BÁO cáo bài tập lớn CHUẨN đoán sự cố MBA DÙNG PHÂN TÍCH KHÍ hòa TAN TRONG dầu MBA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CHUẨN ĐỐN SỰ CỐ MBA DÙNG PHÂN TÍCH KHÍ HỊA TAN TRONG DẦU MBA Đỗ Văn Tú Tu.dv174315@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Thiết bị Điện- Điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Sơn Chữ ký GVHD Bộ môn: Viện: Thiết bị Điện- Điện tử Điện HÀ NỘI, 02/2022 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KHÍ HỊA TAN TRONG DẦU MBA ĐIỆN LỰC 1.1 Các lỗi tiềm ẩn máy biến áp Phóng điện cục (PD – Partial Discharge) Phóng điện lượng thấp (phát tia lửa) Phóng điện lượng cao (hồ quang) Quá nhiệt (Thermal Fault) 1.2 Một số phương pháp sử dụng chẩn đoán lỗi MBA Phương pháp tam giác Duval Phương pháp tỉ số Doernenburg Phương pháp tỉ số Roger CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TAM GIÁC DUVAL CHẨN ĐOÁN LỖI TRÊN MATLAB 2.1 Mô tả 2.2 Code Matlab 2.3 Kết chạy với liệu dga_data_240.txt CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP MẠNG NEURAL NETWORK CHẨN ĐOÁN LỖI TRÊN MATLAB 3.1 Giới thiệu chung mạng noron nhân tạo (ANN) 3.2 Mô tả 3.3 Xây dựng mạng Neural Network 3.4 Code Matlab 10 3.5 Kết chạy với liệu dga_data_240.txt 11 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Tam giác Duval DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân loại lỗi tam giác Duval Bảng 1.2: Phân loại lỗi theo tỉ số Doernenburg Bảng 1.3: Phân loại lỗi theo tỉ số Roger Bảng 2.1 : Kết tam giác Duval Bảng 3.1: Kết kiểm tra mạng neural nhân tạo 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KHÍ HỊA TAN TRONG DẦU MBA ĐIỆN LỰC Phương pháp DGA nhằm mục đích sớm phát nhiệt cục bộ, phóng điện… Từ kết phân tích lượng khí hịa tan có dầu máy biến áp, ta chẩn đoán dạng hư hỏng máy biến áp DGA phát lỗi mà khơng cần phải ngắt nguồn điện MBA, gọi phương pháp “online” hay trực tuyến DGA bao gồm phương pháp khí chính, tổng khí cháy hịa tan, tỉ số Dornemburg, tỉ số Rogers, tam giác Duval, tỉ lệ IEC - 599 Chúng sử dụng để phân tích nhiễm bẩn khí dầu cách điện MBA Ngồi ra, chúng xác định loại lỗi nhiệt cục bộ, phóng điện hồ quang, phóng điện cục nguyên nhân gây lỗi ứng suất nhiệt, điện, tải, xuống cấp vật liệu cách điện dầu MBA Dưới tác dụng điện nhiệt, phần tử hydro – carbon (H – C) khoáng dầu bị phân hủy thành dạng hydrogen liên kết H – C, Các liên kết kết hợp với tạo khí hydrogen (H2), methane (CH4), ethane (C2H6), ethylene (C2H4), acetylene (C2H2), CO CO2 Lượng khí chất khí riêng biệt phụ thuộc vào nhiệt độ lân cận điểm chịu tác dụng Các lỗi tiềm ẩn máy biến áp Các lỗi tiềm ẩn MBA phân loại thành dạng sau: hồ quang điện, vầng quang điện, phóng điện cục bộ, nhiệt xenlulo, nhiệt dầu Mức lượng cố gây xếp theo thứ tự từ cao đến thấp sau: Hồ quang → Quá nhiệt → Vầng quang 1.1 Phóng điện cục (PD – Partial Discharge) Hiện tượng PD - Phóng điện cục (Partial Discharge) tượng phóng điện phần nhỏ vật liệu cách điện thiết bị trung cao PD kết phá huỷ điện hình thành có khe hở khơng khí bên lớp cách điện Theo hiệp hội phòng chống cháy nổ (NFFA 70B), nguyên nhân cố điện thiết bị điện trung cao hư hỏng lớp cách điện Trong thiết bị trung cao thế, PD tín hiệu nhận biết hư hỏng lớp cách điện Khơng tượng phóng điện vầng quang (Corona Discharge) nhận biết bên ngồi vật liệu cách điện, thì phóng điện cục xảy bên nhận Phóng điện cục xảy cách điện chất khí, lỏng rắn Nó thường xảy bên bóng khí, khoảng hở cách điện cách điện epoxy hay bong bóng khí dầu máy biến áp Phóng điện cục thời gian dài dẫn đến hao mịn cách điện cuối gây tượng chạm chập bên cách điện Phóng điện lượng thấp (phát tia lửa) Phóng điện lượng thấp xảy dầu giấy cách điện, biểu lỗ thủng carbon hóa lớn (lỗ kim), carbon hóa (cháy thành than) bề mặt giấy cách điện hay xuất hạt carbon dầu máy biến áp Phóng điện lượng cao (hồ quang) Phóng điện lượng cao xảy dầu giấy cách điện, biểu bị phá hủy, carbon hóa giấy cách điện, hay nóng chảy kim loại cực phóng điện xuất lượng lớn carbon dầu Trong số trường hợp, thiết ngừng hoạt động có dịng điện lớn chạy qua Quá nhiệt (Thermal Fault) • Quá nhiệt loại (T1) Xảy nhiệt độ 300°C, làm cho giấy cách điện chuyển sang màu nâu • Quá nhiệt loại (T2) Xảy nhiệt độ 300°C 700°C, làm carbon hóa giấy cách điện hình thành hạt carbon dầu • Q nhiệt loại (T3) Xả nhiệt độ 700°C, hình thành lượng lớn carbon dầu, chuyển sang màu kim loại (ở 800°C) làm nóng chảy kim loại (ở 1000°C) 1.2 Một số phương pháp sử dụng chẩn đốn lỗi MBA Khi thực phân tích, người ta thực đo đạc đánh giá số liệu nồng độ khí H2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO, CO2 đơn vị ppm (parts per milion) Phương pháp tam giác Duval Phương pháp sử dụng thơng số ba khí CH4, C2H2, C2H4, thực tính tốn tỉ số phần trăm khí tổng ba khí sau: %CH = CH CH + C2 H + C2 H %C2 H = C2 H CH + C2 H + C2 H %C2 H = C2 H CH + C2 H + C2 H Đối chiếu với tam giác Duval ta thu lỗi máy biến áp sau: Hình 1.1: Tam giác Duval Trong tam giác Duval có miền tương ứng với loại lỗi sau: Loại lỗi Ký hiệu Code PD Phóng điện cục D1 Phóng điện lượng thấp D2 Phóng điện lượng cao T1 Lỗi nhiệt 300oC T2 Lỗi nhiệt từ 300oC – 700oC T3 Lỗi nhiệt 700oC Bảng 1.1: Phân loại lỗi tam giác Duval Phương pháp tỉ số Doernenburg Phương pháp tỉ số Doernenburg phân loại lỗi máy biến áp thông qua khí H2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6: Bước 1: tính tỉ số khí x1 = CH CH CH CH ; x2 = 2 ; x3 = 2 ; x4 = C2 H C2 H C2 H H2 Bước 2: thu hẹp giá trị tỉ số y1 = log10 ( x1 ) , y2 = log10 ( x2 ) , y3 = log10 ( x3 ) , y4 = log10 ( x4 ) Bước 3: chuẩn hóa giá trị từ 0-1 z1 = y2 − ( y2 ) y1 − ( y1 ) y3 − ( y3 ) ; z2 = ; z3 = ; max ( y1 ) − ( y1 ) max ( y3 ) − ( y3 ) max ( y2 ) − ( y2 ) z4 = y4 − ( y4 ) max ( y4 ) − ( y4 ) Bước 4: đối chiếu với bảng phân loại mã lỗi (bao gồm lỗi: nhiệt, phóng điện cục PD hồ quang) Z1 >1 0.3 0.1-1