC 87

4.1.5.2 Một số kiến nghị đối với EVNHCMC 88

4.2 Hướng phát triển 89

4.3 Khả năng ứng dụng thực tế 90

Tài liệu tham khảo chính 91

CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 94

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 95

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 2.1 – Danh sách 115 MBA dự kiến thu thập dữ liệu

Bảng 2.2 - Dữ liệu điển hình thu thập được về chỉ tiêu DGA

Bảng 2.3 – Chỉ tiêu chất lượng dầu mới (chưa sử dụng) [6]

Bảng 2.4 – Chỉ tiêu chất lượng dầu đang vận hành [1], [2], [3], [6]

Bảng 2.5 – Dữ liệu điển hình thu thập được về chất lượng dầu

Bảng 2.6 – Bảng dữ liệu điển hình về thử nghiệm điện trở cuộn dây

Bảng 2.7 - Chỉ tiêu chất lượng dầu bộ điều áp (OLTC) [1], [2], [3], [6]

Bảng 2.8 - Dữ liệu điển hình về chỉ tiêu chất lượng dầu OLTC

Bảng 2.9 - Dữ liệu điển hình thu thập được về hệ số tổn hao điện môi (tan )Bảng 2.10 - Dữ liệu điển hình về đỉnh tải MBA trong 6 tháng đầu năm 2018Bảng 2.11 – Dữ liệu điển hình thử nghiệm phóng điện cục bộ MBA

Bảng 2.12 – Danh sách MBA thực hiện trong luận văn này

Bảng 2.13 - Giới hạn nồng độ các khí thành phần trong các trường hợp sauBảng 2.14 - Giới hạn nồng độ các khí thành phần (µl/l hay ppm)

Bảng 2.15 – So sánh giới hạn nồng độ khí đề xuất

Bảng 2.16 – Phương pháp phân loại chất lượng khí hòa tan trong dầu [1], [2], [3]

Bảng 2.17 – Xếp loại MBA theo hệ số DGAF [2], [3]

Bảng 2.18 – Các tiêu chuẩn thử nghiệm chất lượng dầu [1], [2], [3]

Bảng 2.19 – Các tiêu chuẩn thử nghiệm chất lượng dầu tại EVNHCMC [2], [3], [4]

Bảng 2.20 – Phương pháp phân loại thông số dầu theo IEEE C57.106-2006 [13]Bảng 2.21 – Phương pháp phân loại dầu ứng dụng trong EVNHCM [1], [2], [3], [6]

Bảng 2.22 – Mã xếp hạng các thông số chất lượng dầu [1], [2], [3]

Bảng 2.23 – Phương pháp phân loại theo độ lệch điện trở cuộn dây [3]

Bảng 2.24 – Phương pháp phân loại chất lượng dầu OLTC [2], [3], [4]

Bảng 2.25 – Xếp loại MBA theo hệ số OLTC [2], [3]

Bảng 2.26 giới thiệu phương pháp xếp hạng cho hệ số tổn hao điện môi (tan) của cách điện MBA

Bảng 2.26 - Bảng xếp hạng MBA theo hệ số tổn hao điện môi [1], [2], [3]Bảng 2.27 – Bảng xếp hạng theo hệ số tải

Bảng 2.28 – Bảng xếp hạng theo hệ số PDF (Partial Discharge Factor)

Bảng 2.29 – Phân loại chấm điểm các dữ liệu chỉ số tình trạng

Bảng 2.30 – Xếp loại chỉ số tình trạng cho MBA [1], [2], [3]

Bảng 2.31 - Tổng hợp các hàm thành viên cho các dữ liệu đầu vào

Bảng 2.32 - Hệ thống 35 luật mờ

Bảng 3.1 – Bảng giá trị thành phần khí thu thập

Bảng 3.2 – Kết quả tính toán phân loại Sj cho từng MBA

Bảng 3.3 - Kết quả tính toán DGAF, phân loại, chỉ số tình trạng cho khí hòa tan trong dầu

Bảng 3.4 – Giá trị thử nghiệm chất lượng dầu thu thập

Bảng 3.5 – Kết quả tính toán phân loại Sj cho từng MBA theo chất lượng dầuBảng 3.6 – Trọng số gán Wi cho các hạng mục chất lượng dầu MBA

Bảng 3.7 – Kết quả tính toán OQF, phân loại, chỉ số tình trạng cho chất lượng dầu

Bảng 3.8 – Giá trị điện trở cuộn dây của MBA

Bảng 3.9 – Kết quả tính toán, phân loại, chỉ số tình trạng độ lệch điện trở cuộn dây

Bảng 3.10 – Giá trị thử nghiệm chất lượng dầu OLTC thu thập

Bảng 3.11 – Kết quả tính toán phân loại Sj cho từng MBA theo chất lượng dầuBảng 3.12 – Kết quả tính toán OLTCF, phân loại, chỉ số tình trạng cho chất lượng dầu OLTC

Bảng 3.13 - Giá trị thử nghiệm hệ số tổn hao điện môi thu thập

Bảng 3.14 - Kết quả tính toán, phân loại, chỉ số tình trạng hệ số tổn hao điện môi

Bảng 3.15 – Giá trị đỉnh tải vận hành 6 tháng đầu năm 2018 tính theo tỷ lệ %Bảng 3.16 – Giá trị đỉnh tải vận hành 6 tháng cuối năm 2018 tính theo tỷ lệ %Bảng 3.17 – Thống kê và phân loại đỉnh tải [2], [3]

Bảng 3.18 – Kết quả tính toán, phân loại, chỉ số tình trạng hệ số tải MBABảng 3.19 – Dữ liệu thử nghiệm phóng điện cục bộ thu thập được [8]

