Nghiên cứu đánh giá tác động của môi trường đối với cách điện cuộn dây và các biện pháp nâng cao tuổi thọ máy biến áp lực trong hệ thống điện việt nam

TRẦN QUANG KHÁNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN QUANG KHÁNH CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CÁCH ĐIỆN CUỘN DÂY VÀ CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO TUỔI THỌ MÁY BIẾN ÁP LỰC TRONG HTĐ VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN KHÓA: 2012B Hà Nội – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN QUANG KHÁNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CÁCH ĐIỆN CUỘN DÂY VÀ CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO TUỔI THỌ MÁY BIẾN ÁP LỰC TRONG HTĐ VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG Hà Nội – 2014   MỤC LỤC Trang  Trang phụ bìa  Lời cam đoan   4  Danh mục các hình vẽ   5  Danh mục các bảng  . 7  MỞ ĐẦU   8  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG NHỮNG TÁC ĐỘNG VÀ ẢNH  HƯỞNG  CỦA  MÔI  TRƯỜNG  NHIỆT  ĐỚI  ĐẾN  QUÁ  TRÌNH  VẬN  HÀNH  MÁY BIẾN ÁP LỰC Ở MIỀN BẮC TRONG HTĐ VIỆT NAM   11  1.1. Đặt vấn đề   11  1.2. Tác động trực tiếp của môi trường nhiệt đới   13  1.2.1. Tác động của bức xạ mặt trời  . 13  1.2.2. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí  . 13  1.2.3. Ảnh hưởng của khí hậu   13  1.2.4. Quá trình lão hóa cách điện   14  1.3. Các phương thức truyền nhiệt  . 16  1.3.1. Quá trình dẫn nhiệt   17  1.3.2. Quá trình đối lưu   20  1.3.3. Quá trình bức xạ   25  1.4. Quá trình tăng nhiệt trong máy biến áp   28  1.5. KẾT LUẬN   33  CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG NHỮNG ẢNH HƯỞNG CÓ HẠI CỦA  MÔI  TRƯỜNG  NHIỆT  ĐỚI  LÀM  SUY  GIẢM  CÁCH  ĐIỆN  CUỘN  DÂY  TRONG  QUÁ  TRÌNH  VẬN  HÀNH  VÀ  KHẢ  NĂNG  MANG  TẢI  CỦA  CÁC  MÁY BIẾN ÁP LỰC   34  2.1. Quy luật già cỗi cách điện  . 34  2.2. Khả năng mang tải của MBA   37  2.3. Khả năng quá tải cho phép của MBA   38  1      2.3.1. Quá tải bình thường   39  2.3.2. Quá tải sự cố   45  2.3.3. Ngắn mạch khi đang mang tải   45  2.4. Kết luận   47  CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT MÁY BIẾN ÁP   48  3.1. Lý thuyết chung về chế độ nhiệt máy biến áp.   48  3.2. Các đặc trưng nhiệt của máy biến áp.   50  3.3. Đơn giản hóa các đặc trưng nhiệt trong máy biến áp  . 50  3.4. Các công thức tính nhiệt độ ổn định   51  3.4.1. Độ tăng nhiệt độ dầu bề mặt với phụ tải bất kỳ   51  3.4.2. Độ tăng nhiệt độ dầu trung bình   52  3.4.3. Gradient nhiệt độ cuộn dây   53  3.4.4. Hằng số thời gian nhiệt độ của MBA với điều kiện phụ tải không đổi.  . 54  3.5. Các công thức tính nhiệt độ tức thời  . 54  3.5.1. Hiệu ứng tăng nhiệt độ đơn giản với việc thay đổi phụ tải MBA   54  3.5.2. Hằng số thời gian nhiệt độ của máy biến áp với các điều kiện phát nóng giữa  các mức tải khác nhau   55  3.5.3. Độ tăng nhiệt độ dầu bề mặt với các điều kiện phụ tải thay đổi   56  3.6. Chế độ nhiệt của máy biến áp  . 56  3.7. Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây MBA trong trạng thái xác lập khi phụ tải  khác định mức  . 58  3.8. Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong quá trình quá độ  60  3.9. Chế độ nhiệt của MBA khi đồ thị phụ tải hình bậc thang   62  3.9.1. Đồ thị phụ tải hai bậc   62  3.9.2. Đồ thị phụ tải nhiều bậc  . 63  3.10. Kết luận   64  CHƯƠNG  4:  MỘT  SỐ  GIẢI  PHÁP  KHẮC  PHỤC  NHỮNG  ẢNH  HƯỞNG  CÓ  HẠI CỦA MÔI TRƯỜNG NHIỆT ĐỚI VÀ HIỆN TƯỢNG QUÁ NHIỆT TRONG  MBA NHẰM NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA MBA LỰC   65  2      4.1. Tổng quan . 65  4.2. Những yêu cầu chung để kéo dài thời gian vận hành MBA   66  4.2.1. Độ bền điện  . 