Song song với việc giám sát dầu online, thì việc đánh giá tình trạng làm việc của MBA thông qua các các khí hòa tan của các MBA lực trong lưới điện truyền tải theo tiêu chuẩn hiện hành c
Trang 1Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số : 8520201
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2020
Trang 2Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: TS ĐOÀN ANH TUẤN
Phản biện 1: PGS TS Lê Đình Dương
Phản biện 2: TS Lê Thị Minh Tịnh
Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện họp tại trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng 7 năm 2020
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm học liệu và truyền thông tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Trang 3sự phát triển của công nghệ cũng như đòi hỏi ngày càng cao của người
sử dụng điện, đánh giá và giám sát chất lượng máy biến áp lực trong vận hành đang ngày càng trở thành một yêu cầu tất yếu nhất là Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia đang đẩy mạnh xây dựng trạm không người trực nhằm tăng năng suất lao động
Có nhiều phương pháp khác nhau dùng cho chẩn đoán các sự cố tiềm ẩn trong máy biến áp và kháng điện, gồm các biện pháp on-line
và off-line Các thử nghiệm off-line như: đo điện trở cách điện, hệ số tổn thất điện môi, hệ số phân cực, tỉ lệ số vòng dây, điện trở cuộn dây Các phương pháp on-line như: phương pháp đáp ứng tần số, phân tích phổ âm thanh, phương pháp hồng ngoại, phương pháp phân tích khí hoà tan DGA
Song song với việc giám sát dầu online, thì việc đánh giá tình trạng làm việc của MBA thông qua các các khí hòa tan của các MBA lực trong lưới điện truyền tải theo tiêu chuẩn hiện hành của ngành điện Việt Nam mà không phải cắt điện gây ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết nhằm mục đích phán đoán, phát hiện, dự báo các hỏng hóc ban đầu để từ đó có kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa đảm
Trang 42 bảo thiết bị điện hoạt động lâu dài, an toàn và tin cậy trong hệ thống điện Chính vì lẽ đó tôi thực hiện đề tài
2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về khí hòa tan trong dầu, phân tích khí hòa tan trong dầu đặc tính lý hóa dầu máy biến áp, tác dụng của dầu máy áp Đề xuất sử dụng dữ liệu của hệ thống giám sát dầu online để phân tích, phán đoán các hỏng hóc bên trong máy biến áp phục vụ công tác quản lý vận hành, và có giải pháp xử lý kịp thời khi có bất thường
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu trên các máy biến áp 500 kV của trạm biến áp 500
kV thuộc Công ty Truyền tải điện 3
4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu thu thập các thông tin, dữ liệu các khí hòa tan của máy áp 500 kV trạm biến áp 500kV Pleiku thuộc Công ty Truyền tải điện 3
- Nghiên cứu sự sinh khí cháy trong môi trường dầu, lý thuyết các phương pháp phân tích của khí hòa tan trong trong việc chẩn đoán
- Ứng dụng dữ liệu các khí hòa tan của hệ thống giám sát dầu online trên một số máy biến áp tại trạm biến áp 500 kV Pleiku để phân
Trang 53 tích, xác định nguyên nhân, đánh giá tình trạng làm việc của máy biến