Bảng 3.20 – Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA

Bảng 3.21 - Kết quả chỉ số tình trạng (logic mờ)

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN

Hình 2.1 - Kết quả phân tích khí hòa tan trong dầu

Hình 2.2 - Kết quả thử nghiệm chất lượng dầu đang sử dụng trong MBAHình 2.3 - Kết quả thử nghiệm chất lượng dầu bộ điều áp

Hình 2.4 – Hình minh họa góc tổn hao điện môi [7]

Hình 2.5 - Kết quả thử nghiệm tan

Hình 2.6 – Phương áp sử dụng cảm biến AE và HFCT đo PD MBA [8]Hình 2.7 - Kết quả đo phóng điện cục bộ của MBA

Hình 2.8 – Biểu đồ thống kê tỷ lệ dữ liệu thu thập được

Hình 2.9 – Biểu đồ thống kê số lượng MBA có dữ liệu thu thập đượcHình 2.10 – Biểu đồ lịch sử tải của MBA trạm Chánh Hưng T1 năm 2018Hình 2.11 – Sơ đồ mô phỏng hiện tượng phóng điện cục bộ

Hình 2.12 – Hình minh họa cho hàm logic mờ của tổn hao điện môi

Hình 2.13 - Hệ thống luật mờ đánh giá tình trạng MBA

Hình 3.1 - Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA An Khánh T1Hình 3.2 - Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA Bình Phú T2Hình 3.3 - Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA Chánh Hưng T2Hình 3.4 - Kết quả chỉ số tình trạng MBA Tân Hiệp T2

CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

AE : Acoustic Emission

ANN : Artificial Neural Network

CBM : Condition – Based Maintenance

DF : Dissipation Factor

DGA : Dissolved Gas Analysis

DGAF : Dissolved Gas Analysis Factor

DFR : Dielectric Frequency Analysis

EVNHCMC : Tổng công ty Điện lực TP.HCM

FRA : Frequency Response Analysis

HFCT : High Frequency Current Transformer

HI : Health Index

HIF : Health Index Factor

LF : Load Factor

MBA : Máy biến áp

OLTC : On Load Tap Changer

PMIS : Power Management Information System

RFCT : Radio Frequency Current Transformer

SFRA : Sweep Frequency Response Analysis

TBA : Trạm biến áp

TEV : Transient Earth Voltage

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Máy biến áp lực (MBA) là thiết bị đắt tiền và quan trọng nhất trong các trạm biến áp cao áp (TBA) với chi phí đầu tư lớn, có thể lên đến 60-70% tổng chi phí đầu tư xây dựng của một TBA Làm thế nào để vận hành an toàn MBA theo đúng tuổi thọ thiết kế của nhà chế tạo? tuổi thọ của chúng thường từ 20 – 30 năm Để vận hành đảm bảo điều đó ngoài việc vận hành các thông số theo chế

độ danh định, thực hiện đầy đủ chế độ duy tu, bảo dưỡng, thực hiện đầy đủ chế

độ thử nghiệm định kỳ Do đó, các MBA cần thiết phải được đánh giá “chỉ số tình trạng” vận hành (Health Index) cho trạng thái hiện tại từ đó đưa ra các quyết định về khả năng vận hành, kế hoạch bảo trì hoặc thay thế kịp thời [1] Trước đây, việc chẩn đoán các bất thường hay sự cố tiềm ẩn trong giai đoạn đầu cho MBA ở Tổng công ty Điện lực TP.HCM (EVNHCMC) nói riêng và Việt Nam nói chung chưa được quan tâm đúng mức dù trên thế giới đây là vấn

đề rất thời sự Khi đó, các Tổng công ty điện lực ở Việt Nam chỉ xem công việc thử nghiệm MBA như là một công việc định kỳ không quan trọng vì nhiều lý

do Nhưng hiện nay, điều này đã thay đổi và nhiều kỹ thuật thử nghiệm chẩn đoán đã bắt đầu được áp dụng, nhằm đảm bảo tình trạng đáp ứng vận hành của thiết bị gần như quan trọng nhất này trong hệ thống điện

Các kỹ thuật chẩn đoán sự cố 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 thường 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

Đã có nhiều nghiên cứu về đánh giá trình trạng và quản lý vòng đời cho MBA dựa trên việc thu thập, đo lường và giám sát các thông số như khí hòa tan (DGA – Dissolved Gas Analysis), hàm lượng nước trong cách điện, chất lượng dầu (cường độ cách điện, chỉ số axit, màu sắc,…), phóng điện cục bộ, các thử nghiệm bộ điều áp (on load tap changer),…các dữ liệu này được thực hiện theo định kỳ (EVNHCMC thực hiện thử nghiệm 6 tháng/lần) hoặc dựa trên điều kiện trạng thái hiện tại của thiết bị (thiết bị xuất hiện các dấu hiệu bất thường

sẽ cho tiến hành thử nghiệm để xác định vấn đề đang gặp phải là gì) nhưng hiện nay chưa có phương pháp nào cho phép đánh giá một cách toàn diện tình trạng của MBA dựa trên các số liệu này để đưa ra khuyến cáo vận hành một cách chính xác

Các nhà sản xuất MBA nổi tiếng (ABB, Siemens, Đông Anh, Compton, Pauwels…) thường dự báo tuổi thọ của sản phẩm từ 20 – 30 năm Tuy nhiên, trong thực tế có nhiều MBA đã đạt được đến độ tuổi này, thậm chí vượt quá nhưng vẫn đang tiếp tục vận hành trên lưới điện mà không biết rõ là liệu đã hết tuổi thọ thực sự hay chưa (hiện trên lưới điện TP.HCM vẫn còn các MBA đưa vào vận hành năm 1999 như các MBA trại trạm 110kV Chánh Hưng, hoặc MBA tại trạm 110kV Nam Sài Gòn 1 sản xuất năm 1997, MBA tại trạm Bàu Đưng sản xuất năm 1995 đến nay vẫn còn tiếp tục vận hành)

