Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phóng điện cục bộ để xác định tình trạng cách điện của cáp ngầm 22 KV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HUY TƯỚC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ XÁC ĐỊNH TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN CỦA CÁP NGẦM 22 KV RESEARCH ON APPLICATION OF PARTIAL DISCHARGE TECHNOLOGIES IN DETERMINING THE INSULATION CONDITION OF 22 KV UNDERGROUND CABLES Chuyên nghành: Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 08/2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Huy Tước MSHV: 1670844 Ngày, tháng, năm sinh: 13/9/1984 Nơi sinh: TPHCM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ phóng điện cục để xác định tình trạng cách điện cáp ngầm 22 kv 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN: - Ứng dụng phần mềm Comsol Multiphysics để tìm hiểu độ tăng cao điện trường vị trí khiếm khuyết - Tìm hiểu phương pháp đo phóng điện cục triển khai ứng dụng (partial discharge) - Phân tích kết liệu trường kết phương pháp PD; Đánh giá phương pháp PD cáp ngầm trung kiến nghị phương pháp đo phóng điện cục 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/03/2019 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/08/2019 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.Huỳnh Quốc Việt Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Tp HCM, ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) Huỳnh Quốc Việt TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp, nhận hướng dẫn, giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình Thầy, Cơ giáo, Gia đình, Bạn bè Đồng nghiệp Thông qua luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: o Thầy hướng dẫn: TS.Huỳnh Quốc Việt, người trực tiếp hướng dẫn, cung cấp kiến thức, phương pháp nghiên cứu, hỗ trợ, giúp đỡ thực hoàn thành đề tài o Tập thể Thầy, Cô giáo trường đại học Bách Khoa TPHCM tận tình giảng dạy, giúp đỡ tơi suốt trình học tập nghiên cứu trường o Lãnh đạo Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Thành phố Hồ Chí Minh, Gia đình, Bạn bè Đồng nghiệp động viên, khuyến khích tạo điều kiện thuận lợi thời gian cung cấp số liệu để tơi hồn thành luận văn Một lần xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Q Thầy, Cơ, Gia đình, Bạn bè Đồng nghiệp Chúc người vui vẻ hạnh phúc! Học viên Nguyễn Huy Tước TÓM TẮT LUẬN VĂN Với việc Tổng Công ty Điện lực TP HCM đẩy mạnh cơng tác ngầm hóa lưới điện trung hạ nhằm tạo mỹ quan thị, cơng tác kiểm tra bảo dưỡng vận hành loại cáp ngầm trung mục tiêu quan tâm hàng đầu Hiện nay, tình trạng cố cáp ngầm gây ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện, việc nghiên cứu đưa biện pháp khắc phục phòng ngừa cố trọng tâm Mục tiêu luận văn ứng dụng phương pháp đo PD chẩn đốn tình trạng cáp ngầm trung khu vực TP.HCM; Phân tích yếu tố tác động đến kết đo PD; kiến nghị phương pháp đo phóng điện cục đề xuất phương pháp để giảm thiểu cố cáp ngầm trung Luận văn chia thành 06 chương với nội dung nghiên cứu sau: - Chương I: Giới thiệu chung - Chương II: Tìm hiểu phân tích tình trạng vận hành cáp ngầm trung lưới điện TP.HCM - Chương III: Công nghệ đo phóng điện cục việc xác định cô cáp ngầm trung - Chương IV: Tính tốn tăng cao điện trường vài vị trí lỗi cáp ngầm phần mềm Comsol Multiphysics - Chương V: Đánh giá tình trạng cách điện cáp ngầm trung công nghệ đo phóng điện cục - Chương VI: Tổng kết đánh giá hướng phát triển đề tài ABSTRACT With Ho Chi Minh City Power Corporation is promoting underground cables of medium and low voltage