áp từ đó đưa ra các nhận xét, đánh giá và kiến nghị
5 Đặt tên đề tài
Từ mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Đề tài được đặt tên như sau:
“Nghiên cứu đánh giá tình trạng làm việc của máy biến áp 500 kV tại trạm biến áp 500 kV Pleiku dựa trên cơ sở giám sát dầu online”
Chương 3- Phương pháp giám sát MBA bằng công nghệ phân tích khí hòa tan trong dầu on-line của hãng GE đối với MBA trên hệ thống truyền tải điện
Chương 4- Chuẩn đoán tình trạng MBA qua phân tích, đánh giá hàm lượng khí hòa tan trong dầu tại trạm biến áp 500kV Pleiku Kết luận và kiến nghị
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG BÊN TRONG MÁY BIẾN ÁP TRÊN LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN
VIỆT NAM 1.1 Khái quát hệ thống lưới truyền tải điện Việt Nam 1.2 Tổng quan các nguyên nhân gây hư hỏng bên trong MBA
1.2.1 Phần mở đầu
1.2.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng bên trong máy biến áp
Trang 6BIẾN ÁP 2.1 Tổng quan d u cách điện máy biến áp
2.1.1 Cấu tạo dầu cách điện
Dầu cách điện dùng trong MBA là chất hữu cơ, được chế tạo từ dầu khoáng Sau khi lọc, dầu rất thuần khiết và chỉ gồm các Hydro cacbon kết hợp lại với nhau thành chuỗi, cấu tạo phân tử tổng quát của dầu cách điện là:
C n H 2n+2 với n = 20÷40
2.1.2 Các chức năng chính của dầu
Trong MBA, dầu có các chức năng chính sau:
Trang 72.1.4.1 Sự ôxy hóa trong dầu cách điện
2.1.4.2 Ảnh hưởng của nước
2.1.4.3 Ảnh hưởng của không khí
2.1.4.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung dầu
2.1.4.4 Ảnh hưởng của vật liệu cách điện rắn
2.1.4.5 Ảnh hưởng của chế độ vận hành máy biến áp
2.1.5 Tiêu chu n dầu biến áp
Theo quy định 623/ĐVN/KTNĐ ngày 23/5/1997 của Tổng công
ty Điện lực Việt Nam nay là Tập đoàn điện lực Việt Nam, thì tiêu chuẩn dầu biến áp mới và dầu MBA trong vận hành như bảng 2.1
2.2 Các nguyên nhân chính phát sinh khí h a tan trong d u MBA
Khí hòa tan trong dầu phát sinh chủ yếu do sự phân hủy dầu và giấy cách điện dưới tác động nhiệt và điện bên trong máy biến áp
2.2 1 Sự phân hủy dầu do nhiệt và điện
Dưới tác động của nhiệt và điện các phân tử hydrocacbon của dầu khoáng bị phân hủy hình thành các hydro hoạt tính và các phân đoạn hydro ngắn hơn, các phân đoạn này có thể kết hợp với phân đoạn khác để hình thành các khí như: H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 Tất cả các hydrocacbon trong dầu dưới tác động của nhiệt, phân hủy thành các sản phẩm không thay đổi Tốc độ tạo khí có thể được tính toán ở
Trang 86 bất kỳ nhiệt độ nào, từ đó ta có thể nhận được quan hệ giữa sự tạo khí
và nhiệt cho mỗi khí Hình 2.1, mô tả cụ thể quan hệ giữa sự tạo khí
và nhiệt độ
Hình 2.1: Lượng khí phát sinh theo nhiệt độ phân hủy dầu cách điện
2.2.2 Sự phân huỷ cách điện rắn (giấy cách điện) do nhiệt và điện
Dưới tác động của nhiệt và điện giấy cách điện bị phân huỷ và các khí CO và CO2 là sản phẩm chính cùa sự nhiệt phân giấy Tuỳ theo mức độ nhiệt phân mà lượng khí này nhiều hay ít
2.3 Tổng quan phương pháp phân tích khí h a tan trong
d u MBA
2.3.1 Phương pháp phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA)