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

để giải quyết các 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 tiểu chuẩn quốc tế liên quan cũng đã được cập nhật và hiệu chỉnh để nâng cao chất lượng chẩn đoán nhiều loại sự cố phổ biến trong MBA

Để đánh giá tổng quan tình trạng vận hành hiện tại của các MBA đang vận hành trên lưới điện TP.HCM dựa trên các dữ liệu thu thập được trong quá trình vận hành, thử nghiệm, lịch sử tải… khái niệm chỉ số tình trạng của MBA là cần thiết Chỉ số tình trạng xác định định lượng tình trạng thiết bị dựa trên số lượng lớn các tiêu chí phân loại liên quan đến sự xuống cấp dài hạn của cách điện dẫn đến hết tuổi thọ của MBA

Khái niệm chỉ số tình trạng giới thiệu một công cụ thực hành kết hợp các dữ liệu vận hành, bảo trì, quan sát hiện trường và các thí nghiệm chẩn đoán để cho

ra một chỉ số định lượng và cụ thể cung cấp thông tin về tình trạng vận hành tổng quan và tuổi thọ dự kiến của các MBA khảo sát

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.2.1 Mục tiêu

1.2.1.1 Mục tiêu tổng quát

Xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ của máy biến

áp lực trên lưới điện phân phối thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM

1.2.1.2 Mục tiêu cụ thể

Giới thiệu phương pháp tính toán định lượng chỉ số tình trạng của các máy biến

áp lực khảo sát, kết hợp các dữ liệu vận hành, bảo trì, quan sát hiện trường và các thí nghiệm chẩn đoán

1.2.2 Nhiệm vụ

Dựa trên các mục tiêu đề ra, nhiệm vụ của luận văn bao gồm:

- Nghiên cứu, thu thập dữ liệu vận hành, bảo trì của các máy biến áp lực trên lưới điện phân phối thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM

- Đánh giá tổng quan dữ liệu thu thập được

- Tính toán, phân tích số liệu thu thập được

- Xác định Chỉ số tình trạng cho MBA

- Đánh giá khả năng ứng dụng của đề tài

1.3 Tầm quan trọng của đề tài

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về chỉ số tình trạng cho MBA Tuy nhiên, đặc thù ở Việt Nam nói chung và khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng cũng còn hạn chế về tài chính, công nghệ… nên hiện vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào trong nước nào đi chuyên sâu về nghiên cứu tính toán và đưa ra chỉ số tình trạng MBA để áp dụng tại Việt Nam và EVNHCMC

Do đó, sau khi hoàn tất đề tài trước mắt việc đưa ra được kết quả chỉ số tình trạng MBA sẽ ứng dụng tại EVNHCMC để cung cấp thông tin về tình trạng vận hành tổng quan và tuổi thọ dự kiến của các MBA Việc này giúp EVNHCMC tránh được việc bị động trong công tác vận hành, giảm thiểu về chi phí bảo trì, bảo dưỡng do xác định được cụ thể MBA nào cần phải bảo trì, máy nào vẫn còn tiếp tục được phép vận hành thêm một thời gian nữa mà không phải thực hiện như trước đây cứ mỗi 6 năm là thay mới hoặc sửa chữa lớn MBA

Ngoài ra, việc xác định chính xác chỉ số tình trạng của MBA góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo mục tiêu và chiến lược vận hành của EVNHCMC vì MBA là một phần tử hết sức quan trọng của lưới điện Việc sự

cố MBA sẽ gây mất điện diện rộng và kéo dài nhiều giờ, gây ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt và sản xuất của người dân

1.5 Hướng tiếp cận đề tài

EVNHCMC với phương châm hoạt động là “Lương tâm – Trách nhiệm – Hiệu quả” và đối với khách hàng phải “Thỏa mãn nhu cầu của khách hàng sử dụng điện với chất lượng ngày càng cao và dịch vụ ngày càng hoàn hảo” Hiện nay, EVNHCMC đã và đang rất quan tâm đến chất lượng vận hành của các MBA vì đây là một trong những phần tử rất quan trọng và chiếm số lượng lớn trên toàn

bộ hệ thống lưới điện TP.HCM

Việc mất điện MBA do sự cố sẽ dẫn đến sự mất điện trên diện rộng làm ảnh hưởng rất lớn đến lượng khách hàng mất điện Thời gian qua, các MBA đang vận hành trên lưới điện đều đã được thu thập dữ liệu về vận hành, lịch sử tải,

dữ liệu bảo trì… nhằm sớm đưa ra giải pháp ngăn ngừa sự cố xảy ra Tuy nhiên, với dữ liệu thu thập được hiện nay việc ngăn ngừa và dự báo tình trạng vận hành của MBA chưa thực sự đáp ứng hoàn toàn mong muốn của Tổng công ty Tổng công ty cũng đã nhìn nhận ra vấn đề này là cấp thiết và đã xúc tiến các thủ tục để ký kết thực hiện hợp đồng với đối tác Malaysia để thực hiện nghiên cứu, tính toán để đưa ra chỉ số tình trạng vận hành của các MBA trên lưới điện TP.HCM nhằm đánh giá một cách chính xác tuổi thọ còn lại của MBA, tình trạng vận hành hoặc kế hoạch bảo trì (ngày 05/8/2019 Tổng công ty Điện lực TP.HCM đã tổ chức lễ ký kết “Hợp đồng tư vấn xây dựng hướng dẫn chung và quy trình sửa chữa bảo dưỡng các vật tư thiết bị từ 110kV trở xuống theo phương pháp CBM” với Viện nghiên cứu Uniten R&D (thuộc Điện lực TNB- Malaysia)