grid to create urban beauty, then checking, maintaining and operating medium voltage underground cables is always a top priority Currently, the conditions of medium voltage underground cables affects the reliability of power supply, research of remedial measures and incident the fault is central The main objective of this thesis is to apply PD measurement methods in the diagnosis of medium voltage underground cables in the area of Ho Chi Minh City; Analysis of factors affecting PD measurement results; recommendations on partial discharge measurement methods as well as suggestions for minimizing medium voltage underground cable incidents The thesis is divided into 06 chapters with the following research content: - Chapter I: Introduction - Chapter II: Research and analysis the condition of operating medium voltage underground cables in Ho Chi Minh city - Chapter III: Partial discharge technologies in determining the fault condition medium voltage underground cables - Chapter IV: Calculate the rise of electric field at some fault positions of medium voltage underground cables by Comsol Multiphysics - Chapter V: Evaluation of status of medium voltage underground cable by applying partial discharge technology - Chapter VI: Summary of evaluation and development dữection of the thesis LỜI CAM ĐOAN Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, đuợc thục duới sụ huớng dẫn khoa học TS.Huỳnh Quốc Việt Các số liệu, kết luận nghiên cứu đuợc trình bày luận văn hồn tồn trung thục Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Nguyễn Huy Tước Trường Đạỉ học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.3 Mục tiêu, nội dung phuơng pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu đề tài 1.3.2 Nội dung nghiên cứu 1.3.3 Phuơng pháp nghiên cứu CHƯƠNG 11 TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH CÁP NGẦM TRUNG THẾ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TP.HCM 11 2.1 Tổng quan lưới điện TP.HCM 11 2.2 Sơ luợc loại cáp ngầm 12 2.3 Tiêu chuẩn cáp ngầm trung phụ kiện cáp ngầm trung đuợc Tổng Công ty Điện lục TP.HCM sử dụng 16 2.4 Các nguyên nhân sụ cố cáp ngầm trung 23 2.4.1 Chạm chập 02 ruột dây dẫn với chạm cập ruột với dây dẫn với chắn (hu hỏng song song) 23 2.4.2 Sụ cố cáp phóng điện (hu hỏng song song) 24 2.4.3 Hu hỏng gián đoạn (cáp hở mạch hay đứt) 24 2.4.4 Hư hỏng ruột dẫn chạm đất hay hay vỏ cáp chạm đất 25 2.4.5 Hư hỏng nước thâm nhập nhiễm ẩm 25 2.5 Hình ảnh số cố cáp ngầm trung 26 CHƯƠNG 28 CƠNG NGHỆ ĐO PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ HIỆN NAY 28 3.1 Giới thiệu tổng quan 28 3.1.1 Phóng điện cục 28 3.1.2 Một số ứng dụng chẩn đốn phóng điện cục 33 3.2 Các phương pháp xác định phóng điện cục 34 1/78 Trường Đạỉ học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 3.2.1 Phương pháp đo PD on-line 35 3.2.2 Phương pháp đo PD off-line 35 3.2.2.1 Phương pháp đo PD off-line tần số công nghiệp (50 Hz) 36 3.2.2.2 Phương pháp đo PD off-line tần số thấp 38 3.2.2.3 Nguồn áp xoay chiều có biên độ giảm dần (Damped alternating voltage - DAC) ' 41 3.3 Các phương pháp đánh giá kết PD 42 CHƯƠNG 43 TÍNH TỐN SỰ TĂNG CAO CỦA ĐIỆN TRƯỜNG TẠI MỘT VÀI VỊ TRÍ LỖI CỦA CÁP NGẨM BẰNG PHẨN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS 43 4.1 Cấu hình cáp ngầm tốn tính tốn điện trường 43 4.2 Định nghĩa thông số cho mô hình cáp điện thiết lập mơ hình phóng điện cục ban đầu cho cáp ngầm 44 4.2.1 Thiết lập thơng số mơ hình cáp điện (Geometry 1) 44 4.2.2 Thiết lập thành phần cáp điện (Geometry 1) 46 4.2.2.1 Lõi cáp điện 