66  4.2.2. Độ bền nhiệt   66  4.2.3. Độ bền lực điện động   67  4.3. Quá trình xuống cấp của dầu cách điện   68  4.3.1. Ảnh hưởng của ôxy hóa trong dầu cách điện   68  4.3.2. Hàm lượng ẩm trong dầu cách điện   69  4.3.3. Phân tích khí nhiên liệu trong dầu cách điện   70  4.4. Giải pháp bảo vệ cách điện, chống lão hóa  71  4.5. Giải pháp bảo dưỡng và kiểm tra thử nghiệm   73  4.5.1. Lợi ích của công việc bảo dưỡng dự phòng và kiểm tra thử nghiệm   75  4.5.2. Những yếu tố chính trong công tác bảo dưỡng và kiểm tra thử nghiệm   76  4.5.3.  Phân  tích  sơ  bộ  nguyên  nhân  xuống  cấp  hư  hỏng  thiết  bị  để  tìm  biện  pháp  khắc phục.   77  4.5.4. Bảo dưỡng đặt trọng tâm vào nâng cao độ tin cậy của thiết bị   78  4.5.5. Xây dựng kế hoạch bảo dưỡng dự phòng và kiểm tra thử nghiệm   79  4.5.6. Bảo dưỡng dự phòng và kiểm tra thử nghiệm tổng thể máy biến áp   79  4.6. Những giải pháp khắc phục khi MBA bị quá nhiệt  84  4.6.1. Khi MBA bị quá nhiệt do quá tải  . 84  4.6.2. Khi MBA quá nhiệt do nhiệt độ môi trường quá cao.   85  4.6.3. Khi MBA quá nhiệt do mức dầu quá thấp.   85  4.6.4. Khi MBA quá nhiệt do sự đối lưu của dầu kém.   86  4.6.5. Khi trong MBA có các mạch vòng ngắn mạch.   86  4.7. KẾT LUẬN   89  KẾT LUẬN   91  TÀI LIỆU THAM KHẢO   93  PHỤ LỤC 1   95  PHỤ LỤC 2  . 101  3      LỜI CAM ĐOAN   Tôi xin cam đoan, những vấn đề được trình bày trong luận văn này là nghiên  cứu của riêng cá nhân tôi, các kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa  được công bố trong bất kỳ một tài liệu nào. Có tham khảo một số tài liệu và bài báo  của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Tôi xin chịu hoàn toàn trách  nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.                                      Trần Quang Khánh  Tác giả      4      DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Truyền nhiệt của vật thể     Hình 1.2: Dẫn nhiệt của vật thể có nhiều lớp 17 Hình 1.3: Dẫn nhiệt ở vật thể một lớp, từ lớp này trích ra  18 khối lăng trụ như ở hình 1.1 và 1.2  18 Hình 1.4: Phân bố nhiệt trong vật thể là nguồn nhiệt  20 Hình 1.5: Phân bố độ chênh nhiệt độ tốc độ hoạt động làm mát gần vật thể  21 khi có dòng chảy  21 Hình  1.6:  Quan  hệ  giữa hệ  số  đặc  trưng  cho  truyền  nhiệt    bức xạ  abx  và  độ  chênh  nhiệt độ trung bình q giữa môi trường và vật gia nhiệt  27 Hình 1.7: Phân bố nhiệt độ bề mặt dây quấn và dầu so với môi trường dọc chiều cao  MBA. Đường 1.Tăng nhiệt của dầu; Đường 2.Tăng nhiệt bề mặt dây quấn  28 Hình 1.8: Tăng nhiệt độ MBA khi làm mát tự nhiên bằng dầu  29 Hình 1.9: a. Đường phát nóng và đường làm mát 2, T= hằng số;  32 b. Đường phát nóng 1 khi nhiệt độ ban đầu của vật thể là 1  32 Hình 2.1: Sự phụ thuộc của tuổi thọ tương đối và sự hao mòn cách điện tương đối  của MBA vào nhiệt độ cuộn dây  36 Hình 2.2: Thời gian làm việc ở nhiệt độ điểm nóng ứng với 980C  40 Hình 2.3: Công suất làm việc liên tục theo nhiệt độ môi trường xung quanh  41 Hình 2.4: Biểu đồ phụ tải và sự phát nóng của MBA  41 Hình 2.5: a. Hệ số quá tải K2 của MBA làm mát ONAN, ONAF;  42 b. Hệ số quá tải K2 của MBA làm mát OFAF, OFWF  42 Hình 2.6: Đồ thị phụ tải của MBA  43 Hình 3.1: Biểu đồ nhiệt độ của MBA  50 Hình 3.2: Biểu đồ tăng nhiệt độ đơn giản  51 Hình 3.3: Mô tả đơn giản về hiệu ứng nhiệt trong MBA với tải thay đổi  55 Hình 3.4: Sự phân bố nhiệt độ từ cuộn dây đến không khí của MBA dầu  56 Hình 3.5: a. Phân bố nhiệt độ theo chiều cao của MBA dầu  58 5      Hình 3.6: Sự phụ thuộc độ tăng nhiệt độ của dầu so với nhiệt độ của môi trường làm  mát cũng như độ tăng nhiệt độ của cuộn dây so với nhiệt độ của dầu vào phụ tải ở  chế độ xác lập.  60 Hình 3.7: Độ tăng nhiệt độ của dầu  và cuộn  dây so với  môi trường làm  mát trong  quá trình quá độ ứng với đồ thị phụ tải:a. hai bậc; b. nhiều bậc  63 Hình 4.1: Lượng nước hòa tan cực đại trong dầu theo nhiệt độ  69 Hình 4.2: Bình dãn dầu  72       6      DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Hệ số độ bền cách điện ở từng độ cao khác nhau [3].  