Hiện nay theo định kỳ sửa chữa lớn cứ định kỳ 6 năm là thay mới hoặc sửa theo phương châm “thà nhầm còn hơn sót” Như vậy việc sữa chữa lớn như hiện nay gây lãng phí rất nhiều chi phí do việc không đánh giá chính xác được tình trạng MBA Vì vậy, việc xây dựng chỉ số tình trạng MBA sẽ giúp Tổng công ty Điện

Để giải quyết vấn đề dự báo tình trạng vận hành của MBA trên lưới điện TP.HCM, trong phạm vi luận văn này sẽ đưa ra giải pháp chẩn đoán sự cố MBA với các kỹ thuật nâng cao (dựa trên các dữ liệu vận hành thu thập thực tế tại các trạm biến áp do Công ty Lưới điện cao thế TP.HCM đang quản lý vận hành)

mà hiện nay các nước trên thế giới đã giới thiệu các thiết bị công nghệ mới và các tiêu chuẩn quốc tế cũng đã cập nhật

1.6 Tình hình thực hiện - nghiên cứu trong và ngoài nước

1.6.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Để đánh giá tổng quan tình trạng vận hành hiện tại của các thiết bị điện phức tạp như MBA dựa trên tất cả các loại dữ liệu có giá trị được thu thập trong quá trình quản lý vận hành, khái niệm “Chỉ số tình trạng” là cần thiết Chỉ số tình trạng xác định định lượng tình trạng thiết bị dựa trên số lượng lớn các tiêu chí phân loại liên quan đến sự xuống cấp cách điện dài hạn dẫn tới suy hao và đi đến hết tuổi thọ thiết bị Kết luận về tình trạng đáp ứng vận hành của MBA theo Chỉ số tình trạng hoàn toàn khác với các thử nghiệm bảo trì và chẩn đoán theo trạng thái hiện tại, vốn tập trung vào các hư hỏng hay sự cố cho việc sữa chữa khắc phục giúp thiết bị vận hành trong khoảng thời gian ấn định

Hiện nay, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM là đơn vị đi đầu trong nước về việc nghiên cứu về chỉ số tình trạng MBA lực Tiêu biểu trong đó là PGS TS Phạm Đình Anh Khôi đã dành rất nhiều thời gian nghiên cứu, tham khảo thêm các thông tin tài liệu, tiêu chuẩn quốc tế… và đã biên soạn được một trong những tài liệu tham khảo chính thức đầu tiên về kỹ thuật nâng cao trong thử nghiệm chẩn đoán MBA Đây là tài liệu rất có giá trị, xứng đáng để tham khảo khi cần nghiên cứu chuyên sâu về thử nghiệm chẩn đoán và xác định chỉ số tình trạng cho MBA

Về phía Tổng công ty Điện lực TP.HCM hiện nay đã ký kết hợp tác với đối tác Malaysia (Điện lực TNB) thực hiện đề án “Tư vấn xây dựng hướng dẫn chung

và quy trình sửa chữa bảo dưỡng các vật tư thiết bị từ 110kV trở xuống theo phương pháp CBM” Theo đó, Bảo trì theo điều kiện hay bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị (Condition- Based Maintenance – CBM) là một giải pháp bảo trì tiên tiến theo thời gian thực nhằm giải quyết vấn đề làm sao để lập kế hoạch và theo dõi tốt hơn các quy trình bảo trì tại cá thiết bị quan trọng Trong phương pháp này, các chiến lược bảo trì được đưa ra và thực hiện dựa trên việc phân tích các điều kiện thực tế về thiết bị (nhật ký vận hành, dữ liệu hồi cố về hao mòn trong quá trình sử dụng, dữ liệu tình trạng thiết bị thu thập qua các thiết bị giám sát…) Tuy nhiên, đề án này hiện nay mới ở giai đoạn ký kết hợp đồng và chưa đi vào triển khai thu thập dữ liệu, nghiên cứu cụ thể

1.6.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế

Đã có nhiều nghiên cứu về “đánh giá tình trạng” và “quản lý vòng đời” cho MBA dựa trên các giải pháp đo lường và giám sát khí hòa tan (DGA – Dissolved Gas Analysis), nhiệt độ dầu và cuộn dây, hàm lượng nước trong cách điện, chất lượng dầu (cường độ cách điện, chỉ số axit, màu sắc, ứng suất mặt – interfacial tension), phóng điện cục bộ (Partial Discharge), phân tích đáp ứng tần số (FRA – Frequency Response Analysis), điện áp phục hồi (recovery voltage), hình ảnh nhiệt (thermal imagning), các thử nghiệm bộ điều áp (tap-changer), đầu sứ xuyên (bushing)… các thử nghiệm này được thực hiện theo định kỳ hay dựa trên điều kiện trạng thái hiện tại nhưng hiện nay chưa có phương pháp nào cho phép đánh giá toàn diện tình trạng của MBA dựa trên các

dữ liệu này [2], [3]

Về phía đối tác của EVNHCMC, Công ty Điện lực TNB Malaysia, cũng đã có nhiều nghiên cứu về chỉ số tình trạng MBA lực Cụ thể năm 2017 đã giới thiệu bài báo với tiêu đề “Estimation of Transformer Health Index Based on the

Markov Chain” [4] được công bố trên website www.mdpi.com (tạm dịch: ước tính chỉ số tình trạng MBA dựa trên mô hình Markov) Kết quả cụ thể TNB cũng đã xây dựng được phương pháp thực hành dựa trên số liệu thu thập được trong quá trình vận hành để tính toán chỉ số tình trạng, xác định chỉ số tình trạng trung bình, dự đoán chỉ số tình trạng tương lai của MBA từ đó đánh giá tuổi thọ còn lại của MBA