Phương pháp phân tích khí hòa tan trong dầu DGA là phương pháp phổ biến và được ứng dụng rộng rãi để dự báo sự cố có thể xảy
ra đối với máy biến áp Đó là dấu hiệu đầu tiên có thể nhận biết được
hư hỏng cách điện và dầu, quá nhiệt, các điểm nóng phóng điện cục
bộ và hồ quang Các khí có liên quan đến lỗi xảy ra, cụ thể là khí: H2, CO2, CO, C2H6, CH4, C2H4, C2H2, được gọi chung là khí chuẩn đoán
Với các dữ liệu do phân tích khí hòa tan trong dầu, công việc chẩn đoán dựa trên nhiều phương pháp khác nhau, phương pháp phân tích hàm lượng khí hòa tan trong dầu theo quy định 0020/QĐ-
Trang 97
EVNNPT, ngày 8/1/2018 của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia
ban hành, có phương pháp đã được chuẩn hóa như IEC 60599, phương pháp tổng hàm lượng khí cháy hòa tan (TDGA), Phương pháp khí chính (Key gas), phương pháp tỷ số Roger, phương pháp tam giác Duval, phương pháp sử dụng đồ thị trực quan như công nghệ chẩn đoán Nhật Bản, phương pháp theo tiêu chuẩn Liên bang Nga РД 153-34.0-46.302-00…
2.3.1.1 Theo quy định 0020/QĐ-EVNNPT ngày 8/1/2018 của Tổng công ty Truyền tải điện quốc gia về phân tích khí hòa tan trong dầu
2.3.1.2 Theo phương pháp khí chính (Key gas method)
2.3.1.3 Theo phương pháp tỉ số Roger (Roger ratio method) 2.3.1.4 Theo tiêu chẩn của IEC60599
2.3.2 Công nghệ phân tích khí hòa tan trong dầu
Hiện nay hầu hết các thiết bị phân tích hàm lượng khí hòa tan trong dầu thường được thực hiện theo 2 công nghệ chính: công nghệ sắc ký khí (GC) và công nghệ quang phổ (PAS)
2.3.2.1 Công nghệ sắc ký khí
Công nghệ sắc ký khí hoạt động dựa trên nguyên lý: Một khí mang được lựa chọn để mang mẫu khí từ điểm nó được bơm vào dọc theo chiều dài của ống nghiệm, sau đó sẽ tách các phân tử di động trong hỗn hợp để di chuyển nhanh hơn Việc xác định tỉ lệ thành phần khí lẫn trong dầu sau khi đã tách riêng biệt các khí cho kết quả với độ chính xác rất cao Vì có độ chính xác cao nên công nghệ sắc ký khí đã được áp dụng phổ biến trong việc xác định thành phần khí hòa tan trong dầu máy biến áp
2.3.2.2 Công nghệ quang phổ
Công nghệ quang phổ làm việc dựa trên nguyên lý, một chất sẽ hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển nó thành năng lượng bước
Trang 108 sóng Năng lượng được hấp thụ từ ánh sáng được biến đổi thành năng lượng động lực học của mẫu bởi các quá trình trao đổi năng lượng Điều này dẫn đến việc làm nóng cục bộ, tạo ra các sóng áp Quang phổ bước sóng ánh sáng của một mẫu có thể được ghi lại bằng cách đo lường những bước sóng có độ dài khác nhau Quang phổ này có thể được sử dụng để nhận biết các thành phần hấp thụ của mẫu
2 3 2 3 Các ưu nhược đi m của c ng nghệ GC và PAS
Các ưu điểm và nhược điểm của 2 công nghệ quang phổ và công nghệ sắc ký khí được tóm tắt trong bảng sau:
loại khí hòa tan trong dầu MBA
- Cho kết quả phân tích có độ chính xác
- Thời gian thử nghiệm lâu, nên
số lượng lần thử nghiệm ít hơn
- Cần chuyên gia để theo dõi điều khiển
Quang
phổ
- Có thể sử dụng để thực hiện giám sát
online liên tục
- Có thể phát hiện và phân tích nhiều
loại khí hòa tan trong dầu MBA
- Căn cứ kết quả phân tích có thể xác
