BO GIAO DUC VA DAO TAO 404403
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM HUTECH
University
DUONG TAN DANG DUY
NGHIEN CUU HE THONG PHAT HIEN PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ TRONG MAY
BIEN AP
LUAN VAN THAC SI
Trang 2CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGƠ CAO CƯỜNG
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Cơng nghệ TP HCM
ngày đ./ tháng 2¿năm 22/7
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hằm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) Họ và tên Chức danh Hội đồng TT
1 GS.TS Lé Kim Hing Chủ tịch hội đồng
2 PGS.TS Dương Hồi Nghĩa CB phản biện 1 3 | PGS.TS Phan Thị Thanh Bình CB phản biện 2
4 PGS.TS Võ Ngọc Điều Ủy viên hội đồng
5 TS Huỳnh Châu Duy Thư ký hội đồng
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu cĩ)
Trang 3TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP.HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHỊNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập — Tự do - Hạnh phúc
TP HCM, ngdy.Ll tháng 4Š năm 201 Š-
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: DƯƠNG TÁN ĐĂNG DUY Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14/11/1986 - Noi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện . - MSHV: 1341830006 I- Tén đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THĨNG PHÁT HIỆN PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ
TRONG MAY BIEN AP
II- Nhiệm vụ và nội dung:
Nội dung
- Nghiên cứu hệ thống phát hiện phĩng điện cục bộ trong máy biến áp
Phương Pháp nghiên cứu
- Tổng hợp các kiến thức về phĩng điện cục bộ Ứng dụng phần mềm thu thập đữ liệu
trực tuyến trong MBA cụ thể để nghiên cứu phân tích đánh giá hiện tượng phĩng điện
cục bộ trong MBA
Kết quả đạt được
- Chan đốn được chính xác vị trí và sự cố xây ra phĩng điện trong máy biến áp Dua ra
cảnh báo kịp thời, chính xác và đề xuất những phương án sửa chữa hay bảo dưỡng thích
hợp
Ill- Ngày giao nhiệm vụ: 18/8/2014
IV- Ngày hồn thành nhiệm vụ: .⁄4.⁄/2-Š./Ã./5 eeeeeeeeennnnerrrrrnrrree
V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS NGƠ CAO CƯỜNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
/⁄⁄
Trang 4LOI CAM DOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghỉ rõ họ tên)
Trang 5ii
LOI CAM ON
Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS.NGƠ CAO CƯỜNG, người thầy đã hết lịng chỉ bảo, hướng dẫn truyền đạt những kiến thức chuyên mơn cũng như những kinh nghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này
Xin chan thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ - Điện - Điện tử, Phịng quản lý sau đại học của Trường Đại Học Cơng nghệ Tp.HCM đã tạo những điều kiện tết nhất về vật chất lẫn tinh thần dé chúng tơi hồn thành tốt luận văn này
Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cơ của Trường Đại Học Cơng nghệ
Tp.HCM đã giảng đạy, trang bị cho tơi những kiến thức rat bé ich va qui báu trong suốt
quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này!
Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là nhĩm thực nghiệm chung Trường
Đại Học Cơng nghệ Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của Thầy Ngơ Cao Cường những người luơn giành những tình cảm sâu sắc nhất, giúp đỡ và khuyến khích tơi để cùng nhau vượt qua mọi khĩ khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Xin cảm ơn
Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tơi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua
Xin cảm ơn Cơ quan nơi tơi cơng tác và tất cả bạn bè thân thuộc đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tơi rất nhiều trong quá trình học tập, cơng tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn
(Ho và tên của Tác giả Luận văn)
Trang 6iti
TOM TAT
Phĩng điện là sự phân tán năng lượng gây ra bời sự gia tăng cường độ điện trường trong những thiết bị điện áp cao chẳng hạn như máy biến áp, sự gia tăng điện tích và sự phĩng thích của nĩ cĩ thể gây ra sự suy giảm tuổi thọ, chắng hạn như đánh
thủng cách điện v v Điều này chứng tỏ tại sao việc phát hiện PD được sử dụng
trong hệ thống nguồn để giám sát tình trạng của máy biến áp điện áp cao Niếu những
vấn đề như thế khơng được phát hiện và được sửa chữa, biên độ và tần số của việc gia
tăng phĩng điện và cuối cùng gây ra những sự cố tram trọng cho máy biến áp, mà cĩ thê gây ra tồn hại thiết bị bên hại, cháy và tổn thất doanh thu đo lịch ngắt điện khơng
được lên kế hoạch Sự phát hiện PD online đáng tin cậy là sự cần thiết cho cơng ty điện
để cải thiện an tồn và giảm nguy cơ tổn thất do lịch ngắt điện khơng được lên kế
hoạch trước
Hiện tượng PD xuất hiện trong tín hiệu xung âm thanh và điện và hiện tại được
phát hiện bằng việc sử dụng những kỹ thuật kiểm tra bên ngồi Những kỹ thuật này
bao gồm bộ chuyển đổi áp điện dựa trên việc phát hiện tín hiệu âm thanh Nhiều hệ thống hiện đại dùng 1 sự kết hợp của những kỹ thuật này bởi vì việc phát hiện bằng phương pháp điện là I kỹ thuật cũ, việc phát hiện PD bằng phương pháp âm thanh cho phép việc định vị PD chính xác khi một vài cảm biến được gắn bên ngồi của vỏ máy biến áp Tuy nhiên, niếu cảm biến âm thanh cĩ thể được đặt bên trong máy biến áp, phat hién PD dé dang hon do biên độ tín hiệu gia tăng và loại trừ giao thoa
Luận văn này giới thiệu tất cả những biện pháp để phát hiện PD trong máy biến
áp và trong thiết bị điện cao áp Phân tích, đánh giá các hiện tượng phĩng điện cục bộ
Trang 7iv
ABSTRACT