Ngày 11/6/2009 Công ty TNB cũng công bố bài báo trên tạp chí

https://ieeexplore.ieee.org/ với tiêu đề bài báo như sau “TNB experience in condition assessment and life management of distribution power transformers” [5] (tạm dịch: Kinh nghiệm của TNB trong đánh giá các điều kiện và quản lý tuổi thọ của máy biến áp điện phân phối) Trong đó TNB đề xuất phương pháp thu thập và tính toán các chỉ số về khí hoàn tan trong dầu, chất lượng dầu, hàm lượng Furan, tỷ số vòng dây, điện trở cuộn dây, hệ số tổn hao điện môi tan delta, phân tích đáp ứng tần số,…từ đó đưa ra được chỉ số tình trạng cho MBA được gọi là THI (Transformer Health Index)

CHƯƠNG II

CƠ SỞ DỮ LIỆU – YÊU CẦU, HIỆN TRẠNG DỮ LIỆU VÀ PHÂN

TÍCH ĐÁNH GIÁ 2.1 Yêu cầu về dữ liệu cần thu thập

Mục tiêu của luận văn là tiến hành thu thập dữ liệu vận hành thực tế tại Công

ty Lưới điện cao thế TP.HCM (đối với các máy biến áp cấp điện áp 110kV) trong khoảng thời gian từ năm 2018 đến nay Các hạng mục dữ liệu dự kiến thu thập thực tế gồm những nội dung như sau [1], [2], [3]:

a) Phân tích khí hòa tan trong dầu

b) Thử nghiệm chất lượng dầu cách điện

c) Điện trở cách điện lõi thép - đất

d) Độ lệch điện trở cuộn dây

e) Điện kháng rò

f) Phân tích đáp ứng tần số

g) Phân tích đáp ứng điện môi

h) Giải tích hàm lượng Furan

Tuy nhiên, đặc thù vận hành tại EVNHCMC trước đây các dữ liệu phần lớn thu thập thủ công, và lưu trữ cục bộ tại các trạm mà chưa hệ thống lại thành trung tâm dữ liệu để phục vụ công tác phân tích, tính toán, chẩn đoán tình trạng MBA Ngoài ra, trang thiết bị tại EVNHCMC còn hạn chế nên chỉ tập trung vào một

số dữ liệu quan trọng, cấp thiết và ảnh hưởng lớn đến khả năng vận hành MBA Đối với các dữ liệu còn lại EVNHCMC đang tiếp tục đầu tư thiết bị để thu thập

dữ liệu (đây là việc trong tương lai và chưa có tiến độ thực hiện cụ thể)

2.2 Tình hình thu thập dữ liệu

Hiện nay, Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM đang quản lý vận hành 115 MBA 110kV trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh Bảng 2.1 thể hiện danh sách 115 MBA dự kiến sẽ thu thập dữ liệu

Bảng 2.1 – Danh sách 115 MBA dự kiến thu thập dữ liệu

STT Tên MBA STT Tên MBA (tt) STT Tên MBA (tt)

1 An Khánh T1 41 Hòa Hưng T1 81 Tân Quy T1

2 An Khánh T2 42 Hòa Hưng T2 82 Tân Quy T2

3 An Nghĩa T2 43 Hỏa Xa T1 83 Tân Sơn Nhất T1

4 Bà Quẹo T1 44 Hỏa Xa T2 84 Tân Sơn Nhất T2

5 Bà Quẹo T3 45 Hùng Vương T1 85 Tân Tạo T1

6 Bà Quẹo T2 46 Hùng Vương T2 86 Tân Tạo T2

7 Bà Quẹo T3 47 Láng Cát T1 87 Tân Thuận T1

8 Bàu Đưng T1 48 Láng Cát T2 88 Tân Thuận T2

9 Bến Thành T1 49 LĐ Bà Điểm T1 89 Tân Thuận T3

10 Bến Thành T2 50 Lê Minh Xuân T1 90 Tân Thuận T4

11 Bình Lợi T2 51 Lê Minh Xuân T2 91 Tân Túc T1

12 Bình Phú T1 52 Linh Trung 1 T1 92 Tân Túc T2

13 Bình Phú T2 53 Linh Trung 1 T2 93 Tăng Nhơn Phú T1

14 Bình Tân T4 54 Linh Trung 2 T1 94 Tăng Nhơn Phú T2

15 Bình Tân T5 55 Linh Trung 2 T2 95 Tham Lương T1

16 Bình Trị Đông T1 56 Long Thới T1 96 Tham Lương T2

17 Bình Trị Đông T2 57 Long Thới T2 97 Thanh Đa T1

18 Bình Triệu T1 58 Nam Sài Gòn 1 T1 98 Thanh Đa T2

19 Cần Giờ T1 59 Nam Sài Gòn 1 T2 99 Thạnh Lộc T1

STT Tên MBA STT Tên MBA (tt) STT Tên MBA (tt)