14 Bảng 1.2: Các cấp cách điện so với nhiệt độ giới hạn  14 Bảng 1.4: Thông số về nhiệt của vật liệu chế tạo máy biến áp  18 Bảng 1.5: Thống kê các giá trị qk và αk đối lưu tự nhiên,  22 Bảng 1.6: Thống kê hệ số bức xạ tương đối v của một số vật liệu  25 Bảng 1.7: Hệ số đặc trưng truyền nhiệt bức xạ (v = 0,87)  26 Bảng 2.1: Hằng số thời gian của MBA và nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát   44 Bảng 2.2. Các giá trị cực đại cho phép của nhiệt độ trung bình t1 của cuộn dây sau  khi ngắn mạch (TCVN 6306-5-1997 và IEC 76-5-1994).  45 Bảng 2.3. Thời gian kéo dài ngắn mạch cho phép theo tiêu chuẩn Ba Lan, Đức,  46 Liên Xô (cũ) và Việt Nam, tính theo giây.  46 Bảng 3.1: Độ tăng nhiệt độ cho phép phụ thuộc vào cấp cách điện sử dụng.  49 Bảng 3.2: Các MBA có hệ thống làm mát đang vận hành ở Việt Nam.  58 Bảng 3.3: Hằng số  phụ thuộc vào công suất và hệ thống làm mát  62 Bảng 4.1: Bội số dòng điện ngắn mạch và thời gian ngắn mạch  67 cho phép của MBA trong un  67 Bảng 4.2: Các đặc tính của dầu cách điện  68 Bảng 4.3: Hàm lượng ẩm cực đại cho phép trong dầu  69 Bảng 4.4: Chương trình kiểm tra tổng thể MBA  81   7      thời gian ngắn rồi cắt điện và sờ cuộn dây xem có chỗ nào trên cuộn dây có nhiệt độ  không bình thường không (hoặc khói).    Tiến  hành  thí  nghiệm  ngắn  mạch,  so  sánh  điện  áp  ngắn  mạch,  dòng  điện  ngắn mạch của các pha với nhau. Pha nào có dòng ngắn mạch lớn và điện áp ngắn  mạch nhỏ là pha có vòng dây ngắn mạch.    Đo điện trở các pha bằng dòng điện một chiều, pha nào có điện trở nhỏ hơn  là pha có vòng dây ngắn mạch.    Dùng thiết bị chuyên dùng để phát hiện các vòng dây bị chập.    Kiểm  tra  tình  trạng  làm  việc  của  các  thiết  bị  làm  mát.  Động  tác  này  được  thực hiện ngay khi phát hiện thấy MBA bị quá nhiệt mà chưa cần biết vì lý do gì.    4.6.5.4 Khi MBA bị ngắn mạch pha    Khi MBA bị ngắn mạch giữa các pha thì tất cả các rơ le đều tác động (rơ le  dòng, rơ le khí và rơ le so lệch), dầu MBA sẽ bị phụt ra ngoài theo ống phòng nổ.  Nguyên nhân của hiện tượng này là do cách điện bị hỏng hoặc già hóa, do lực điện  động lớn (quá dòng) làm ngắn mạch đầu vào hoặc đầu ra.    Giải pháp khắc phục:     Tháo MBA, quan sát bên ngoài xem có chỗ nào phóng điện hoặc chạm trực  tiếp không, dùng megômmét đo điện trở cách điện giữa các pha.  4.6.5.5 Khi MBA bị đánh thủng vỏ    Biểu hiện đối với hiện tượng này là tất cả các rơle đều tác động, dầu phụt ra  ngoài qua ống phòng nổ. Nguyên nhân của hiện tượng này là hỏng cách điện chính,  giống như trường hợp ngắn mạch giữa các pha.    Giải pháp khắc phục:     Tháo MBA ra khỏi vỏ, quan sát bề mặt bên ngoài cuộn dây để tìm những chỗ  phóng điện, dùng megômmét đo điện trở cách điện, kiểm tra các khoảng cách cách  điện xem đã thích hợp chưa, thí nghiệm dầu để kiểm tra các đặc tính của nó xem có  đạt không.  4.6.5.6 Khi MBA bị ngắn mạch sợi chập song song vòng dây dây quấn hình xoắn chỗ hoán vị 88      Biểu hiện của hiện tượng này là tổn hao ngắn mạch tăng. Cách điện các sợi  chập  song  song  làm  xuất  hiện  dòng  điện  cân  bằng  chảy  trong  vòng  kín  tạo  bởi  chúng.  Giải pháp khắc phục:   Cần  tiến  hành  đo  tổn  hao  ngắn  mạch  từng  pha,  xem  xét  kỹ  để  phát  hiện  những chỗ hỏng cách điện, đặc biệt những chỗ có màu tối.  4.6.5.7 Ngắn mạch sợi chập song song dây quấn xoáy ốc liên tục đầu cuối dây Biểu  hiện  là  tổn  hao  không  tải  tăng  khi  dòng  điện  không  tải  định  mức.    Nguyên nhân giống như ngắn mạch các vòng dây.  