PHẦN 1: Chẩn đoán cách điện chuyên sâu phổ điện mơi Tóm tắt: Bài báo thảo luận so sánh Phổ điện môi theo miền thời gian tần số với phép đo điện môi truyền thống Hệ số tổn hao tần số công nghiệp Chỉ số phân cực Đánh giá tình trạng cách điện giấy dầu Máy biến áp, đặc biệt hàm lượng ẩm, ngày trở nên quan trọng cho Máy biến áp vận hành lâu năm kiểm soát chất lượng cho Máy biến áp nhà máy Sự đòi hỏi kỹ thuật chẩn đốn tinh vi, tin cậy, xác dễ sử dụng làm nên phát triển phương pháp Đáp ứng điện môi Phương pháp đầu tiên, gọi Phương pháp điện áp hồi phục (2) (RVM) lỗi thời Các phương pháp mới, phương pháp Dòng điện phân cực/khử phân cực (3)(PDC) Phổ miền tần số (4) (FDS), chứng minh chúng thích hợp chẩn đoán máy biến áp sử dụng rộng rãi Bài viết mô tả chi tiết giải thích phép đo Đáp ứng điện mơi miền tần số Đặc biệt tần số thấp phản ánh hàm lượng nước, nên đo lường chúng quan trọng để phân tích liệu xác Bên cạnh quét tần số, đáp ứng điện môi với quét điện áp kiểm tra thảo luận qua thực nghiệm Bài báo đặc biệt trọng so sánh phương pháp Phổ tần số thời với kỹ thuật đo truyền thống Thí nghiệm hệ số tổn hao điện môi tần số công nghiệp hay 0.1 Hz, hệ số hấp thụ điện môi số phân cực Các phương pháp truyền thống bị hạn chế khoảng thời gian dải tần số giới hạn, lý cản trở phân biệt đặc tính điện mơi cụ thể Ví dụ, xuất tổn hao gia tăng, phân biệt cách điện dầu hay cách điện giấy Những trường hợp đo máy biến áp Phổ điện môi minh chứng ưu điểm phân tích dải tần số rộng Giới thiệu Các Thí nghiệm cách điện Máy biến áp lực phần tử đắt tiền hệ thống điện, để kết nối lượng điện từ nguồn điện đến nơi sử dụng Hiện có 03 hệ số tác động mạnh lên chúng bao gồm: Nhu cầu tăng cao lượng điện, tuổi trung bình máy biến áp tăng sách bảo dưỡng bắt buộc phải thay đổi sức ép giá thành thị trường điện tự Ngành điện cố gắng tạm ngừng đầu tư vào thiết bị chuyển bảo dưỡng theo thời gian sang kế hoạch bảo dưỡng theo tình trạng thiết bị (5) (CBM) Để thực chiến lược này, nhu cầu cho phương pháp chẩn đoán tăng cao – phương pháp có khả đánh giá cách xác tình trạng thiết bị Vấn đề tuổi thọ máy biến áp giới, Tại tất nước phát triển, phần lớn tỷ lệ máy biến áp gần đạt tuổi thọ thiết kế Ví dụ Hoa Kỳ, tuổi thọ trung bình máy biến áp lớn 35 năm, tuổi thọ thiết kế 40-50 năm Một tác giả kết luận: “Dữ liệu 110.000 máy biến áp lớn lắp đặt Hoa Kỳ, có tới 2% hỏng năm nay, nghĩa 2200 máy… đơn vị cần giải pháp chất lượng, tin cậy, phải bảo trì để cung cấp thơng tin kịp thời chất lượng máy biến áp” Sự tiết kiệm kinh tế chứng thực tuyên bố phản ánh xu hướng tồn giới Tại Đức điều tra gần cho thấy độ tuổi trung bình máy biến áp 110 kV 31 năm, máy 220 kV 34 năm máy 380 kV 30 năm Bảng minh họa cố máy biến áp theo cấp điện áp, gây hệ thống phụ trợ phụ thuộc vào thời gian vận hành Điều quan trọng để biết cách xác tỉ lệ lỗi thiết bị để phát triển qui trình chẩn đốn thích hợp Hình 1: Sự cố máy biến áp Phân loại theo cấp điện áp vị trí phần tử (hình trái) đồ thị theo thời gian vận hành (hình phải) Cột Tần suất cố liên quan với khoảng tin cậy 90% Các thí nghiệm cách điện cho phép xác định hư hỏng tiềm ẩn phần tử hoạt động, chủ yếu hệ thống cách điện sứ Bởi vậy, nhà nghiên cứu nhiều thập niên tìm kiếm phương pháp phân tích tình trạng mức độ lão hóa hệ thống cách điện Hệ số tổn hao (6) hay hệ số công suất sử dụng nhiều thập niên để đánh giá tổn hao vật liệu cách điện Hình minh họa mạch điện tương đương cho tổn hao vật liệu cách điện sơ đồ vec tơ tương ứng Mọi vật liệu cách điện rắn hay lỏng coi điện dung C, đại diện cho hoạt động lý tưởng vật liệu cách điện, điện trở R, đại diện tổn hao điện Hệ số tổn hao tanδ cho biết chất lượng vật liệu cách điện, tính tỉ số dòng điện trở I R dòng điện dung IC Hệ số công suất cosin tỉ số dòng điện trở I R dòng điện tổng I Đối với góc nhỏ, ta thấy hệ số tổn hao hệ số công suất gần Hình 2: Mạch điện tương đương cho vật liệu cách điện sơ đồ vectơ tương ứng Trong thí nghiệm truyền thống hệ số cơng suất, hệ số tổn hao số phân cực đo điểm vùng tần số hẹp, phương pháp Phổ điện mơi kiểm sốt thơng tin dải tần số rộng cho phép phân biệt tác động khác thơng tin xác tình trạng vật liệu Bài báo mô tả hiểu biết đặc điểm phụ thuộc vào tần số điện áp cách điện giấy-dầu; sau liệt kê phương pháp đo thời với ưu điểm cụ thể so sánh chúng trường hợp thực tế Phần 2: Chẩn đoán cách điện chun sâu phổ điện mơi Chú thích: (1) Phổ điện mơi (Dielectric Spectroscopy): Các đặc tính điện môi, đáp ứng điện môi (thể thuộc tính vật lý đó) miền tần số (frequency domain) Một thơng số miền tần số chuyển đổi sang miền thời gian (time domain) ngược lại thuật tốn Ví dụ khai triển chuỗi Fourier (2) RVM (Recovery Voltage Measurement ): Phép đo phục hồi điện áp dùng để nghiên cứu trình phân cực chậm vật liệu cách điện Bằng cách đặt điện áp chiều nạp vào cách điện sau ngắt nguồn để đo điện áp hồi phục theo thời gian (3) PDC (Polarization and Depolarization Currents): Dòng phân cực khử phân cực, đo cách đặt nguồn chiều vào vật liệu cách điện để đo dịng điện phân cực, sau ngắt nguồn đo dòng khử phân cực theo thời gian Phép đo cho kết nhanh tần số thấp (