A partial discharge (PD) is the dissipation of energy caused by the buildup of localized electric field intensity In high voltage devices such as transformers, this buildup of charge and its release can be symptomatic of problems associated with aging, such as floating components and insulation breakdown This is why PD detection is used in power systems to monitor the state of health of high voltage transformers If such problems are not detected and repaired, the strength and frequency of PDs increases and eventually leads to the catastrophic failure of the transformer which can cause external equipment damage, fires and loss of revenue
companies to improve personnel safety and decrease the potential for loss of service
The PD phenomenon is manifested in a variety of physically observable signals
including electric and acoustic pulses and is currently detected using a exterior
measurement techniques These techniques include piezoelectric transducer (PZT)
based acoustic detection Many modern systems use a combination of these techniques
because electrical detection is an older and proven technology and acoustic detection
allows for the source to be located when several sensors are mounted to the exterior of
the tank However, if an acoustic sensor could be placed inside the tank would acoustic
detection be easier due to the increased signal amplitude and elimination of
interference
This thesis presents all of PD detection measurements in transformer and high
voltage equipments Analizing and assessing PD phenomenons in transformer to
Trang 8MUC LUC o eo vn i Po 0e) 09 0Š số ii TOM TAT se wes —- iii ASBTRACT se ¬—- Ơ,ƠỎ iv MỤC LỤC wees _— Ơ v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẾ s55 2s se he>E20209580073680400830401 1E viii
DANH MUC CAC BANG BIEU ¬ ƠỎ x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ssanscoveceoscnsscenecanecssscenseceussenneeraeesas xi
27020007 — ố 1
CHƯƠNG I1: LÝ THUYÉT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN PD 3 N6 0 nhe ẽ 3
1.2 Phương pháp phát hiện PD 5Ă S22 1422t229 1.11011110110110 016 4
1.2.1 Phương pháp phát hiện PD bằng phương pháp điện .- - 5 1.2.2 Phương pháp phát hiện PD bằng hĩa học 565cc 6 1.2.3 Phương pháp phát hiện PD bằng phương pháp siêu âm - 7 1.3 Cấu tạo máy biến áp và xác định vị trí sự cố trong máy biến áp 9
1.3.1 Cấu tạo máy biến áp «net 10 1.3.2 Vị trí sự cố trong máy biến áp . - sành ưy 11
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA CÁC THIẾ”T BỊ , seo es©evssereessetrsssrerassernsrasie 12
Trang 9vi
2.1.2 Tín hiệu âm thanh - - s4 Tưng TT ngà gàng gen 13
PZWŠÿ ¡co 1 13
PP Ni nh 14
2.2 Các loại cảm biẾNn -G- 5G test 1 TT 9g 3kg cv ve crrerkerkrrvee 14 2.2.1 Cảm biến điện chì HH HH re ren 15 2.2.2 Cam bién khong mang GiQn cecsssssesssscsccsessesssscssscssesescessarssesesseeseceseesseees 19 2.3 Giám sat PD on-line trong may bién Ap .scescssecsssesssessncssseecsnsecsueecsaecrsetecsees 21 2.3.1 Phuong phap truyén th6ng cccssscssssssseccsssssecsseesscssssessesensesneesseecensecseeeees 22 2.3.2 Phuong phap khong truyén th6ng csscsssssessssssssnsessesssscesstecesnteesneseenees 23 2.3.3 Phương pháp A E, - c4 nh HH ng HH g3 1011730813040 0.0 24 2.3.4 Sự kết hợp giữa phương pháp truyền thống và hiện đại 25
2.4 Các hãng cung cấp thiết bị giám sát PD on-line cho máy biến áp 27
2.4.1 Các hãng cung cấp thiết bị giám sát PD on-line cho máy biến áp 27
2.4.2 Bảng so sánh những đặc tính kỹ thuật của các hãng cho việc 29
Trang 10vil
3.3 Sưu tập và đánh giá từng dạng sĩng tín hiệu -. -5«cstserrrrrerre 48 3.4 Tiêu chuẩn đánh giá phĩng điện - 52-55 5SsS2teEExerrrrirrrrrrrrrrrrrree 48
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HỆ THONG PHONG DIEN CUC BO, KIEM TRA
GIAM SAT VA PHAN TiCH SY’ CO TRONG MAY BIEN AP 52
4.1 Kiểm tra PD máy biến áp AT1 -220kV trạm Thái Nguyên (PTCI) 52
4.2 Kiểm tra máy biến áp T1 & T2 nhà máy nhiệt điện Mạo Khê 56
4.2.1 Kiểm tra máy biến áp T1 nhà máy nhiệt điện Mạo Khê 56
4.2.2 Kiểm tra máy biến áp T2 nhà máy nhiệt điện Mạo Khê 60
4.3 Kiểm tra máy biến áp 110kV-22kV/15kV -3pha Go Dau-Binh Duong 64
4.4 Kiểm tra máy biến áp 110kV/15kV-3pha Bến Thành - -ss 73 CHƯƠNG 5: KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIẾN ĐỀ TÀI 68
ca nh 68 5.2 Hướng phát triển đề tài cc55<hntrrrrrtrrriirrirrrriiiiiiriiiin 69
Trang 11Vili
DANH MUC CAC HINH VE
Hình 1.1: PD bên trong lớp cách dién va trén mat phang ceesssesseecceeeeeeesenmeen 4 Hình 1.2: Những trường hợp PD bên trong và bên ngồi .-. -ee- 5
Hình 2.1: Kiểu cảm biến HFCT lỏi kín và lỏi tách -:-©-c-evserrrrre l5
Hình 2.2: Cuộn cảm Rogowski «chen HH0101121101171110 1e 16
Hình 2.3: Bộ Epoxy-mica encapsulated coupÌ€ -seeeeerereerrrrserrrrrrere 17
Hình 2.4: Kiểu cảm biến UHE -552vcrtettrrritrtrrrierrrrrriiirirrrriin 18
Hinh 2.5: Kiểu cảm biến định hướng sử dụng trong mối nối cáp . : 19 Hình 2.6: Hình ảnh mơ phỏng kiểm tra PD bằng cảm biến cáp sợi quang 19 Hình 2.7: (a) biểu đồ bố trí của bộ cảm biến sinh học CNT, (b) Mơ hình thí Hình 2.8: Hình 2.9: Hình 2.10 Hinh 2.11: Hinh 2.12: Hinh 2.13: Hinh 3.1: Hinh 3.2: Hinh 3.3: Hinh 3.4: Hinh 3.5: Hinh 3.6:
nghiém cam bién CNT với những khí được sử dụng trong thí nghiém 20 Cấu tạo bên trong bộ cảm biến áp điện ceeeeeeieririirrierie 21 Ap dung IEC 62070 cho hệ thống giám sát PD trên thanh cái 22 Cảm biến UHF kiểu vaÏve xả - s55 5-5 stteeEserettrsriersrerseiere 23 Kiểu cửa số điện mơi UHE . -2+++++trtrrrttrtirrrrrrrrrrrrrrrre 23
Phát hiện âm thanh cho định vj PD trong máy biến áp 24
Sự kết hợp những phương pháp kiểm tra PD trên máy biến áp 25 Cấu trúc cơ bản của hệ thống PowerPD -ccccserireerrrirrre 31
Máy phân tích và các kiểu cảm biến ứng dụng của hảng PowerPD 32 Mơ phỏng việc phát hiện PD dùng cảm biến âm thanh AE và