Giải pháp khắc phục: Tiến hành đo tổn hao và dòng điện không tải, quan sát  tỉ mỉ cuộn dây để phát hiện chỗ chập.  4.7 KẾT LUẬN Máy biến áp lực là một phần tử rất quan trọng, không chỉ lớn về chi phí đầu  tư mà nó còn có tầm ảnh hưởng rất lớn trong vận hành hệ thống lưới điện. Khi nền  kinh tế đất nước phát triển, nhu cầu về phụ tải tăng cao, việc các máy biến áp vận  hành lâu năm, liên tục  với công suất tải lớn  không tránh  khỏi sự suy yếu,  già cỗi,  các vật liệu cách điện gây ra phóng điện cục bộ bên trong MBA.    Độ  tin  cậy  của  các  thiết  bị  hoạt  động  trên  lưới  điện  là  một  tiêu  chí  ngày  càng quan trọng trong lĩnh vực cung cấp điện, mặc dù mỗi nước trên thế giới có một  chính sách năng lượng khác nhau. Điều thiết yếu ở đây là thiết bị phải luôn luôn sẵn  sàng để truyền tải điện năng. Máy biến áp cũng là một đối tượng ngày càng hay bị  quá tải ngắn hạn và chu kì bảo dưỡng nhiều khi cũng bị rút ngắn. Để thực hiện chủ  trương  mới này, nhất thiết phải có  một cuốn  “cẩm nang  quản lý thiết bị” để dùng  cho những người chuyên trách các máy biến áp điện lực. Tài liệu tổng hợp này phải  đồng thời  vừa cung cấp các  kiến thức cần thiết trong  việc quản lý  và  kéo dài tuổi  thọ  thiết  bị,  vừa  hướng  dẫn  cách  nâng  cao  độ  sẵn  sàng  và  độ  tin  cậy  của  thiết  bị  thông qua phương pháp chẩn đoán liên tục trong vận hành. Việc chẩn đoán liên tục  có thể tiến hành bằng các hệ thống giám sát hiện đại.  89      Việc  đo  lường  các  thông  số  biến  đổi  như điện  áp,  dòng  điện,  nhiệt  độ,  đặc  điểm  bộ  điều  áp  dưới  tải  (ĐADT)  và  đặc  tính  dầu  biến  áp  sẽ  cho  ta  các  thông  tin  chính xác  về trạng thái của thiết bị. Việc đo liên tục các thông số này còn  giúp ta  nắm vững chất lượng hoạt động của MBA hoặc dự đoán được các khiếm khuyết và  sự cố có thể xảy ra trong tương lai. Hệ thống giám sát được dùng để quản lý tuổi thọ  biến  áp,  đánh  giá  mức  độ  lão  hoá  và  đưa  ra  những  thông  tin  tư  vấn  khi  cần.  Hệ  thống này thường xuyên phân tích các sự kiện xảy ra trong quá khứ và chế độ vận  hành hiện tại,  giúp ta có cơ sở  mô phỏng  mối liên quan  giữa mức lão hoá thực tế  của biến áp với mức lão hoá bình thường khi biến áp bị quá tải. Hệ thống giám sát  biến áp cũng có thể được hợp nhất với hệ thống giám sát trạm, thường xuyên giám  sát tất cả các thiết bị trong trạm như: máy ngắt, cầu dao cách ly, máy biến áp v.v. và  có thể được truy cập bằng môđem …  90      KẾT LUẬN Qua các kết quả nghiên cứu phân tích và tính toán, toàn bộ nội dung của luận  văn được trình bày ở trên ta có thể rút ra một số kết luận sau đây :   1. Việt Nam nằm trong một vùng khí hậu nhiệt đới, các máy biến áp thường  đặt ngoài trời nên luôn chịu tác động của môi trường như: mưa, gió, nắng, bão, lụt,  sương  muối,  sương  móc,  hơi  nước  biển,  bão cát,  bão  xoáy  nhiệt  đới   v.v…và  đặc  biệt  nhiệt  độ,  độ  ẩm  thường  rất  cao.  Chính  các  yếu  tố  môi  trường  này  cũng  góp  phần  làm  tăng  nhiệt  độ  dầu  và  nhiệt  độ  cuộn  dây  của  máy  biến  áp.  Những  yếu  tố  này  tác  động  liên  tục  làm  thay  đổi  cấu  trúc  của  vật  liệu  nói  chung  và  vật  liệu  nói  riêng,  làm  sai  lệch  các  chế  độ  vận  hành  bình  thường,  làm  hư  hỏng  dần  các  thành  phần trong các thiết bị điện nói chung và máy biến áp nói riêng, cũng như toàn bộ  công trình.  