Công nghệ Nâng cao tuổi thọ máy biến áp điện lực. 

Nâng cao tuổi thọ máy biến áp điện lực.

Để nâng cao tuổi thọ máy biến áp người ta thường khuyến cáo vận hành máy trong các điều kiện dưới danh định. Nhưng trong thực tại , máy biến áp thường cần vận hành cả trong những điều kiện không mong muốn (quá tải, quá áp) vì vậy tuổi thọ chúng thường phải chăng hơn phổ biến so sở hữu tuổi thọ trong những bản thiết kế. 

TUỔI THỌ MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp có cách điện chính là giấy bí quyết điện và dầu. Dầu cách điện bên cạnh tác dụng làm mát còn là chất cách điện chính của máy. Các hiện tượng phát sinh bên trong mỗi máy phản ánh trung bản tính lượng dầu máy biên áp. Đặc biệt lượng nước tăng cao trong dầu sẽ khiến ẩm giấy bí quyết điện cuộn dây, thấm vào vật liệu bí quyết điện và khiến cho giảm cách điện cuộn dây.

Với máy biến áp vận hành đã qua phổ biến năm, khi giấy cách điện đã đến công đoạn cuối của vòng đời thì độ bền cơ nhiệt của bí quyết điện cũng suy giảm. Đồng thời với sự phân hủy dần của phương pháp điện rắn, mật độ tạp chất trong dầu gia tăng, nhiệt độ chớp cháy của dầu máy giảm và tăng khả năng nảy sinh các điểm phóng điện cục bộ trong máy biến áp.

Tuổi thọ của máy biến áp có thể hiểu là tuổi thọ của giấy bí quyết điện. Khi đã vận hành lâu năm tới thời kỳ đại tu, công việc khi đấy cốt yếu là thay thế những bộ phận hư hỏng và sấy khô lại cách điện rắn của cuộn dây. Việc đại máy biến áp không các làm đổi thay tính chất cơ học của giấy cách điện mà còn làm cho giấy cách điện lão hóa sở hữu tốc độ nhanh hơn. Tại các vị trí mà giấy hoặc dầu phương pháp điện bị lão hóa hoặc bị thay đổi thuộc tính cơ lý xuất hiện hiện tượng vi phóng điện thường được gọi là phóng điện cục bộ. Nếu với đa dạng điểm như vậy, chúng sẽ tạo thành chuỗi, thành nhánh. Theo thời gian, những điểm và các nhánh này sẽ lan rộng và phát triển, biên độ mẫu và áp lớn dần lên đến một ngưỡng nào đấy sẽ dẫn tới cháy nổ máy biến áp.

Tóm lại, lão hóa máy biến áp mang thể định nghĩa và sự suy giảm của cách điện máy, hay nói theo một phương pháp khác thì tuổi thọ của máy biến áp phụ thuộc vào số lượng điểm phát sinh phóng điện cục bộ và biên độ phóng điện cục bộ trong máy.

Để nâng cao tuổi thọ máy biến áp người ta thường khuyến cáo vận hành máy trong những điều kiện quy định. Nhưng trong thực tế, máy thường cần vận hành cả trong những điều kiện không mong muốn (quá tải, quá áp) do vậy tuổi thọ chúng thường thấp hơn so với tuổi thọ thiết kế.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu triển khai nhiều công nghệ mới giúp máy biến áp vận hành được lâu dài. Một trong những kỹ thuật đấy là dùng khoa học cực kỳ cao tần (UHF) để theo dõi và phát hiện các điểm phóng điện cục bộ mới phát sinh. Công nghệ UHF vững mạnh rất nhanh và được vận dụng nhiều giúp đảm bảo những trang bị điện, đặc thù là máy biến áp, vận hành an toàn, với độ tin cậy cao và tăng tuổi thọ vận hành.

II. CÔNG NGHỆ PD SỬ DỤNG TẦN SỐ UHF

Phóng điện cục bộ (partial discharge) là hiện tượng đánh thủng điện môi cục bộ của một phần nhỏ trong hệ thống cách điện rắn hoặc lỏng dưới tác dụng của ứng suất điện áp cao, chỉ nối tắt 1 phần giữa những điện cực. Trong thời gian xuất hiện phóng điện cục bộ, năng lượng tiêu tan tại chỗ và thay đổi kiểu mẫu những tín hiệu cũng như các xung dòng điện. Điện áp rơi qua các điện cực, xuất hiện những bức xạ điện từ, các tín hiệu quang, năng lượng âm thanh.