cảm biến điện HFCT, và vị trí lắp đặt cảm biến - - 33 Sơ đồ kết nối của PD-TP500A với 4 AEs và 1 HFCT - 38
Hình thể hiện vị trí lắp đặt cảm biến AE và HECT cho việc lấy
Trang 12Hinh 3.7:
Hinh 3.8:
ix
rung cơ khí được phát hiện . -c-ceenereerrerrererrrrrrrrree Hình ảnh vị trí lắp đặt cảm biến AE ở OLTC nơi tín hiệu PD được
phát hiện - net
Trang 13DANH MUC CAC BANG BIEU
Bang 1.3: Dải tần số thích hợp phù hợp với những thành phần hệ thống Bảng 1.4: Bảng so sánh những phương pháp phát hiện PD Bảng 1.5: Những thành phần chính của máy biến áp - -«
Trang 14xi DANH MUC CAC TU VIET TAT
Từ Viết Tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
MBA Transformer Máy biến áp
PD Partial discharge Phĩng điện cục bộ
AC Alternating current Dịng điện xoay chiêu
DC Direct current Dịng điện 1 chiêu
GIS Gas insulated system Hé thơng cách điện khí
DGA Dissolved gas analysis Phân tích khí phân hủy
HVE High voltage equipment Thiết bị điện áp cao
SF6 Sulfur hexafluoride
UV Ultra violet Ta cực tím
UHF Ultra high frequency Tân số cực cao HF High frequency Tần số cao
HFCT High frequency current Biến dịng tần số cao
transformer
RFCT Rado Trequency current Biến địng tần số vơ tuyến
transformer
VHF Very high frequency Tân số rất cao
CNT Carbon nano tube ống nano carbon
LV Low voltage Hạ áp
HV High voltage Cao áp
MV Medium voltage Trung thé
AE Acoustic emission Bức xạ âm thanh
OLTC On load tap changer Bộ đơi nâc
Trang 15—“
MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài
- Hiện nay với xu hướng cáng ngày càng phát triển nhiều cơng nghệ mới trên thế gidi
trong lĩnh vực lưới điện, bên cạnh đĩ lưới điện Việt Nam ngày càng phát triển cùng
với yêu cầu cung cấp điện an tồn liên tục cho phụ tải được đặt lên hàng đầu trong
điêu kiện phụ tải phát triển liên tục
- Để đảm bảo cho MBA vận hành an tồn liên tục thì phải theo dõi, giám sát liên tục
MBA Trong vận hành thì MBA đã cĩ các bảo vệ chính và các bảo vệ dự phịng
như bảo vệ so lệch MBA, bảo vệ nội bộ MBA và các bảo vệ dự phịng khác nhưng
qua thực tế vận hành cho thay khi cĩ sự cố thực bên trong MBA nhưng các bảo vệ
này đã khơng tác động hay khi tác động cũng khơng thẻ tránh hư hỏng MBA như cháy MBA đã xảy ra trong các trạm biến áp 500kV của lưới truyền tải điện
- Trong quản lý vận hành cũng đã cĩ qui trình vận hành cũng như thí nghiệm định kỳ cho MBA nhưng khơng phát hiện được các tìm ân gây ra sự cố Vì vậy giải pháp
nghiên cứu phĩng điện cục bộ cĩ thể đưa ra chân đốn tình trạng MBA hiện tại để
cĩ cách phịng ngừa hư hỏng MBA
2 Mục đích nghiên cứu
- Tìm ra nguyên nhân của hiện tượng phĩng điện cục bộ để cĩ biện pháp đảm bảo an
tồn trong vận hành MBA
- Phân tích, đánh giá các hiện tượng phĩng điện cục bộ trong MBA
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu phĩng điện cục bộ trong MBA, các phần tử mang điện như day dan, các
Trang 16~—
4 Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp các kiến thức về phĩng điện cục bộ Ứng dụng phần mềm thu thập dữ liệu trực tuyến trong MBA cụ thể để nghiên cứu phân tích đánh giá hiện tượng phĩng
Trang 17CHUONG I:
LY THUYET VA PHUONG PHAP PHAT HIEN PD
1.1 Ly thuyét phĩng điện
- _PD thường bắt đầu bên trong các bọt khí, khe nứt, hoặc các hạt lẫn bên trong chất điện mơi rắn, tại các bề mặt tiếp xúc giữa dây dẫn và chất điện mơi lỏng cách điện bên trong các chất điện mơi rắn hoặc lỏng, hoặc trong bong bong khí bên trong chất điện mơi long Vì các phĩng điện bị giới hạn chỉ trong một phần của cách điện, cho nên các phĩng điện chỉ phĩng cục bộ giữa các điện cực và gọi là phĩng điện cục bộ PD cũng cĩ thể xuất hiện dọc theo phần biên nằm giữa
các vật liệu cách điện khác nhau
- _ Trong mơi trường cách điện của thiết bị điện, PD thường khởi đầu bên trong các bọt khí nằm trong chất điện mơi (cách điện) Bởi vì hằng số điện mơi của bọt khí nhỏ hơn nhiều so với điện mơi ở xung quanh, cường độ điện trường (và quá điện áp) xuất hiện ngang qua bọt khí cao hơn đáng kể so với ngang qua khoảng cách tương đương của chất điện mơi xung quanh Niếễu điện ap nay gia tang vượt ngưỡng điện áp phĩng vằng quang (CIV) của bọt khí, thì PD sẽ xuất hiện trong bọt khí
- PD sé dan phá hủy vật liệu cách điện, cuối cùng dan đến đánh thủng cách điện PD cĩ thể được phịng ngừa qua việc thiết kế và lựa chọn kỹ vật liệu cách điện Trong các thiết bị điện cao áp, chất lượng của cách điện sẽ được kiểm tra giám
sát bằng các thiết bị dị tìm PD trong suốt quá trình sản xuất, cũng như kiểm tra
định kỳ trong suốt quá trính vận hành thiết bị điện Các biện pháp đị tìm và ngăn ngừa PD là điều thiết yếu phải thực hiện để đảm bảo cho thiết bị vận hành
tin cậy, an tồn, bền bỉ Do đĩ, PD trong các thiết bị cao áp phải được giám sát chặt chẻ liên tục, nhằm đưa ra các chẩn đốn và cảnh báo sớm phục vụ cho cơng
Trang 18
Copper Conductor ị Copper Canductor
bm Void Between Contaminated
Copper and Insulation
nsulation Cracks
Void Internal
to Insulation
- Contaminated
Void between Insulation
Iron Core insu lation and Lọ Iron Core Surface
PD within Insulation System Surface Partial Discharges
Hinh 1.1: PD bén trong lớp cách điện và trên mặt phẳng[ 1] 1.2 Những phương pháp phát hiên PD
-_ Qua thời gian, lớp cách điện nằm bên ngồi từ trường mang điện cao bắt đầu bị
đánh thủng do ảnh hưởng điện, nhiệt, cơ khí Bởi vì sự phĩng điện vừa là dẫu
hiệu của sự đánh thủng lớp cách điện vừa dấu hiệu rung cơ khí vì thế gây ra thiệt hại cách điện càng ngày càng nặng Phương pháp phát hiện PD được sử dụng để đánh giá và chấn đốn những vấn đề sự cố xảy ra với lớp cách điện trong máy biến áp lực