2. Khi máy biến áp vận hành, dòng điện chạy trong dây quấn của MBA khi  đó từ trường trong lõi thép sẽ sinh ra các tổn hao công suất và biến thành nhiệt làm  nóng các chi tiết của máy biến áp. Sự tăng nhiệt này làm giảm khả năng sử dụng vật  liệu tác dụng. Khi tăng nhiệt độ thì vật liệu cách điện bị lão hóa.Vật liệu cách điện  thường gặp ở máy biến áp là các loại giấy, bìa, bakêlit, vải sợi, dầu máy biến áp, các  loại sơn, nói chung là các vật liệu cấp  A  và  B. Đối với các loại cách điện này khi  tăng nhiệt độ lên 80C với các vật liệu cấp A và 120C với các vật liệu cấp B thì tuổi  thọ của vật liệu cách điện giảm đi một nửa. Để vận hành hợp lý máy biến áp phải  tuân thủ theo quy định nhiệt độ cho phép lớn nhất.  3. Khi máy biến áp làm việc trong tình trạng quá tải 50-55% Sđm trong thời  gian 1 giờ với nhiệt độ môi trường làm mát thay đổi thì giá trị hao mòn cách điện tại  các  thời  điểm  trong  ngày  luôn  lớn  hơn  (giá  trị  hao  mòn  định  mức).  Điều  này  ảnh  hưởng tới sự già hóa nhanh chóng hệ thống cách điện của MBA mà đặc biệt là cách  điện cuộn dây.  Các kết quả nghiên cứu phân tích và tính toán của luận văn có thể áp dụng để  kiểm  tra  nhiệt  tổng  quát  và  giá  trị  hao  mòn  cách  điện  cuộn  dây  MBA  tại  các  thời  điểm tương ứng với đồ thị phụ tải của nó. Qua đó sẽ nhằm giúp các cán bộ kỹ thuật  91      và công nhân trực tiếp vận hành các MBA hiểu rõ hơn bản chất, khả năng làm việc  của  MBA,  từ  đó  sẽ  tìm  ra  cách  vận  hành  MBA  sao  cho  hợp  lý  nhất  để  tận  dụng  được khả năng tải tối đa trên cơ sơ đảm bảo tuổi thọ của MBA.  Mở rộng hướng nghiên cứu   Trên cơ sở các thông số đặc trưng của các loại máy biến áp lực đang được  vận hành trong hệ thống điện, cần nghiên cứu sử dụng các ngôn ngữ lập trình như  C++, PASCAL, lập chương trình tính toán chế độ nhiệt cho nhiều loại máy biến áp  tùy theo sự chọn lựa của người sử dụng.     Các kết quả tính toán là nền tảng, cơ sở để phát hiện và chuẩn đoán các sự cố  liên  quan  đến  cách  điện  của  cuộn  dây  trong  máy  biến  áp.  Chương  trình  tính  toán  đáp  ứng  được  yêu  cầu  bài  toán  đặt  ra  khi  cần  xác  định  hay  kiểm  tra  mức  độ  ảnh  hưởng của nhiệt độ môi trường  ở bất kỳ thời điểm nào trong ngày.    Dựa trên  quá  trình  nghiên  cứu của  luận  văn  là  cở  sở  xây  dựng  nghiên  cứu  quá  trình  xuống  cấp  cách  điện  máy  biến  áp  điện  lực  ứng  dụng  phương  pháp  phổ  điện môi để chẩn đoán chất lượng cách điện trong máy biến áp.  92      TÀI LIỆU THAM KHẢO   [1]. Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh. “ MBA lý thuyết vận hành, bảo dưỡng, thử  nghiệm”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2002.   [2]. Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm   Văn Hoà, Đào Kim Hoa, “Nhà máy điện & trạm biến áp (phần điện)”, Nhà xuất   bản Khoa học và Kỹ thuật, 1998.   [3]. Nguyễn Hữu Kiên, “Nghiên cứu đánh giá tác động của môi trường đối với CĐ  cuộn dây và các biện pháp nâng cao tuổi thọ MBA lực trong HTĐ Việt Nam”, Viện   Năng lượng, Hà Nội 2004.   [4]. Lê Văn Khánh,  “Nghiên cứu quá trình xuống cấp cách điện  máy biến áp điện  lực  và  ứng  dụng  phương  pháp  phổ  điện  môi  để  chẩn  đoán  chất  lượng  cách  điện  trong máy biến áp”, Viện Năng lượng, Hà Nội 2008.  [5]. Nguyễn Đức Sỹ, “Sửa chữa máy điện và MBA” Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội,  2000.   [6]. Nguyễn Đình Thắng “Vật liệu kỹ thuật điện”, Trường Đại học Bách Khoa Hà   Nội, 2004.   [7]. The Phuc Dinh, "Fuzzy expert system application for determination of   transformer overload capability" University of Tasmania-Department of Electrical   and Electronic Engineering, Feb, 1996.    [8]. A.P.Dolin, V.K.Kraynov, V.V.Smekalov, V.P.Shamko. Failure rate.   Assessment of state and repair of power transformers. (Energetic, N0 6, 2001, pp   30-35).   [9].  B.V.Vanin,  Yu.N.Lvov,  B.N.Neklepaev,  K.M.Antipov,  A.S.Surba,  M.I.  Chichinsky. Power transformer of 110-500 kV voltage level failures in the course of  operation (Elektricheskiye stantsii, N0 9, 2001, pp 53-58).  [10].  Paul  Gill,  P.E.  Electrical  Power  Equiment  Maintenance  and  Testing  Marcel  Dekker, Inc, 1998.  [11]. V.V.Smekalov* – RAO "EES of Russia", A.P.Dolin., N.F.Pershina –Scientific   93      & Production Enterprise"Technoservice-Electro", "Condition assessment and life   time extension of power transformers" CIGRE-2002.   [12]. Wong, C.C. “Substation power transformer loading analysis and computer   simulation of load ability under realistic operating conditions   [13] S. M. Gubanski, P. Boss, G. Csepes, V. D. Houhanessian, J. Filippini, P.   Guuinic, U. Gafvert, V. Karius, J. Lapworth, G. Urbani, P. Werelius, and W. S.   Zaengl, "Dielectric response methods for diagnostics of power transformers",   Electra, No. 202, pp. 23-34, June, 2002   [14]  Norris,  E.T.  “Loading  of  power  transformers”,  Proceeding  IEE  Vol.114,  No2  Feb 1967.  [15] U. Gafvert, H. Kols, and J. Marinko, “Simple method for determining the   electrical conductivity of dielectric liquids”, Nordic IS, Helsinki, Finland, 1986, pp.   23:1 - 23:5, 1986.  [16] A. Helgeson, "Analysis of Dielectric ResponseMeasurement Methods and   Dielectric Properties of Resin-Rich Insulation During Processing", PhD, Kungle   Tekniska Högskolan, Stockholm, 2000.    94      PHỤ LỤC Tiêu chuẩn, khối lượng thí nghiệm và yêu cầu máy biến áp mới lắp đặt, sau  sửa chữa và đại tu định kỳ.          Hạng mục thí  nghiệm    Đối tượng thí nghiệm    Máy sau      sửa    Máy  Đại tu  chữa có  mới lắp  định kỳ  thay  đặt  cuộn dây            Tiêu chuẩn thí nghiệm            Ghi chú  5  6  1.  Đo  cách  điện  Điện trở không được giảm thấp   Có thể thay  của các bu lông ép   hơn  50%  so  với  số liệu  xuất   thế đo điện trở  lót    thép    và  các   xưởng  của  nhà chế tạo.  Nếu   1  2  3  4  xà    ép    tôn  bằng  megaômmét  cách  điện  không  có số liệu của nhà chế tạo  bằng thử điện  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  thì không được thấp hơn 2  áp tăng cao  mêgaôm.  tần số công  nghiệp 1000–  2000V trong 1  2.  Đo điện trở  Chênh  lệch  điện  trở  giữa các nấc  1 chiều cuộn dây ở  tương ứng của các pha và so sánh  tất cả các nấc  với số liệu xuất xưởng của nhà chế  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  tạo số liệu thí nghiệm  định kì  không  được  lệch  quá  2% nếu  không có lý do đặc biệt ghi rõ  trong lý lịch máy.  95    phút      3. Đo tỷ số biến áp  Tỷ  số  biến  áp  đo  được  ở các  ở  tất  cả  các  nấc nấc tương ứng của các pha không  phân áp  được chênh lệch nhau quá 2%. Đối    với các máy  biến  áp  có  ĐAT   Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  sai lệch  không  quá  trị số  của  một nấc điểu chỉnh. Tỷ số biến áp  đo được so với số liệu của nhà chế  tạo không được sai lệch quá ±5%.  4.    Kiểm    tra    tổ  Tổ  đấu  dây  phải  phù  hợp với số  đấu dây MBA  3 pha  và  cực    liệu của nhà chế tạo và  với  kí   Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  hiệu  trên  nhãn máy  Tính MBA 1 pha.  5.  Đo  điện  trở  Điện   trở   cách   điện   các cuộn  Đối   với   các  cách điện các cuộn  dây không tiêu chuẩn hoá và sau  MBA   từ  dây R60  khi quy đổi về cùng  một   nhiệt   150kV  trở  độ thì không được giảm quá 30%  xuống  đo     ở nhiệt độ trên  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  100C. Đối với   các MBA từ  220kV trởlên   đo ở nhiệt độ  trên 300C.  6. Xác định tỷ  Tỷ số hấp phụ không  tiêu chuẩn  Nếu nhiệt độ  số hấp phụ   hoá. Thông thường trong khoảng  cao hoặc thấp  k =R60/R15  10 – 300 C tỷ số này không thấp  hơn   khoảng  hơn 1,3  trên tỷ số hấp  đối với các MBA  có cách  phụ  có  thể  điện không bị nhiễm ẩm.  giảm thấp.  