Sự cố cháy nổ máy biến áp lực bao giờ cũng cực kỳ trầm trọng, gây thiệt hại to về kinh tế. Máy biến áp điện áp càng cao thì liên quan của sự cố càng trầm trọng.

Qua phân tách và thực tế chứng minh tất cả những sự cố cháy nổ máy biến áp đều nảy sinh từ những phóng điện cục bộ hình thành và vững mạnh trong 1 thời gian ko nhỏ bên trong máy, mà người quản lý không sở hữu đủ công cụ và thiết bị để phát hiện và kiểm soát những phóng điện này. Với những trang bị kiểm tra phóng điện cục bộ (sensor PD), người quản lý sở hữu thể phần nào hiểu rõ được bên trong máy biến áp đang vận hành mang phát sinh phóng điện cục bộ hay không.

Hiện nay trên thế giới, những vật dụng kiểm tra phóng điện cục bộ trong máy biến áp được cung ứng theo các nguyên lý khác nhau, dựa vào các cách cơ bản sau:

a. Sử dụng những sensor PD điện (electrical PD sensor) lắp cố định vào chân sứ .

b. Sử dụng những sensor PD âm tần (acoustic PD sensor) lắp đặt bên bên cạnh vỏ săng hoặc kiểu ống van lắp qua những van liên thông sở hữu dầu.

c. Sử dụng những sensor PD cực kỳ cao tần (UHF) lắp đặt qua các cửa sổ thành máy hoặc kiểu ống lắp đặt qua các van liên thông mang dầu.

Trong bài viết này thể hiện kỹ thuật phát hiện phóng điện cục bộ dùng tần số vô cùng cao.

III. CÔNG NGHỆ UHF PD CỦA QUALITROL

Phương pháp phát hiện phóng điện cục bộ tiêu dùng tần số rất cao được rộng rãi hãng sử dụng, nhưng thân thiện và hoàn thiện hơn cả là những sản phẩm phát hiện phóng điện cục bộ của Qualitrol.

Công nghệ UHF là bí quyết tiêu dùng những sóng rất cao tần (ultra-high frequency – UHF) sở hữu dải sóng 0,3-3 GHz để tìm kiếm và phát hiện phóng điện cục bộ (PD) trong máy biến áp. Các sensor UHF với chức năng thu sóng điện từ tần số vô cùng cao phát ra bên trong săng  máy. Bởi vậy việc lắp sensor UHF phải được giải quyết ngay tại nhà máy sản xuất máy biến áp. Thùng máy biến áp nên khoét sẵn cửa sổ có kích thước ưng ý theo tiêu chuẩn. Sensor được lắp lên những cửa sổ đó. Sensor không tiếp xúc trực tiếp sở hữu dầu trong mà được ngăn cách bằng tấm cách điện. Sensor được lắp ở bên bên cạnh hòm máy biến áp, việc tháo hoặc lắp sensor không liên quan đến chất lượng dầu bên trong thùng máy.

Việc xác định vị trí lắp đặt sensor và số lượng sensor trong máy biến áp sẽ do các kỹ sư tính toán và bố trí. Thông thường một biến áp cần có không dưới 4 sensor. Số lượng sensor như vậy sẽ giúp xác định tọa độ điểm nảy sinh PD dễ dàng và chuẩn xác hơn. Ngoài các sensor kiểu cửa sổ lắp một mực trên thành (hoặc nắp) máy, hãng Qualitrol còn với thêm hai dạng sensor khác:

• Sensor kiểu đầu dò , được lắp đặt qua cửa van đường ống. Đầu dò xúc tiếp trực tiếp sở hữu dầu bên trong máy.

• Sensor bên trong , được lắp nhất định qua những cửa sổ của thùng máy, nhưng xúc tiếp trực tiếp sở hữu dầu bên trong thùng máy biến áp.