- Qua 50 năm qua, một vài phương pháp đá được phát triển để phát hiện PD, những phương pháp này được phân loại thành một trong 4 loại sau:
+ phương pháp điện + phương pháp hố học + phương pháp âm thanh
+ phương pháp quang (phương pháp này khơng được sử dụng rộng rải)
- Phĩng điện PD được phân chia thành hai nhĩm phụ chủ yếu, PD bên trong và
Trang 19ƒ } L5 ) PARTIAL DISCHARGE OVERALE CONCEPT INTERNAL PD + Void discharge - electrical trecing
Hình 1.2: Những trường hợp PD bên trong và bên ngồi
1.2.1 Phát hiện bằng phương pháp điện
- Phát hiện phương pháp điện được dựa trên xung điện được tạo ra bởi dịng điện trong khe hở Xung đơn lẻ này kéo dài trong thứ tự (ns) và cĩ những thành phần tần số cĩ thể kiểm tra được vượt qua IMHz [3] Hình dạng xung, vị trí pha
tương tự theo chu kỳ AC, và tất cả cường độ của tín hiệu thu được sẽ đưa ra
những thơng tin về những kiểu gây ra sự cỗ phĩng điện và thiệt hại lớp cách
điện
- _ Việc kiểm tra từ trường điện của PD bao gồm những thiết bị cảm biến và bộ phân phân tích đử liệu Dải tầng số thích hợp nhất cho những ứng dụng đối với mỗi thành phần hệ thống nguồn (đối tượng được kiểm tra) được thể hiện trong bảng sau
Bang 1.3: Dai tan số thích hợp phù hợp với những thành phần hệ thống (O =
Trang 20- Những cảm biến thích hợp và vị trí lắp đặt của chúng trên đối tượng kiểm tra để
phát hiện tín hiệu từ trường điện sự phát hiện tín hiệu từ trường điện tạm thời từ
sự xuất hiện PD thì thường được thực hiện bằng những cảm biến cảm ứng và
cảm biến điên dung
- _ Phương pháp kiểm tra bằng cảm biến điện dung yêu cầu những bộ ghép điện dung được kết nối tới những đầu cực pha của máy biến áp
- _ Phương pháp kiểm tra cảm ứng được thực hiện băng sử dụng attenna lắp đặt bên trong máy biến ấp lực
- _ Vấn đề chính với phương pháp điện là thiết bị nhạy với âm thanh, mà cĩ thể làm cho quá trình kiểm tra phát hiện khơng chính xác, phải ngừng hoạt động máy biến áp lực cho việc kiểm tra điều đĩ gây ra sự bất tiện khơng cần thiết cho VIỆC vận hành và điều phối hệ thống điện, gây ra tốn kém hàng trăm, hàng ngàn USD trong một ngày đối với cơng ty điện lực
- Mặc dù phương pháp này cĩ những hạn chế như trên, nhưng hiện tại phương pháp phát hiện PD bằng điện đưa ra những thơng tin tương đối chính xác và cung cấp cho nhà quản lý thiết bị những thơng tin giá trị về điều kiện hoạt động
của thiết bị
1.2.2 Phát hiện bằng phương pháp hố học.[5-6]
- _ Kiểm tra DGA xác định những chất khí phân huy trong dau được tạo ra bởi sự
đánh thủng lớp cách điện của dầu khống chất Sự kiểm tra được thực hiện bằng
lấy một mầu dầu trong đối tượng cần kiểm tra để xác định cấp độ của những khí đã phân huỷ khác nhau trong dầu, khơng những hydro mà cịn acetylene,
methane, carbon oxide, carbon dioxide, va ethylene Su kiém tra nay chỉ ra sự
hiện điện của PD và cũng cung cấp thơng tin về kiểu sự cố xảy ra trong thiết bị
thơng qua những cấp độ khí cháy khác nhau
- _ Phương pháp phát hiện PD bằng phương pháp hố học trên HVE (thiết bị điện
Trang 21pv, " ~—
hoạt động PD trong đối tượng được cách điện bằng khí hay dầu cĩ thể cĩ phần ứng hĩa học, tạo ra 1 sản phẩm phụ của phản ứng hĩa học Đối với máy biến áp, phương pháp được sử dụng tương đối nhất là phân tích khí bị phân hủy (DGA)
với phép chan đốn Duval Triangle Đối với GIS, sự phân tich khí SF6 với việc
phát hiện sản phẩm phụ của nĩ đã được sử dụng Mặc dù phương pháp này xác định điều kiện khơng bình thường của HVE, Việc kiểm tra này chỉ cĩ thể được thực hiện trên những thành phần được lắp đầy dầu, những máy biến áp chính, nĩ chỉ cung cấp những đánh giá điều kiện sơ bộ mà khơng cĩ bất kỳ dứ liệu cụ thể đối với cường độ của nĩ, nguồn hoặc vị trí PD, do đĩ phương pháp hố học nĩ cĩ những giới hạn trong một số những ứng dụng
1.2.3 Phát hiện bằng phương pháp tín hiệu âm thanh.[7,8|
- _ Một vài phương pháp lắp đặt kiểm tra PD bị ảnh hưởng bởi sự giao thoa điện nghiêm trọng rất khĩ để xác định tín hiệu PD Tuy nhiên tín hiệu âm thanh từ một nguồn PD thì tránh được tiếng ồn điện trường gây nhiễu và giao thoa trong quá trình phân tích PD Tín hiệu âm thanh từ rung động cơ khí của PD cĩ thể được phát hiện bằng bộ chuyến đổi áp điện, những cảm biến âm thanh SỢI quang học, máy hiện sĩng, micro tụ điện và cảm biến cộng hưởng âm thanh thơng thường dùng dai tan số giữa 10kHz và 300kHz Sự phát hiện AE đã được sử dụng thành cơng đề xác định nguồn PD bên trong đối tượng kiểm tra do tín hiệu
âm thanh thì phụ thuộc vảo hình dạng hình học của đối tượng kiểm tra Kết hợp
với những kỹ thuật kiểm tra bằng phương pháp điện, kiểm tra bằng âm thanh cĩ thể tăng cao độ chính xác của việc phát hiện PD Phương pháp này thì rất hiệu quả cho việc định vị nguồn PD bởi vì nĩ triệt tiêu được tiếng ồn từ trường điện
- _ Hệ thống phát hiện tín hiệu âm thanh cĩ thể được lắp đặt theo hai hình thức: hệ
Trang 22tín hiệu âm thanh lắp đặt bên trong máy biến áp lực dùng những cảm biến đặt
bên trong cửa thiết bị nguồn để kiểm tra trực tiếp dạng sĩng áp suất
Sự thuận tiện chủ yếu của hệ phát hiện tín hiệu âm thanh hơn những phương
pháp khác là xác định chính xác vi trí PD bằng sử dụng cảm biến lắp đặt đa
điểm Thơng tin vị trí này cĩ thể giúp để xác định kiểu của PD và cấp độ hư hỏng cách điện Sự thuận lợi khác của phát hiện âm thanh hơn phương pháp điện là triệt tiêu sự giao thoa từ trường điện (EMI) gây ra nhiễu tín hiệu Sự triệt tiêu giao thoa từ trường điện EMI làm phương pháp phát hiện tín hiệu âm thanh lý tưởng cho phương pháp phát hiện PD online bởi vì phương pháp này thu
được tín hiệu tốt hơn đưa đến chuẩn đốn PD chính xác hơn Nhưng sự triệt
tiêu giao thoa trong từ trường điện EMI khơng cĩ nghĩa rằng khơng cĩ tiếng ồn