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  96      7. Xác  định  tỷ số  Tỷ số C2/C50 không được tăng  Tỷ số C2/C50  điện  dung  C2/C50  quá 15% so với số liệu suất  xưởng   chủ yếu dùng  và ∆C/C  của  nhà  chế tạo. Trường  hợp  cho  MBA  Không  Không  Không  không có số liệu  này  thì tham   35kV.  bắt buộc  bắt buộc  bắt buộc  khảo giá trị tối đa cho phép.  Tỷ số ∆C/C chủ  Tỷ số ∆C/C  tương  tự như vậy, giá  yếu dùng cho  trị tối đa cho phép xem  các MBA  110kV trở lên.  8.  Đo  tgδ  góc  tổn  Trị số tgδ không tiêu chuẩn hóa.   Đối với   các  thất  điện môi  của  Khi  qui  đổi  vể  cùng một  nhiệt   các cuộn dây  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  độ  trị  số  này không được tăng  quá 30% so với số liệu xuất   đối với  đối với  đối  với  MBA  từ  150kV   trở  xuống  đo ở  cấp điện  cấp điện  cấp điện  xưởng của nhà chế tạo hoặc so với  nhiệt  độ  trên  áp   từ  áp   từ  áp  từ  số liệu thí nghiệm định kỳ. Trường   10 C. Đối với  110kV  110kV  110kV  hợp  không  có các số  liệu  này  có  các   MBA   từ  trở lên  trở lên  trở lên  thể  tham khảo trị số tối đa cho  220kV trở lên  phép. Trong mọi trưòng hợp   tgδ  đo ở nhiệt  độ  ≤ 1% được coi là đạt yêu cầu.  trên 300C.  9.  Đo  tgδ  các sứ  tgδ các sứ đầu vào có dầu không  Đối với MBA  đầu  vào  có  đầu  và  được cao hơn các trị số trong bảng  từ  35 kV trở  thử  điện  áp  xoay  chiều  tăng      cao   2.5.  xuống   các sứ  Các sứ khác phải thử điện áp tăng  đầu vào được  đối  với    sứ    khác.  cao tần số công nghiệp theo bảng  thí   nghiệm  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  Thí  nghiệm  dầu  2.6.  điện áp tăng  trong sứ  Dầu trong sứ phải đạt tiêu chuẩn   cao  tần  số  công nghiệp  cùng với cuộn  dây.  97      10.  Thí  nghiệm  ngắn mạch  Điện áp ngắn mạch không được sai    lệch quá 10% và tổn thất ngắn   Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  mạch  không được tăng lên quá  10% so với  số  liệu  tính  toán  (số  liệu   trong   lý   lịch xuất xưởng).  11.  Thí  nghiệm  không tải  Dòng không tải  không được sai  Có thể thí  lệch qúa 30%  so với  số  liệu  tính   nghiệm trực  toán  (số liệu xuất xưởng).  tiếp ở điện áp  Tổn thất   không   tải của MBA 3  định  mức hoặc    pha từ 35kV trở xuống  và các  có thể thí  MBA  1 pha từ  110kV   trở  lên   nghiệm ở điện    không được sai lệch quá 10%  so  áp thấp (5 –  với số liệu xuất xưởng.  10% định  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Tổn thất không tải của các MBA 3  mức). rồi tính  pha điện áp 110kV trở lên không  toán quy đổi  được sai lệch qúa 5% so với số  hoặc không quy  liệu xuất xưởng.  đổi. Nếu tiến   Tổn thất và dòng không tải của 2  hành  TN ở  pha A và C đối với các MBA 3    điện áp thấp thì   pha   không được  sai  lệch  khác   cần tiến hành  nhau quá 5 %.  trước khi đo từ  1 chiều  98      12.  Thí  nghiệm  Trị  số điện  áp thí nghiệm đối  với   Đối với các  điện  áp  tăng  cao  các  máy  mới  lắp đặt  và  các   máy có  cấp  tần số công nghiệp  máy  sau  sửa chữa có thay thế  điện  áp từ  đối  với  cách  điện  hoàn toàn cuộn   dây   lấy  bằng  110kV trở lên  chính.  90% điện áp thử của nhà chế tạo  hạng mục này  khi xuất xưởng  hoặc bằng 90% số  chỉ tiến hành  Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc  liệu của bảng 2.7.   khi có nguồn  đối với  đối với  đối với  Đối với các MBA sau sửa chữa có  điện áp phù  cấp điện  cấp điện  cấp điện  thay thế một phần cuộn  dây  hoặc  hợp. Nếu MBA  áp  áp  áp 35kV  một  phần cách điện thì thử bằng  có trung tính  35kV trở 35kV trở  trở  85% của  nhà  chế  tạo.    cách điện  xuống  xuống  xuống  không hoàn  toàn thì thí  nghiệm điện áp   tăng  cao chỉ  tiến hành riêng    với trung tính.  13.  