Việc lựa tìm kiểu mẫu và số lượng sensor tùy thuộc vào cấu tạo của máy biến áp nhưng cần đảm bảo tính kinh tế và độ tin cậy.

Các tín hiệu UHF mà hệ thống các sensor thu được được truyền đến tủ điều khiển trọng điểm DCU, qua đường truyền tới máy tính PC lưu giữ dữ liệu và diễn tả những dạng sóng trên màn hình. Qua hệ thống đường truyền kết nối qua những server với thể ghép nối mang những đồ vật khác đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61850, qua khối điều khiển nguồn kết nối với hệ thống SCADA… Với những sensor được sắp xếp tại hơn 3 vị trí trên máy biến áp có thể định vị được hơi chuẩn xác điểm nguồn nảy sinh phóng điện cục bộ (PD) bên trong máy.
Sensor UHF có khả năng thu tín hiệu rất cao tần từ các điểm nguồn PD bên trong máy có độ nhạy 5pC. Các sensor của Qualitrol chỉ thu tín hiệu siêu cao tần trong dải 0,2-1,8 GHz, mỗi sensor sẽ được mặc định bằng một màu nhất quyết tương ứng có màu của đường diễn tả dạng sóng mà nó thu được. Tủ điều khiển trọng điểm sở hữu thể lưu giữ dữ liệu đến 5 năm, xử lý phân tích những tín hiệu, đưa ra những cảnh báo hoặc lệnh cắt máy cắt tổng của máy biến áp tùy theo yêu cầu của người sử dụng.

Trên màn hình máy tính, các tín hiệu PD thu được từ mỗi sensor sẽ với trị số biên độ và dạng xung khác nhau tùy thuộc vào khoảng cách đến điểm nguồn nảy sinh PD. Với công nghệ UHF của Qualitrol, những tín hiệu nhiễu ko buộc phải từ phóng điện cục bộ sẽ ko được sensor thu nhận vì đã bị các bộ lọc nhiễu chiếc bỏ. Đối với các trang bị phát hiện PD tiêu dùng kỹ thuật âm tần, tín hiệu xung nhiễu vào sensor là cực kỳ nhiều, vì vậy người tiêu dùng nên có chuyên môn sâu, kinh nghiệm đọc đồ thị và sở hữu khả năng phán đoán mới có thể xác định được chính xác tín hiệu PD. Còn đối sở hữu kỹ thuật UHF PD, việc xác định được tín hiệu PD đơn thuần hơn rất nhiều.

Sử dụng phần mềm PDM chạy trên nền Window XP và phần mềm xác định vị trí điểm PD đòi hỏi cần sở hữu ít ra 4 sensor: một sensor khiến tham khảo, 3 sensor còn lại đáp ứng sự thay đổi những tín hiệu đầu vào của thuật toán định vị điểm phát sinh PD. Người dùng buộc phải nạp những dữ liệu đầu vào (kích thước ba chiều của vỏ máy biến áp, khoảng cách giữa những sensor, các thông số của lõi, mạch từ, cuộn dây MBA, v.v.), thuật toán tự tính ra điểm PD mang sai số 0,1m. Công nghệ UHF PD cũng được áp dụng nhiều cho những trang bị khác như cuộn kháng dầu, tủ GIS, trạm GIS, cáp lực, v.v.

KẾT LUẬN

Đây là 1 kỹ thuật mới tiên tiến, chuyên dụng hữu hiệu cho việc quản lý vận hành Máy biến áp, viện trợ và thay thế con người trong việc quản lý vận hành máy, đảm bảo an toàn và tin cậy hơn. Đặc biệt đối có các trạm ko người trực, đây là giải pháp tích cực và một thể ích cần thiết cho việc giám sát tình trạng trang bị từ xa. Khuyến nghị EVN phê chuẩn ứng dụng công nghệ mới này để sở hữu các quy định phù hợp trong khâu kiểu dáng và sản xuất máy biến áp. Nên chăng bắt buộc bổ sung thiết bị đánh giá PD như 1 đặc tính khoa học.

Bài viết tham khảo : Biện pháp kéo dài tuổi thọ máy biến áp.