âm thanh trong hệ thống
Sự dao động cơ khí trong lỏi máy biến áp là nguồn chính của tiếng ồn âm thanh, nhưng tần số của dao đơng này thì thấp hơn tín hiệu âm thanh PD
Phương pháp phát hiện tín hiệu âm thanh cũng cĩ sự giới hạn của nĩ Vẫn đề
chính với phương pháp phát hiện tín hiệu âm thanh bản chất của đường dan lan
truyền tín hiệu âm thanh phức tạp Cũng cĩ vấn đề mà những tín hiệu âm thanh nhận được cĩ cường độ thấp vì thế cảm biến phải phản ứng nhanh với những thay đổi nhỏ trong biên bộ tín hiệu để phát hiện PD
Một vấn đề rất là quan trọng khác mà hiện tại hạn chế sự thuận lợi của phương pháp phát hiện PD bằng tín hiệu âm thanh là những bộ đo phong điện PD bằng phương pháp tín hiệu âm thanh này giá rất cao
Bang 1.4: Bảng so sánh những phương pháp phát hiện PD
PP điện PP âm thanh PP quang PP hĩa học
Thuận lợi -Ứng dụng cho | -Độ nhạy | -Độ nhạy | -Triệt tiêu
t cả kiêu | cao Cao được tiêng
HVE - Triệt tiêu | -Triệt tiêu | ơn điện
Trang 23
-Dinh vi kiéu, được tiếng được tiếng -Dễ kiểm tra
nguồn, mật độ| ồn điện ồn điện -Cung cấp
của PD -Rất hiệu quả | -Định vị| thơng tin
-Thích hợp nhất | cho việ | nguồn PD quan trọng
cho việc gián | định vị PD (rong một| cho những sát PD on-line| -Chi phí| vài trường| quyết định
liên tục tuong đối| hợp) Go/No-go thap -Cĩ thể cĩ khả năng kiểm tra được cho điều kiện điện áp xung
Khơng Giao thoa từ| -Cường đội -Khơng cĩ -Khơng cĩ Am trường điện| tínhiệuthấp | thơng tinvề| thơng tin về
thuận lợi sợ ^ 5 ` ^ ; :
cao Khơng tốt| cường đội vị trí,
-Chi phí tương | cho việc | cla PD nguồn, mật
đối cao kiểm tra PD độ, và kiểu
liên tục của PD
Những cảm | -Điện dung -Bộ chuyến | -Sợi quang -Cảm biên biến được| -Cảmứng đổi áp điện | -Máy phát| DGA
áp dụng -Tụ điện hiện UV -Cảm biến
-Microphone | -Ong nhân| SF6
quang
Khu vực| -Tấtcả HVE -Máy biến áp | -Cáp -Cáp
ứng dụng -GIS -GIS -GIS
chinh -Máy biến áp | Máy biến
ap
1.3 Cau tao máy biến áp và xác đỉnh vi trí sư cố trong máy biến áp lực
Trang 2410 j
trên những thành phần hệ thống khác Do đĩ, việc bảo dưỡng hợp lý dựa trên việc giám sát trong khi máy biến áp hoạt động là điểm then chết cho việc ngăn cản những sự cố trong máy biến áp Sự cách điện trong máy biến áp và những đặc tính của nĩ cũng là ! sự phức tạp so với những thành phần khác Vật liệu cách điện thơng dụng nhất trong máy biến áp là dầu khống chất mà được thay
thé bang dầu thân thiện với mơi trường va cellulose
1.3.1 Cấu tạo máy biến áp
Bảng 1.5: Những thành phần chính của máy biến áp
Thành phân cầu tạo Mơ tả
Léi Duong dan cho độ thấm từ giữa
cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Vỏ máy biến áp Vỏ máy biển áp bao gơm vật liệu điện mơi, lỏi va cuộn dây
Vật liệu điện mơi Dân dung dịch, khí, hoặc những chất đặc khơ mà cĩ su dan dién thap va những đặc tính cho những
từ trường tỉnh điện tốt
Bình giảm áp Thùng chứa cho khí khơ hoặc khí khơ khơng màu khơng mùi để duy trì mức độ dung dịch
Sứ 1 cau trúc cách điện để cách điện
đường dẫn điện khơng được mong đợi từ những thiết bị truyền | tải điện hoặc lưới điện từ vỏ máy biến á ap
Giấy cách điện Lớp cách điện giữa những cuộn dây và giữa những cuộn dây và lỏi Bộ đơi nâc Điểm kết nối đọc I cuộn dây máy
biến áp cho phép điều chỉnh điện áp bằng chọn lựa số lượng tỉ lệ vịng đây cho ra những điện áp phù hợp
Bộ tản nhiệt và quạt Thiết bị phân tán nhiệt độ bên trong, máy biến á ấp
Thiệt bị giảm ap suat 1 thiết bị bảo vệ cho vỏ máy biên
Trang 25
| | thích bên trong vo may bién dp |
1.3.2 Vị trí sự cố trong máy biến áp và kiều phĩng điên trong máy biến áp
- - Trong [II], tỉ lệ sự cố trong những thành phần máy biến áp là bộ đổi nắc (414), cuộn dây (19%), bình va dầu (13%), điểm đấu nối (12%) và v v
-._ Trong một vài tài liệu [12,8] , cĩ những kiểu khác nhau của PD trong máy biến áp mà được phân loại như phĩng điện qua khe hở, mặt phẳng và corona, floating
part
+ Phĩng điện qua khe hở:
Niếu cĩ bắt kỳ những bong bĩng khơng khí bên trong bắt kỳ thiết bị phần cứng hoặc khe nức trong phần đặc của máy biến áp chẳng hạn như giữa những cuộn dây hoặc giấy cách điên và dầu, một khiếm khuyết kiểu khe hở cĩ thể xảy ra
+ Phĩng điện trên mặt phẳng:
Phĩng điện trên mặt phẳng là phĩng điện giữa hai mặt phăng điện mơi
song song Trong máy biến áp, kiểu phĩng điện này cĩ thể xảy ra vì những
bong bĩng trên mặt phẳng cách điện hoặc sự suy giảm lớp giấy cách điện + Phong dién corona:
Phĩng điện corona 1a sự phĩng điện giữa một điểm nhọn và mặt phẳng, bắt
kỳ hạt bụi nào từ giai đoạn sản xuất cĩ thể tạo ra phĩng điện corona Ngồi
ra, phần ghép nối cảm biến trên sứ máy biến áp cĩ thể tạo ra phĩng điện kiều corona mà trong trường hợp này cĩ thể được phân loại như tiếng ồn âm thanh
+ Phĩng điện Floating part:
Trang 26CHUONG II:
GIỚI THIEU CAC THIET BI VA NGUYEN LY LAM VIEC
CUA CAC THIET BI
2.1 Chan dodn va xir ly tin hiéu phĩng điện cục bộ
- PD thi cd thé dugc phát hiện trong những khoảng cách khác nhau do việc nĩ tạo ra phản ứng nào đĩ tuỳ theo những vật liệu cách điện trong những thành phần hệ thống Những tín hiệu được tạo ra từ PD thì thường cĩ thể được phát hiện trong những kiểu quang điện, hố học, âm thanh, điện Những tín hiệu hố học và điện thường sử dụng cho tìm kiếm sự xuất hiện PD trong thiết bị điện áp cao, và những tín hiệu âm thanh được sử dụng để xác định điểm PD xay ta 0 đâu Phụ thuộc vào đặc tính của những thành phần hệ thống nguồn, sự phát hiện tín hiệu hợp lý cĩ thể khác Ngày nay, sự kết hợp của những phương pháp đảm bảo việc phát hiện PD chính xác hơn
2.1.1 Tín hiệu điện:
- _ Sự xuất hiện PD trong thiết bị hệ thống nguồn tạo ra tín hiệu điện Đĩ là bởi vì PD gây ra lưu chuyển electron trong một xung dịng điện ngắn bên trong (ns)
[13] Để phát hiện tín hiệu điện, cĩ hai kiểu khác nhau của việc thiết lập kiểm
tra đã yêu cầu Kiểu đầu tiên thì được gọi là kiểm tra điện tích biểu kiến mà phát hiện điện tích cảm ứng trong mạch kiểm tra Kiểu thứ hai dùng một antenna hoặc đầu đị tần số vơ tuyến để phát hiện bức xạ điện từ [13] Sự hạn chế lớn
nhất của tín hiệu điện là tiếng ồn cao với tỉ lệ tín hiệu do bức xa điện từ thiết bị
khác Vì lý do này phương pháp phát hiện bằng tín hiệu điện cần những kỹ thuật xử lý tín hiệu phức tạp hơn so với những phương pháp khác Đối với những cầu trúc phức tạp của những thành phản hệ thống nguồn, tín hiệu cĩ thể được giám
sát và được điều chỉnh Tuy nhiên phương pháp tín hiệu điện thì phổ biến cho
Trang 27
"
sĩng tín hiệu Đặc biệt trong phịng thí nghiệm nơi cĩ tiếng ồn tương đối thấp so với ngồi điều kiện bên ngồi, phát hiện bằng tín hiệu điện thì thêm tiện lợi cho giám sát PD Do đĩ phương pháp này được sử dụng rộng rải cho việc kiểm tra những thành phần hệ thống nguồn mới đủ điều kiện trước khi lắp đặt, và với những dụng cụ xử lý tín hiệu sau khi lắp đặt bên ngồi Đối với phát hiện PD online, sự phát hiện dạng sĩng điện từ (đải UHE tới HF) là một phương pháp đầy hứa hẹn so với phương pháp kiểm tra điện tích biểu kiến vì đặc tính miễn nhiễm những giao thoa từ trường chống lại tiếng ồn bên ngồi
2.1.2 Tín hiệu âm thanh
- Mặc dù tín hiệu điện là bằng chứng rỏ ràng của sự xuất hiện PD, tín hiêu âm thanh tạo ra từ dạng sĩng cơ khí của một sự nỗ nhỏ xung quanh điểm nơi PD xảy ra thì được sử dụng rộng rải cho giám sát PD [14] Sự thuận lợi lớn nhất của tín hiệu âm thanh là triệt tiêu giao thoa điện từ [15,16] Hơn thế nửa sự phát hiện bằng tín hiệu âm thanh thì khơng phải là một phương pháp xâm nhập bên trong máy biến áp so với những kiểu kiếm tra khác[ 14] Ngồi ra, phát hiện tín hiệu âm thanh thích hợp cho việc định vị PD trong đối tượng kiểm tra Bằng sử
dụng những cảm biến âm thanh trên đối tượng mà cĩ xuất hiện PD bên trong, sự
tính tốn về sự khác nhau thời gian truyền âm thanh từ mỗi cảm biến cung cấp
thơng tin của vị trí PD Tuy nhiên mặc dù tín hiệu âm thanh được miêu tả là cĩ thể triệt tiêu giao thoa điện, nhưng tiếng ồn âm thanh hoặc sự giao động cơ khí
từ thiết bị điện áp cao khác vẫn cĩ thể ảnh hưởng tín hiệu âm thanh
2.1.3 Tín hiệu hĩa học
- _ PD cũng tạo ra một phản ứng hĩa học với vật liệu cách điện, một sự sử dụng
Trang 28những lỗi cĩ thể cĩ khả năng xảy ra được tạo ra bởi PD Theo như những khí đã được tạo ra bởi phản ứng hĩa học với PD Mặc dù phương pháp này đã được thực hiện định kỳ trong phịng thí nghiệm nhưng phương pháp này thì khơng thích hợp cho giám sát PD tại chỗ hoặc online, hơn thế nửa khơng xác định vi tri của PD,
2.1.4 Tín hiệu quang
-_ Hoạt động PD phát ra bức xạ trong hình dạng tia cực tím, cĩ thể thấy được, và
tín hiện quang tia hồng ngoại Quang phố của bức xạ ánh sáng phụ thuộc vào
vât liệu cách điện xung quanh chăng hạn như dầu hoặc khí Đặt biệt, sự phân
tích quang phổ quang của bức xạ điện từ cho chiều dài bước sĩng giữa lŨnm tới 30mm được quan tâm Những camera với bộ phận quang cĩ thể phát hiện tín hiệu quang với độ nhạy tương đối cao hơn trong những đối tượng kiểm tra kín khơng khí chang han nhu GIS
2.2 Các loại cám biến
- _ Trong mục này, tất cả những cảm biến sử dung đẻ phát hiện PD được trình bày
Hiện tại cĩ nhiều cảm biến mà đã được sử dụng phụ thuộc vào phương pháp kiểm tra và đối tượng kiểm tra Kẻ từ khi cảm biến đĩng l vai trị quan trọng trong cầu hình kiểm tra PD, sự lựa chọn thích hợp và định vị sự cố của các loại
cảm biến cĩ thể ảnh hưởng kết quả kiểm tra đáng kể - _ Những yêu cầu cơ bản của cảm biến PD là:
+ Độ nhạy và khuếch đại cao,
+ Cĩ thể phân biệt giữa tín hiệu PD và những tiếng ồn xung quanh + Đủ nhỏ để gắn vào đếi tượng kiểm tra
Trang 29
{ is }
trong hoặc bên ngồi tùy theo ứng dụng trở nên phổ biến với tất cả các thiết bị hệ thống nguồn Những phần sau sẽ trình bày đặc tính tổng quát của những cảm biến được sử dụng rộng rải trong thành phần hệ thống nguồn
2.2.1 Cảm biến điện
- _ HECT (biến dịng tần số cao):
+ Cảm biến này là một trong những cảm biến cảm ứng phổ biến nhất cho tất cả kiểu ứng dụng trên thiết bị hệ thống nguồn do đặc tính khơng xâm nhập vào bên trong, hiệu quả kinh phi, cĩ thé mang theo và cĩ đải tần số rộng thích hợp cho các tín hiệu được đo [17] Sử dụng 1 kiểu lỏi từ tính mạch vịng, cầu trúc cơ bản của HFCT bao gồm sáu hoặc bảy vịng của dây đồng qua lỏi mạch vịng Từ tính là những gốm sắt từ với độ dẫn từ và điện trở rất cao là những
vật liệu thích hợp cho những ứng dụng tần số cao Đặc biệt HECT đã được
thiết kế để kết nối cọc tiếp địa hoặc cáp Cấu tạo lỏi phân tách hoặc lỏi kín của HFCT thì rất phơ biến trên thị trường như thể hiện trong hình 2.1 HECT
Trang 3016 J
—T—T—
- CUQN CAM ROGOWSKI [18,19]:
+ Cuộn cảm Rogowski là một cảm biến thích hợp cho kiểm tra PD trén nguyên lý cảm ứng với dải tần số giữa 1 tới 4MHz Cuộn cảm Rogowski cĩ một cầu trúc của khuơn nhựa hình vịng với cuộn dây được ráp bên trong với một mật độ phân bố đồng đều của vịng dây với đặc tính phụ thuộc tần số Bằng lắp đặt xung quanh dây dân Cuộn cảm Rogowski tạo ra tín hiệu điện áp cảm ứng như ngỏ ra
Những sự thuận lợi san đây của cuộn cảm Rogowski la:
e Bérdéng day rat cao
se Khả năng của đo lường dịng lớn
e Dễsử dung do linh hoạt và mỏng được kẹp xung quanh dây dân được kiểm
tra
e- Độ tuyến tính rất tốt do sự khơng hiện điện của những vật liệu sắt từ
Ragowski coil principle af operatian