21 Chánh Hưng T2 61 Nam Sài Gòn 2 T2 101 Thảo Điền T2

22 Chánh Hưng T3 62 Nam Sài Gòn 3 T1 102 Thị Nghè T1

23 Chợ Lớn T1 63 Nam Sài Gòn 3 T2 103 Thị Nghè T2

24 Chợ Lớn T2 64 Nhà Máy Nước T2 104 Thủ Đức Đông T1

25 Chợ Quán T1 65 Nhà Máy Nước T1 105 Thủ Đức Đông T2

26 Chợ Quán T2 66 Phú Định T1 106 Trường Đua T1

27 Công Nghệ Cao T3 67 Phú Định T2 107 Trường Đua T2

28 Công Nghệ Cao T4 68 Phú Hòa Đông T1 108 Việt Thành T1

29 Công Nghệ Cao T5 69 Phú Mỹ Hưng T1 109 Việt Thành T2

30 Củ Chi T1 70 Phú Mỹ Hưng T2 110 Vĩnh Lộc T1

31 Củ Chi T2 71 Quận 8 (220) T4 111 Vĩnh Lộc T2

32 Củ Chi 2 T4 72 Quận 8 (220) T5 112 Xa Lộ T1

33 ĐaKao T1 73 Tân Bình 1 T1 113 Xa Lộ T2

34 ĐaKao T2 74 Tân Bình 1 T2 114 Xuân Thới Sơn T2

35 Đông Thạnh T1 75 Tân Bình 2 T1 115 Xuân Thới Sơn T1

36 Đông Thạnh T2 76 Tân Bình 2 T2

37 Gò Vấp T1 77 Tân Bình 3 T1

38 Gò Vấp T2 78 Tân Bình 3 T2

39 Hiệp Bình Phước T5 79 Tân Hiệp T1

40 Hiệp Bình Phước T4 80 Tân Hiệp T2

Dưới đây sẽ trình bày thống kê các dữ liệu thu thập được như: phân tích khí hòa tan trong dầu, thử nghiệm chất lượng dầu cách điện, điện trở cách điện lõi thép - đất, độ lệch điện trở cuộn dây, điện kháng rò, phân tích đáp ứng tần số, phân tích đáp ứng điện môi, giải tích hàm lượng Furan, dữ liệu bảo trì, bộ điều

áp, hệ số tổn hao điện môi, lịch sử tải, phóng điện cục bộ

Cơ sở lý thuyết và đánh giá phân loại dữ liệu sẽ được giới thiệu ở mục 2.3 2.2.1 Phân tích khí hòa tan trong dầu

Hàng năm EVNHCMC yêu cầu thử nghiệm định kỳ MBA về tiêu chí phân tích khí hòa tan trong dầu 2 lần (trừ trường hợp khác sẽ có yêu cầu cụ thể) Các biên bản thử nghiệm này được lưu trữ tại Công ty Thí nghiệm Điện lực TP.HCM, Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM và lưu trữ trên “Hệ thống thông tin quản

lý kỹ thuật lưới điện (PMIS)” Toàn bộ các biên bản thử nghiệm này đang được

Sau khi có kết quả thử nghiệm sẽ có kết luận cụ thể về mẫu dầu thử nghiệm cụ thể có đạt yêu cầu vận hành hay được đề xuất các hướng xử lý tiếp theo để đảm bảo dầu đạt chất lượng vận hành

Kết quả thử nghiệm phân tích khí hòa tan trong dầu (Dissolved Gas Analysis – DGA) điển hình được thể hiện ở hình 2.1

Hình 2.1 - Kết quả phân tích khí hòa tan trong dầu Đối với chỉ tiêu thử nghiệm kết quả phân tích khí hòa tan trong dầu dữ liệu thu thập được đầy đủ cho 115 MBA 110kV đang quản lý vận hành Do đó, dữ liệu này sẽ được chọn làm dữ liệu để thực hiện tính toán xây dựng chỉ số tình trạng

MBA trong luận văn này Bảng 2.2 thể hiện dữ liệu thu thập của 20 MBA điển hình, dữ liệu đầy đủ xem phụ lục đính kèm

Bảng 2.2 - Dữ liệu điển hình thu thập được về chỉ tiêu DGA

Carbon Dioxide (CO 2 )

Ethylene (C 2 H 4 ) Ethane (C 2 H 6 ) Acetylene (C 2 H 2 )

2.2.2 Chất lượng dầu cách điện

Tương tự như thử nghiệm phân tích khi hòa tan trong dầu, thử nghiệm về chất lượng dầu cách điện (Oil Quality – OQ) của MBA cũng được thử nghiệm định

kỳ 2 lần/năm Đối với dầu mới nhận từ nhà cung cấp, mỗi lô hàng mới của dầu máy biến áp được nhận từ nhà cung cấp phải chịu một lần thí nghiệm và các trị

số thí nghiệm phải đáp ứng chỉ tiêu chất lượng dầu nêu trong bảng 2.2

Bảng 2.3 – Chỉ tiêu chất lượng dầu mới (chưa sử dụng) [6]

Dầu mới nhận từ nhà cung cấp

Phương pháp thí nghiệm2)

3 Trị số axit (mg KOH trong 1g dầu)

- Khối lượng cặn (%) không lớn hơn

- Trị số axit sau ôxy hóa

(mg KOH trên 1g dầu) không lớn hơn

2) Phương pháp thí nghiệm:

- Phương pháp điện áp phóng điện (IEC 60156, GOST 6581-75)

- Phương pháp thí nghiệm hệ số tổn thất điện môi (tanδ), hằng số điện môi và điện trở cách điện của chất lỏng cách điện (IEC 60247)

- Phương pháp thí nghiệm trị số axit (QTCTĐL, ASTM D974, IEC 62012-2)

- Phương pháp thí nghiệm hàm lượng nước trong dầu (IEC 60814)

- Phương pháp xác định độ ổn định chống ôxy hóa (GOST 981-75)

- Phương pháp đo độ nhớt (ASTM D445)

- Xác định tỷ trọng dầu bằng tỷ trọng kế thuỷ tinh (QTCTĐL, ASTM D1298)

- Phương pháp đo mầu sắc của dầu (ASTM D1500)

- Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy (ASTM D92, D93)