46 4.2.2.2 Thiết lập điều kiện biên (Electric Potential) 47 4.2.3 Thiết lập lưới phân tích (Mesh) 48 4.3 Một số kết tính tốn cho trường hợp lỗi cách điện cáp ngầm 48 CHƯƠNG 51 ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN CỦA CÁP NGẦM TRUNG THẾ BẲNG CÔNG NGHỆ ĐO PHỎNG ĐIỆN CỤC BỘ 51 5.1 Các ứng dụng công nghệ PD Tổng Công ty Điện lực TP.HCM 51 5.1.1 Thử phóng điện cục cáp ngầm thiết bị Megger PDS 60 51 5.1.2 Thử phóng điện cục cáp ngầm thiết bị BAUR-ViolaTDl—42.5kVrms 59 5.1.3 Thử phóng điện cục cáp ngầm thiết bị Seba OWTS 28 61 5.2 Tiêu chuẩn phân loại đánh giá kết PD 62 5.3 Đánh giá tình trạng cách điện cáp ngầm trưng cơng nghệ đo phóng điện cục 62 5.3.1 Trường hợp cáp phải theo dõi kiểm tra lại sau tháng 64 5.3.2 Trường hợp cáp phải theo dõi kiểm tra lại sau năm để đánh giá tốc độ phát 2/78 Trường Đạỉ học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ triển PD .’ 68 5.3.3 Trường hợp cáp phải lập kế hoạch thay vị trí bị PD gấp 70 5.3.4 Trường hợp cáp phải lập thay vị trí bị PD gấp 71 5.3.5 Trường hợp cáp bị nhiễu thực đo PD 73 CHƯƠNG 76 TÔNG KẾT ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 76 6.1 Hiệu đề tài 76 6.2 Những hạn chế ứng dụng công nghệ PD vào thực tiễn 76 6.3 Hướng phát triển đề tài 77 3/78 Trường Đạỉ học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT RMU: TEV: Phóng điện cục (Partial discharge) Polyethylen khâu mạch - hình mạng (Cross linked Polyethylen) Polyvinyl clorua Hệ thống thông tin địa lý (Geographic information system) Cây điện (Electrical tree) Cây nước (Water tree) Tổn hao điện mơi (Tandelta) Điện áp khởi đầu xuất phóng điện cục (Partial discharge inception voltage) Điện áp triệt tiêu phóng điện cục (Partial discharge extinction voltage) Tủ điện trung (Ring Main Unit) Đo điện áp độ DF: Tổn hao điện môi (Disipation factor) VLF: Tần số thấp (Very low frequency) TDR: Phản xạ thời gian chủ đạo (Time domain reflectometer) DAC: Nguồn xoay chiều có biên độ giảm dần PD: XLPE: PVC: GIS: ET: WT: TD: PDIV: PDEV: 4/78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 108 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 109 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 110 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 111 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 112 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 113 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 114 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 115 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 116 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 117 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 118 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 119 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 123 120 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 1223 123 123123 123 121 /78 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Luận vãn Thạc sĩ 122 /78 ... Hộp đầu cáp ngầm 2 2kV sử dụng trời - Hộp đầu cáp ngầm 2 2kV sử dụng nhà - Hộp nối cáp ngầm 2 2kV - Hộp đầu cáp góc 2 2kV - 3x240mm2 - Hộp đầu cáp góc 2 2kV - 3x240mm2 - Hộp đầu cáp góc 2 2kV - 3x50mm2... lưới điện ngầm cấp điện áp từ 0, 4kV đến 2 2kV có quy định cáp ngầm sau: Thông số vận hành cáp ngầm áp dụng Tổng Công ty Điện lực TP.HCM áp dụng 12,7 /22 (24 )kV đó: 12, 7kV điện áp pha, 2 2kV điện. .. ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ phóng điện cục để xác định tình trạng cách điện cáp ngầm 22 kv 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN: - Ứng dụng phần mềm