~ Hình 2.2: Cuộn cảm Rogowski - EPOXY-MICA ENCAPSULATED COUPLER [20,21]:
+ Kiểu cảm biến này là cảm biến phổ biến nhất đặt biệt cho máy biến áp và máy phát Epoxy-mica encapsulated coupler chứa tụ điện dung và một tụ ký sinh Về phương diện thương mại bộ ghép Epoxy-mica encapsulated coupler tir 80pF lên
tới 2nF đã được sử dụng rộng rải Dái tần số mong đợi cĩ thê đạt được bằng tỉ lệ
tiếng ồn và PD và đặc tính tần số cuộn dây cho trường hợp máy phát Những tụ
phải được thiết kế để chịu đựng điện áp cao tần số 60Hz, và nĩ nên được sản
Trang 31{ 17 }
nảy là lý do cho giá tương đối cao so với cảm biến kiểu biến dịng tần số radio mau (RFCT) Theo hướng khác, sự tiện ích là tin hiệu sung thì thường lớn hơn nhiều bởi vì chúng cĩ thể được đặt gần hơn với những điểm PD Hoạt động PD trong mỗi pha cĩ thể được xác định
Hình 2.3: Bộ Epoxy-mica encapsulated coupler - B6 ghép kiéu antenna:
+ Đối với việc phát hiện PD hiện dai trong day tần số cao hơn (HF/VHF/UHF), cam bién kiéu antenna thi được sử dụng rộng rải trong những hình đạnh khác nhau thể hiện trong hình 2.4 Kẻ từ khi cĩ nhiều điều kiện ràng buộc thực tế cho
việc lắp đặt cảm biến, thiết kế antenna thực tế cĩ thể khác phụ thuộc vào những
ứng dụng Kiểu valve dầu lắp đặt bên trong hoặc được lắp bên ngồi, chăng hạn,
trên máy biến áp đã chứng tỏ là dầu đị PD UHF thích hợp Đặc biệt, cảm biến kiểu lắp đặt bên trong valve đầu cĩ độ nhạy nhất
Trang 32
+ Hién tai Doble lemke va Omicron str dung kiểu cảm biến này cho việc kiểm tra
PD UHF cho máy biến áp nguồn Đầu tiên cảm biến UHE được lắp đặt bên ngồi được phát triển như là một ứng dụng cho trạm GIS và nĩ đã được sử dụng
rộng rải như đầu dị UHF cho máy biến áp Thơng tin chỉ tiết về kiéu antennas
UHF khác chẳng hạn như kiểu antenna hình sừng, mạch kín và hai cực cho thiết bị GIS được miêu tả trong [17]
-_ Bộ ghép định hướng [22,23]:
+ Cảm biến định hướng là sự kết hợp của một cảm biến điện dung với một cảm
biến cảm ứng Nĩ thì cĩ thể cĩ khả năng được sử dụng hai hướng trong điểm nối cáp Bằng việc làm như thể, nĩ cĩ thể cĩ khả năng phân biệt những xung PD đến từ bên ngồi ( bên phải hoặc trái) hoặc trong mối nối cáp Ứng dụng chính của kiểu cảm biến này đang được sử dụng cho mối nối cáp Đối với ứng dụng mối
nối cáp , một khớp nối định hướng cĩ thể đạt được độ nhạy cao Những tần số
hoạt động điền hình thì thường từ một vài MHz lên tới GHz
Noise teh catia
Noles right cable 4 * (b)
Hinh 2.5: kiéu cam bién dinh hướng sử dụng trong mối nối cáp.[2] (a) Lắp đặt thiết bị kiểm tra PD ngồi thực tế trên mối nối cáp
Trang 332.2.2 Cảm biến khơng mang điện
- Cảm biến cáp sợi quang:
+ Sự phát hiện của tín hiệu âm thanh từ nguồn PD cĩ thể được phát hiện bằng việc sử dụng cảm biến cáp sợi quang Theo cách khác, tín hiệu siêu âm được phát ra bởi PD trong thiết bị điện áp cao cĩ thể được xác định thành cơng băng cảm biến cáp quang chúng đã được chứng minh bằng một vài tài liệu Tín hiệu siêu âm hoặc cực siêu tạo ra áp suất trên sợi quang mà cĩ thể được gửi đi như ánh sáng trong sợi quang [24] —— High Voltage Power Supply
Transformer Oil Container
Hình 2.6: Hình ảnh mơ phỏng kiểm tra PD bằng cảm biến cáp sợi quang.[3 I]
BS: bộ phân chia tia sáng, L: thấu kính, OF: sợi quang, He-Ne:
laser
- Cảm biến phân tích khí phân hủy (DGA)
+ Thường kỹ thuật DGA được sử dụng cho sự lay mau dau định kỳ từ một may
biến áp Tuy nhiên cảm biến DGA gần đây phát hiện sản phẩm phụ hĩa học chẳng hạn như hydrogen, CO2, CO3 và v v đã được sử dụng như một cảm biến PD trong máy biến áp Cảm biến khí cĩ thể được áp dụng cho sự giám sát
Trang 34thiết bị điện áp cao được cách điện bằng dầu như thể hiện trong một vài tài liệu Tuy nhiên cảm biến này chỉ cung cấp thơng tin đối với những quyết định ( cĩ khí hay khơng cĩ khí)
- _ Cảm biến ống nano carbon SEF6 [25,26]:
+ Cảm biến Ống nano carbon (CNT) là vật liệu mới chúng cĩ đặc tính hĩa học và
vật lý độc nhất Kể từ khi sự dẫn điện của CNT phụ thuộc trên cẫu trúc nguyên tử
và độ hấp thụ chất hĩa học, những sản phẩm phân ly bị oxy hĩa khơng xác định
tạo ra bởi PD cĩ thể thay đổi sự dẫn điện của CNT bằng việc gia tăng mật độ (mật độ điện tích dương) trong chất bán dẫn kiểu Pt Cam biến này hiện tại thì chỉ được sử dụng trong lỉnh vực học thuật nhưng việc sử dụng nĩ được thể hiện trong một vài tài liệu Tuy nhiên dựa trên cảm biến này, phát hiện PD offline trong GIS thì cĩ thể cĩ khả năng xảy ra 17” Glucose b „= „em og eg HạC——CH¿—€©C M3-—N HyC—OH
Gluconie Acid Sou ‘cH
Propionic acid Trimethylamine Methanol NOs GH CH, Cx NO, ef 4 2,6 Dinitrotoipens Dimeittry! methyiphosphonate (a) (b)
Trang 35- _ Bộ cảm biến áp điện [27]:
+ Điển hình cảm biến hoạt động trong dải tần số 120-160kHz Để giảm tối thiểu phản ứng hay thay đổi tùy theo từ trường điện, bộ cảm biến áp điện cĩ thể hoặc
là một kiểu khác sử dụng hai tỉnh thể hoặc một bộ biến đổi áp điện đơn tính thể
được bọc với mạch khuếch đại tích hợp, thường kiểu mạch khuếch đại tích hợp là cầu hình thơng dụng thêm do biên độ cao và ngỏ ra trở kháng thấp Kể từ khi trở kháng âm thanh của tỉnh thể cảm biến khác với trở kháng âm thanh của vỏ máy biến áp bằng thép, một vật liệu nhựa epoxy cứng hiệu xuất cao được sử
dụng với đặc tính cách điện và nhiệt Về phương diện thương mại sự phát hiện
âm thanh cho định vị PD mà cĩ thể cĩ áp dụng cho máy biến áp đã được sử dụng thành cơng td : a E 8 ld my 2 Ợ < Waves In Pha
Hình 2.8: Cấu tạo bên trong bộ cảm biến áp điện[33] 2.3 Giám sát PD on-line trong máy biến áp
Trang 36xảy ra Trong mục này, kỹ thuật giám sát PD đầy hứa hẹn dùng những phương pháp, những cảm biến khác nhau, những phương pháp kết hợp những cảm biến