định khá chính xác sự cố
- Kết quả đo bị ảnh hưởng bởi
số lượng sóng của bộ lọc ánh sáng và đặc tính hấp thụ của thiết bị
- Độ chính xác bị ảnh hưởng bởi áp suất khí bên ngoài, rung động và nhiệt độ ánh sáng
2.4 Các hạng mục thí nghiệm d u MBA
Hạng mục thí nghiệm dầu là hạng mục rất quan trọng, là cở sở
để phân tích, đánh giá trình trạng bất thường, hư hỏng bên trong MBA Thí nghiệm dầu MBA có các hạng mục sau
2.4.1 Thí nghiệm điện áp chọc thủng dầu
2.4.2 Thí nghiệm tgδ dầu MBA
2.4.3 Ki m tra mầu sắc dầu
2.4.4 Thí nghiệm hàm lượng tạp chất cơ học trong dầu 2.4.5 Thí nghiệm hàm lượng nước trong dầu
2.4.6 Thí nghiệm nhiệt độ chớp cháy dầu
Trang 119
2.4.7 Thí nghiệm hàm lượng axit trong dầu
2.4.8 Thí nghiệm hàm lượng axit - kiềm hoà tan trong dầu MBA
2.4.9 Thí nghiệm kháng xi hoá dầu
2.4.10 Phân tích khí hoà tan trong dầu
2.5 Kết luận
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT MÁY BIẾN ÁP BẰNG CÔNG NGHỆ PH N T CH KH H A TAN TRONG DẦU ON-LINE
CỦA HÃNG GE ĐỐI VỚI MÁY BIẾN ÁP
TRÊN HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3.1 Tổng quan c ng tác giám sát mba trên lưới truyền tải điện Việt Nam
3.2 Các phương pháp giám sát ON-LINE MBA
3.2.1 Giám sát bản th
Là một hệ thống giám sát trực tuyến, toàn diện và thông minh được áp dùng cho MBA và kháng điện Hệ thống có phần mềm được tích hợp các thuật toán tinh vi để phân tích, chẩn đoán các dữ liệu thu được từ các loại cảm biến khác nhau được lắp trên các bộ phận của MBA
Hệ thống cho phép xuất ra báo cáo vận hành, nội dung riêng biệt cho từng MBA, bao gồm: Tải, quá áp, nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, nấc chuyển áp, hệ thống làm mát, tính trạng sứ… và xu hướng các thông số cần giám sát theo dõi
3.2.2 iám sát ph ng điện c c bộ online
Phóng điện cục bộ là hiện tượng phóng điện một phần nhỏ trong vật liệu cách điện của các thiết bị trung và cao thế, là tín hiệu
nhận biết của hư hỏng lớp cách điện Các nguyên nhân tạo ra phóng
điện cục bộ có thể liên quan đến ẩm, các lỗ hổng trong cách điện rắn,
Trang 1210 các bụi kim loại, các bong bóng khí và thậm chí có thể do điện môi bị đánh thủng
Phương pháp giám sát phóng điện cục bộ dùng để chẩn đoán phát hiện hiện tượng phóng điện cục bộ thiết bị trong máy biến áp, từ
đó có biện pháp khắc phục nhanh, giảm đáng kể sự cố hư hỏng thiết bị
và thiệt hại kinh tế do sự cố gây ra
3.2.3 Phương pháp giám sát dầu online
Phương pháp phân tích khí hòa tan trong dầu DGA là phương pháp phổ biến và được ứng dụng rộng rãi để dự báo sự cố có thể xảy
ra đối với máy biến áp Đó là dấu hiệu đầu tiên có thể nhận biết được
hư hỏng cách điện và dầu, quá nhiệt, các điểm nóng phóng điện cục
bộ và hồ quang Kết quả phân tích khí hòa tan trong dầu sẽ cung cấp các thông tin cần thiết trong việc bảo trì và sửa chữa máy biến áp Các khí có liên quan đến lỗi xảy ra, cụ thể là khí: H2, CO2, CO, C2H6, CH4, C2H4, C2H2, được gọi chung là khí chuẩn đoán