Thí  nghiệm  điện    áp    tăng  cao  giữa  các vòng dây  Điện áp thử bằng 1,3 lần điện áp  Nếu không có  Không  Không  Không  định mức ở tần số công  nghiệp   điều   kiện   có  bắt buộc  bắt buộc  bắt buộc hoặc  bằng  2 lần điện áp định mức  thể bỏ hạng  ở 100Hz. thời gian thử 3 phút  mục này.      14. Thí nghiệm  mẫu dầu trong  bắt buộc bắt buộc bắt buộc  máy  15.  Thí nghiệm  bộ    điều  áp  dưới  tải bắt buộc bắt buộc bắt buộc  Theo  hướng  dẫn  của  nhà chế  tạo. có thể tham khảo phụ lục 9.  (ĐAT)  99      16. TN   các    máy    biến  dòng bắt buộc bắt buộc bắt buộc  nằm trong máy  Theo tiêu chuẩn thí nghiệm biến  dòng đo lường.  17. Thí nghiệm  Đối  với  các  MBA  có  bảo vệ  17. Thí nghiệm  đo kín vỏ máy  bằng màng chất dẻo tạo áp lực  đo kín vỏ máy  không khí 0,1kg/cm2 trong  túi khí.   Đối  với  các MBA   khác   tạo  áp  lực không khí khô 1kg/cm2 trên  bắt buộc bắt buộc bắt buộc  mặt thoáng dầu hoặc thử bằng  cột   dầu  cao 0,6  m (cho  các  máy  có   bộ  làm mát hình ống hoặc mặt  phẳng) và 0,3m.   18.  Đóng  điện áp  định  mức 3- 5 lần  bắt buộc bắt buộc bắt buộc  vào máy  Không được có gì khác lạ chứng   tỏ MBA  không  đạt yêu cầu.    100        PHỤ LỤC TIÊU CHUẨN DẦU BIẾN ÁP No  Hạng mục thí nghiệm  1  2  1  2  3  Điện áp chọc thủng, kV  Dưới 15kV  15 đến 35kV  Dưới 110kV  110 đến 220kV  500kV    Tang góc tổn thất điện môi (%) không quá  ở 200C  ở 900C    4    30  35  45  60  70  25  30  40  55  60    0,2  2,2  1  7  3  Trị số axit mg KOH trong 1g dầu không quá  0,02  0,25  4  Hàm lượng axit và kiềm hoà tan trong nước  Không có  0,1 mgKOH  5  Hàm lượng tạp chất cơ học theo khối lượng %  không quá  Không có  Không có  135  Giảm không quá  50C so với lần  phân tích trước  6  Nhiệt độ chớp cháy kín  C không thấp hơn  7  Độ ổn định kháng ôxy:  -   Khối lượng cặn % không quá  -   Trị số axid dầu sau ôxy hoá mg KOH  trên 1g dầu không quá  8  9    Chỉ số Natri không quá  Độ nhớt động m3/s không lớn hơn  Ở 200C  Ở 500C  0.01  0.1    Không thử  Không thử  0,4  Không thử  28  9,0  Không thử  Không thử    101    Dầu Dầu vận máy  hành    10  Hàm lượng nước theo khối lượng % không quá  11  Hàm lượng khí hoà tan % không quá  220 đến 330kV  500kV  0,001  0,0025    1,0  0,5    2,0  2,0  Ghi chú:  1.  Mục  11  chỉ  tiến  hành  đối  với  các  MBA  có  bảo  vệ  bằng  màng  chất  dẻo  hoặc  Nitơ.Trong  trường  hợp  có  các  thiết  bị  khử  khí  dầu  đạt  tới  chân  không  trên  759mmHg trong khoang chân không thì không cần kiểm tra hạng mục này.  2.  Mục 10 chỉ kiểm tra đối với các MBA có bảo vệ bằng màng chất dẻo. Đối  với các MBA không bảo vệ bằng màng chất dẻo, cấp điện áp 110 – 150 kV cũng lên  kiểm  tra  hàm  lượng  nước.  Đối  với  các  máy  loại  này  hàm  lượng  nước  cho  phép  không quá 0,002% (20g/tấn)  3.  Mục 2 chỉ bắt buộc đối với các MBA từ 11kV trở lên.  Việc kiểm tra đơn giản dầu cách điện chỉ bao gồm các mục 1, 3, 4, 5 và 6.  102    ... với cách điện cuộn dây của MBA lực.  Từ đó, nghiên cứu các giải pháp biện pháp nâng cao tuổi thọ máy biến áp lực trong HTĐ Việt Nam.   3.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài  Nghiên cứu tác động của môi trường,  thời tiết đến cách điện của cuộn ... nhiệt độ trung bình hàng năm của từng vùng khác nhau nên MBA sẽ chịu những tác động của nhiệt độ môi trường khác nhau.    Do đó, việc  Nghiên cứu đánh giá tác động của môi trường đối với cách điện cuộn dây và các biện pháp nâng cao tuổi thọ MBA điện lực trong HTĐ Việt Nam ... các biện pháp nâng cao tuổi thọ MBA điện lực trong HTĐ Việt Nam.   Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu   Đối tượng  nghiên cứu là  nghiên cứu đánh giá tác động của môi trường đối với cách điện cuộn dây của MBA lực.  Từ đó, nghiên cứu các