đã được đề xuất và xử lý tín hiệu sẽ được giới thiệu
2.3.1 Phương pháp truyền thống,
+ Sự giám sát PD dùng tiêu chuẩn IEC 60270 là phương pháp đã được chứng minh rồi và đã được sử dụng rộng rải cho một vài thập kỷ Những cảm biến đã
sử dụng trong phương pháp này là thiết bị cảm biến điện dung gắn trên thanh
cái giếng hình 2.9 bên dưới Những cảm biến qua dải tần số hẹp hoặc rộng cĩ thể được lắp đặt trên tất cả điểm đấu nối cĩ thể tiếp cận chẳng hạn như thanh cái HV hoặc LV, trung tính tiếp địa Tuy nhiên, phương pháp lắp đặt cảm biến
điện dung trên thanh cái HV hoặc HECT trên dây tiếp đất chính là phương
pháp thơng dụng nhất Đặc biệt phương pháp kiểm tra nhiều điểm đấu nối cĩ thể tạo ra những kết quả tốt đối với mỗi pha của hoạt động PD Sau đĩ giảm
tiêng ơn bên ngồi và cuỗi cùng so sánh ba kết quả kiêm tra PD ở ba điểm đâu
Trang 3723 j
sation,
2.3.2 Phương pháp khơng truyền thống,
+ Một sự thuận lợi của giám sát PD dùng cảm biến UHF lắp đặt trên máy biến áp là loại bỏ được những tiếng ồn Cĩ hai phương pháp giám sát khác nhau được sử dụng rộng rải cho giám sát PD UHF trên máy biến áp Phương pháp đầu tiên là sử dụng cảm biến cĩ độ nhạy cao lắp đặt bên trong trong valve xả dầu chúng là bộ cảm biến khơng bị phá hủy tiếp cận vị trí PD gần hơn thể hiện trong hình 2.10, tuy nhiên kiểu cảm biến này thì khơng thể ứng dụng cho máy biến áp mà chúng khơng cĩ valve đầu cùng chiều Phương pháp hai là lắp đặt những cảm biến bên ngồi trên cửa số điện mơi (dielectric windows) ở những điểm khác nhau trên mặt phẳng máy biến áp như thể hiện trong hình 2.11 Cả hai kỹ thuật phát hiện bằng UHF thì hiện tại được sử dụng và đã được chứng minh tính hiệu quả Trong một vài tài liệu, tiêu chuẩn IEC 60270 áp dụng cho phương pháp kiểm tra nhiều điểm kết nối (multi terminal) với UHF dường như là kỹ thuật hứa hẹn nhất đẻ cĩ tín hiệu PD đầy đủ tránh được tiếng ồn và hỗ trợ trong định viPD & m — AAAL £ , Changer : ‹ t H Hình 2.10: Cảm biến UHF kiểu valve xả [34,35] (cable) E1 Clampirng tí
sensor ` ping fag
oh Ty - rot nh screening band H lr 4 1 gasket hatch dielectric window ị Z 4 porn pS Ld rm gasket » ; » ` = as ¬ CÁ trarsformer
ao TR displacement board tank
Trang 38
— 24 Hư,
2.3.3 Phương pháp AE [28.29]
+ Việc định vị nguồn PD trong máy biến áp thì cĩ thể cĩ khả năng dùng để phát
hiện bức xạ âm thanh trên máy biến áp Cĩ hai phương pháp khác nhau; sử
dụng I tín hiệu PD điện trường đã được phân tích dựa trên biên độ và hình dạng xung PD, sự sử dụng phương pháp phát hiện bằng tín hiệu âm thanh được biết như phép Triangulation Sự phát hiện tín hiệu âm thanh cho định vị nguồn PD bằng việc sử dụng những cảm biến áp điện lắp đặt bên ngồi xung quanh vỏ máy biến áp và tính tốn thời gian đến từ tín hiệu âm thanh từ nguồn PD đến cảm biến áp điện từ việc bố trí và vị trí lắp đặt cảm biến bên ngồi xung quanh máy biến áp “= n = „= WN Tà» ` a) < < N ‘mieten = = e 1 + ấ eo (Xo s4
oon SRSECSACSKSPESERKREERR S20 RSaeES
Hinh 2.12: Phat hién 4m thanh cho dinh vi PD trong máy biến áp
+ Trong, hình 2.12, vị trí cảm biến cĩ thê cĩ khả năng dùng hệ số tọa độ vuơng gĩc được thê hiện Vấn đề lớn nhất của phương pháp phát hiện PD bằng AE cho định vị nguồn PD trong máy biến áp là độ nhạy tín hiệu của nĩ Phương
pháp này nên kiểm tra tín hiệu âm thanh ở thời gian tương tự với ít nhất ba
Trang 39giải thích tốn học chỉ tiết và kỹ thuật xử lý tín hiệu cĩ thể cĩ khả năng xảy ra
được trình bày cụ thể
2.3.4 Kết hợp phương pháp truyền thống và khơng truyền thống
-_ Một vài tài liệu gần đây chẳng hạn như [30] đã trình bày cĩ thể cĩ khả năng của việc kết hợp hai phương pháp kiểm tra PD để tận dụng những đặc tính vượt trội của mỗi phương pháp Những ứng dụng thành cơng đã được thực hiện trên máy biến áp và GIS Theo cách khác, cảm biến UHF được lắp đặt bên trong valve dầu cĩ thể phát hiện những dạng sĩng từ trường điện bên trong máy biến ap
Theo cách khác, kiểm tra trở kháng trên ba thanh cái kiểm tra điện tích biểu
kiến Niếu khơng cĩ sự phát hiện PD trên UHF với cấp độ của điện tích biểu
kiến cao từ phương pháp IEC 60270 Nguồn PD cĩ thể được xem xét như là
nguồn PD từ mơi trường và thiết bị xung quanh bên ngồi Ngược lại, sự phát hiện từ trường điện với cấp độ kết quả kiểm tra điện tích biểu kiến cao cĩ thể chỉ ra rằng PD xuất hiện bên trong máy biến áp [42] Phương pháp phổ biến nhất, kiểm tra nhiều điểm đấu nối trên mỗi thanh cái đảm bảo vị trí PD cĩ thể cĩ khả năng xảy ra bằng việc phân tích cường độ điện tích biểu kiến của mỗi thanh
cái Đối với GIS, phương pháp IEC 60270 truyền thống cĩ thể được sử dụng
Trang 40Bang 2.14: Bang so sanh gitta phuong phap khong truyén théng va truyén thống PP truyền thơng PP hiện đại Tiêu chuẩn IEC 60270 IEC 62478 (tiêu chuẩn soạn thảo) Kiêu cảm biên -Kiém tra trở kháng (cảm biến cho phương pháp truyền thống cĩ thể là điện dung, cuộn dây Rogowski, HFCT)
-Cam bién dién
-Cảm biến âm thanh -Cảm biến quang -Cảm biên hĩa học Dải tân sơ -Độ rộng 30-500kHz/Af=100-400kHz -Độ hẹp (50kHz-ImHz) /Af=9-30kHz -HF(3MHz-30MHz)* -VHF(30MHz-300MHz)** -UHF(300MHz-3GHz)*** -AE(20kHz téi 250kHz, va 100Hz tới 3kHz)
Cân chỉnh -Phải được cân chỉnh -Kiém tra độ nhạy
-Kiểm tra hiệu suất
Đơn vị đo lường -pC, pV -Amps, mV, V/mm hoặc dB
Số lượng kiểm tra -Điện tích biểu kiên -Xung dịng và áp tiếp địa tạm thời (thống quá) (song điện trường), tín hiệu âm
thanh, phản ứng hĩa học
được tạo ra bời sản phẩm
phụ, quang phổ
Hệ thống kiểm tra -Thiết bị nỗi ghép, hệ thơng truyền
tải, thiết bị đo lường -Những thành phần nhạy cảm, đường dây truyền dẫn
dử liệu, bộ phân tích xử lý
dử liệu