- Phương pháp xác định hàm lượng tạp chất (IEC 60970, ISO 4406-1999)

- Phương pháp thí nghiệm hàm lượng khí hòa tan trong dầu cách điện (ASTM D3612-02)

- Phương pháp phân tích PCBs trong dầu cách điện (ASTM D4095)

- Phương pháp thí nghiệm sức căng bề mặt (ASTM D971)

- Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa (IEC 60666)

- Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh hoạt tính (ASTM D1275)

(*) Chỉ tiêu thí nghiệm không bắt buộc

Đây là một trong những chỉ tiêu thử nghiệm đảm bảo dầu mới chưa sử dụng đạt chất lượng vận hành theo quy định Tuy nhiên, do là dầu mới chưa sử dụng nên không ảnh hưởng đến tình trạng vận hành của MBA do đó trong phạm vi luận văn này không xem xét các dữ liệu này để tính toán đề xuất chỉ số tình trạng MBA

Luận văn này chỉ tập trung vào kết quả thử nghiệm dầu đang vận hành trong

tuổi thọ của MBA Dầu trong thiết bị đang vận hành cần phải được thí nghiệm

và đạt yêu cầu của các chỉ tiêu nêu trong bảng 2.4

Bảng 2.4 – Chỉ tiêu chất lượng dầu đang vận hành [1], [2], [3], [6]

STT Hạng mục thí nghiệm ≤15 Đối với cấp điện áp (kV) ≤35 110 220 500

1 Điện áp chọc thủng (kV) (khe hở 2,5mm), không thấp hơn 25 30 55 60 70

2 Tang góc tổn thất điện môi ở 90 0C (%) không lớn hơn - - 7 5 5

3 Trị số axit (mg KOH trong 1g

4 Hàm lượng nước theo khối lượng

5 Hàm lượng tạp chất ISO 4406 (quan sát bằng mắt) Không có -/17/14 -/16/13

6 Nhiệt độ chớp cháy Không giảm quá 10% giá trị ban đầu hoặc không thấp hơn 125oC

7 Hàm lượng axit-kiềm hoà tan

8 Tổng hàm lượng khí hòa tan (%) không lớn hơn - - 2 2

- Mục 7: chỉ thực hiện khi trị số axit lớn hơn 0,10 mgKOH/1g dầu

- Mục 9, 10: chỉ tiêu không bắt buộc

Chỉ tiêu chất lượng dầu cũng là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng do đó toàn bộ các MBA đang vận hành đều bắt buộc phải được thử nghiệm đầy đủ Đối với nội dung này quá trình thu thập dữ liệu phục vụ nghiên cứu đã thu thập đầy đủ cho 115 MBA nên dữ liệu này được chọn là dữ liệu để xem xét tính toán

đề xuất chỉ số tình trạng MBA Dữ liệu điển hình về thử nghiệm chất lượng dầu MBA được thể hiện ở hình 2.2

Hình 2.2 - Kết quả thử nghiệm chất lượng dầu đang sử dụng trong MBA Trong đó:

- Bồn chính MBT: là mẫu dầu thử nghiệm được lấy từ bồn chính của máy biến áp

Dưới dây là dữ liệu thu thập của 20 MBA điển hình được thể hiện ở bảng 2.5,

dữ liệu đầy đủ xem phụ lục đính kèm

Bảng 2.5 – Dữ liệu điển hình thu thập được về chất lượng dầu

STT Tên MBA

Điện áp chọc thủng

Hàm lượng nước

Tg góc tổn thất điện môi

2.2.3 Điện trở cách điện lõi thép - đất

Đây thường được xem như là một thử nghiệm chẩn đoán hơn là thử nghiệm mang tính định kỳ; do đó, một số dữ liệu có thể không có sẵn Thực tế trong thời gian vừa qua vì một số lý do nên EVNHCMC chưa thực hiện thử nghiệm chỉ tiêu này Vì vậy số liệu này không có sẵn để phục vụ công tác nghiên cứu đánh giá tình trạng MBA

2.2.4 Độ lệch điện trở cuộn dây

Hạng mục đo điện trở một chiều của các cuộn dây (Rdc) trong MBA là một phép

đo đã và đang được áp dụng rộng rãi để đánh giá tình trạng của dây quấn cũng như các điểm tiếp xúc của cuộn dây và bộ chuyển nấc Trong quá trình thu thập

dữ liệu này có khoảng 100 MBA có đầy đủ dữ liệu qua các công tác thí nghiệm hiệu chỉnh, thí nghiệm định kỳ và sau sữa chữa nên dữ liệu này được chọn để thực hiện tính toán chỉ số tình trạng MBA Bảng 2.6 thể hiện dữ liệu thu thập điển hình cho 20 MBA, dữ liệu đầy đủ xem phụ lục đính kèm

Bảng 2.6 – Bảng dữ liệu điển hình về thử nghiệm điện trở cuộn dây

STT Tên MBA Rdc23kV_oa (m) Rdc23kV_ob (m) Rdc23kV_oc (m)

Trong đó:

- Rcd: Điện trở một chiều của cuộn dây

- 23kV: cấp điện áp thử nghiệm phía trung áp

Phân tích đáp ứng tần số quét (Sweep Frequency Response Analysis - SFRA)

là một phép đo tương đối đáng tin cậy để chẩn đoán tình trạng của cuộn dây bên trong MBA Tuy nhiên, EVNHCMC cũng chỉ mới đưa hạng mục này vào quy định thí nghiệm trong thời gian gần đây, nên số liệu thử nghiệm hạng mục này là không có sẵn và cũng chưa đầy đủ để làm cơ sở tính toán đề xuất chỉ số tình trạng MBA