Thiết bị giám sát dầu online bao gồm: thiết bị phân tích, hệ thống đường cấp và hồi dầu, cáp quang, bộ biến đổi quang - điện, máy tính laptop và phần mềm giao diện cho người sử dụng khai thác và cài đặt Dầu MBA được tuần hoàn theo đường cấp dầu vào hợp bộ qua bộ lọc tới bộ cảm biến DGA và được phân tích xử lý xác định hàm lượng các khí và hàm lượng nước (ppm)
3 2 4 Kết luận
Từ các phương pháp giám sát online MBA nhận thấy:
- Phương pháp giám sát bản thể MBA: hiện nay trên lưới truyền tải đang trong giai đoạn lắp đặt thử nghiệm một số trạm biến áp từ năm 2019 đến nay chưa đánh giá được hiệu quả sử dụng
- Phương pháp giám sát phóng điện cục bộ: có ưu điểm là xác định tương đối chính xác vị trí phóng điện cục bộ, nhưng với phương pháp này vấn đề nhi u ảnh hướng rất lớn đến kết quả Đối với lưới
Trang 1311 truyền tải phương pháp giám sát phóng điện cục bộ hiện đang sử dụng
để kiểm tra tình trạng MBA ở một số các trường hợp nhất định như: bất thường, sau lắp mới, sau đại tu …, không lắp giám sát online MBA
- Phương pháp giám sát dầu online: cho kết quả khá chính xác, căn cứ trên kết quả này có thể xác định tình trạng bất thường, hư hỏng xảy ra bên trong MBA và phương pháp này đang áp dụng khá rộng rãi trên lưới truyền tải và đã phát huy hiệu quả trong phục vụ cho công tác quản lý vận hành
Từ các phân tích trên đề tài chọn phương pháp giám sát khí hòa tan trong dầu để nghiên cứu chẩn đoán tình trạng máy biến áp đang vận hành tại trạm biến áp 500kV Pleiku
3.3 Hệ thống giám sát d u online của hãng GE tại trạm biến áp 500kV Pleiku
3.3.1 iới thiệu hệ thống giám sát dầu online
Trạm biến áp 500kV Pleiku đang lắp đặt hệ thống online dầu MBA của hãng GE giám sát cho các MBA và kháng điện 500kV: AT1, AT2, AT5, KH502, KH505, KH508, KH592
Thiết bị bao gồm: thiết bị phân tích Multitrans, hệ thống đường cấp và hồi dầu, cáp quang, bộ biến đổi quang - điện, máy tính cá nhân
và phần mềm giao diện cho người sử dụng khai thác và cài đặt
Hệ thống sử dụng phận mềm Transconnect để điều khiển thu
thập, phân tích dữ liệu thông qua các model Transfix, Taptrans, Multitrans, Minitrans Các model này được gọi là “thiết bị phân tích”, được sử dụng để kết nối và có các chức năng:
- Thay đổi các thông số cơ bản của thiết bị, ví dụ như ngưỡng cảnh báo và khoảng phân tích
- Giám sát tình trạng của thiết bị và giải trừ đầu ra của tín hiệu cảnh báo
Trang 1412
- Tải kết quả đo từ thiết bị về máy tính
- Xem và phân tích dữ liệu đã tải về
- Xuất kết quả đo để sử dụng với các công cụ phân tích khác
3.4.2 áy phân tích dầu Transfix
Máy phân tích dầu Transfix như hình 3.2
3.4.3 Nguyên lý phân tích khí hòa tan trong thiết b giám sát dầu online
Hệ thống giám sát dầu online thực hiện phân tích khí hòa tan trong dầu theo nguyên lý sử dụng công nghệ quang phổ Photo-acoustic spectroscopy của GE
3 4 4 Thu thập dữ liệu và phân tích:
- Việc truyền dữ liệu sử dụng công nghệ truyền dẫn quang để kết nối dữ liệu từ các máy giám sát ở bên ngoài vào trong phòng đều khiển, nhằm giảm thiểu các sự cố do nhi u gây ra và đảm bảo tốc độ truyền thông cao nhất có thể
3 4 4 Các phần mềm chuyện d ng của hệ thống phân tích dầu online
Phần mềm sử dụng trong hệ thống giám sát dầu online có các chức năng sau: Kelmandownload, Transconnect, Perception Destop