2.2.7 Phân tích đáp ứng điện môi

Phân tích đáp ứng điện môi (Dielectric Frequency Response - DFR) là phép đo được sử dụng để chẩn đoán tình trạng ẩm ướt của phần cách điện rắn bên trong MBA Hiện nay EVNHCMC chưa có thử nghiệm về tiêu chí này nên dữ liệu không có đầy đủ để làm cơ sở tính toán đề xuất chỉ số tình trạng MBA

2.2.8 Giải tích hàm lượng Furan

Cũng tương tự với hạng mục phân tích đáp ứng điện môi, việc phân tích hàm lượng furan trong mẫu dầu là một phương pháp mới để chẩn đoán hàm lượng

ẩm trong giấy cách điện, qua đó ước lượng tuổi thọ còn lại của hệ thống cách

điện trong MBA Hiện nay EVNHCMC chưa có thử nghiệm về tiêu chí này nên không có đầy đủ để làm cơ sở tính toán đề xuất chỉ số tình trạng MBA 2.2.9 Dữ liệu bảo trì

Đối với dữ liệu bảo trì MBA được đội vận hành trạm biếp áp ghi chép lưu trữ trong sổ nhật ký bảo trì và được lưu trữ tại trạm chứ chưa có tổ chức lưu trữ hệ thống một đầu mối quản lý Do giới hạn về thời gian nên trong phạm vi luận văn này việc thu thập các dữ liệu về bảo trì MBA không được đầy đủ

Hiện nay đối với nội dung ảnh nhiệt hồng ngoại chỉ thu thập được dữ liệu của

03 MBA (Tân Bình 1, Bến Thành, Củ Chi) và các dữ liệu này chủ yếu thu thập

về ảnh nhiệt của đầu cốt MBA

Đối với các thông số còn lại như rỉ dầu, mức dầu, miếng đệm, tình trạng vỏ và nối đất là chưa có thu thập dữ liệu Tuy nhiên, theo tham khảo kinh nghiệm đề xuất của chuyên gia quốc tế thì [2] các tiêu chí này không quá quan trọng (trọng

số chỉ là 1/10) nên không ảnh hưởng nhiều đến chỉ số tình trạng MBA Do đó, trong phạm vi luận văn sẽ cân nhắc chưa sử dụng các dữ liệu này để tính toán chỉ số tình trạng MBA Sau khi hoàn tất luận văn này nếu dữ liệu thử nghiệm đáp ứng đầy đủ sẽ xem xét đưa vào để tính toán

2.2.10 Chất lượng dầu bộ điều áp

Đối với máy biến áp có khoang điều áp dưới tải riêng (on load tap changer – OLTC), dầu trong bể điều áp dưới tải được thí nghiệm theo chỉ dẫn của nhà chế tạo Trường hợp không có chỉ dẫn của nhà chế tạo, mẫu dầu lấy từ bể điều áp dưới tải khi tiến hành thí nghiệm và bắt buộc phải đạt các chỉ tiêu cho ở bảng 2.7 [1], [2], [3], [6]

Bảng 2.7 - Chỉ tiêu chất lượng dầu bộ điều áp (OLTC) [1], [2], [3], [6]

STT Hạng mục thí nghiệm

Giá trị giới hạn Điểm cuối

Đối với chỉ tiêu thử nghiệm chất lượng dầu bộ điều áp trong quá trình thu thập

có 105 MBA được thử nghiệm ở hạng mục này Do đó, dữ liệu này được chọn

để thực hiện tính toán đánh giá chỉ số tình trạng MBA Hình 2.3 thể hiện dữ liệu thử nghiệm đỉnh hình về chất lượng dầu bộ điều áp

Hình 2.3 - Kết quả thử nghiệm chất lượng dầu bộ điều áp

Stt Tên MBA Điện áp đánh thủng (kV) nước (ppm) Hàm lượng

2.2.11 Hệ số tổn hao điện môi (tan)

Trong quá trình theo dõi vận hành các thông số về hệ số tổn hao điện môi của MBA được thí nghiệm định kỳ Ở các nước Bắc Mỹ, đại lượng này được định nghĩa bằng hệ số công suất của cách điện (PF – Power Factor) và ký hiệu là

cosφ, trong khi ở Việt Nam chúng ta sử dụng khái niệm hệ số tổn hao điện môi (DF – Dissipation Factor) và ký hiệu là (tanδ) Nếu hệ số tổn hao điện môi rất nhỏ (< 10%), sự khác biệt giữa hai đại lượng này là không đáng kể [7]

Hình 2.4 – Hình minh họa góc tổn hao điện môi [7]

Trong đó:

- U : điện áp đặt vào đối tượng thí nghiệm

- I : dòng điện tổng

- IR : thành phần dòng điện thuần trở

- IC : thành phần dòng điện thuần dung

- tanδ : hệ số tổn hao điện môi

- cosφ : hệ số công suất

EVNHCMC sử dụng thiết bị đo điện dung hệ số tổn hao điện môi (tanδ) để đánh giá tình trạng của tổ hợp giấy – dầu giữa các cuộn dây và của hệ thống cách điện của sứ đầu vào của MBA Dữ kiện này rất quan trọng, bởi nó phản ánh chất lượng hệ thống cách điện trong MBA Một kết quả thử nghiệm tan của MBA đang vận hành điển hình được thể hiện ở hình 2.5

Hình 2.5 - Kết quả thử nghiệm tan

Dữ liệu thu thập về thử nghiệm hệ số tổn hao điện môi tan được thể hiện ở bảng 2.9 Dữ liệu này chỉ thể hiện điển hình cho 20 MBA, dữ liệu đầy đủ xem

ở phụ lục đính kèm

Bảng 2.9 - Dữ liệu điển hình thu thập được về hệ số tổn hao điện môi (tan )