Ảnh hưởng của độ ẩm lên tổn thất điện môi trên cách điện giấy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TRẦM NGỌC TUYỀN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN TỔN THẤT ĐIỆN MÔI TRÊN CÁCH ĐIỆN GIẤY/DẦU Chuyên ngành : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày …… tháng …… năm ……… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ gồm : 1………………………………………………………… 2………………………………………………………… 3………………………………………………………… 4………………………………………………………… 5………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội Đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN TRẦM NGỌC TUYỀN Phái : Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 27/12/1983 Nơi sinh : TP.HCM Chuyên ngành : Thiết bị, mạng nhà máy điện MSHV : 09180094 I - TÊN ĐỀ TÀI: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN TỔN THẤT ĐIỆN MÔI TRÊN CÁCH ĐIỆN GIẤY/DẦU II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : - Tìm hiểu sở lý thuyết liên quan đến tổn thất điện môi cách điện giấy/dầu - Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm lên tổn thất điện môi cách điện giấy/dầu trường hợp độ ẩm phân bố không thơng qua mơ hình khác - Khảo sát bổ sung ảnh hưởng tần số nhiệt độ lên mơ hình trường hợp độ ẩm phân bố không - Đưa nhận xét kết luận cho trường hợp khảo sát III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 07/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/12/2010 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Sau gần 06 tháng nỗ lực thực hiện, luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm lên tổn thất điện môi cách điện giấy/dầu” hồn thành Ngồi cố gắng thân, tơi nhận khích lệ lớn từ phía thầy cơ, gia đình bạn bè Lời xin chân thành cảm ơn TS.Hồ Văn Nhật Chương, người tận tình hướng dẫn, hỗ trợ giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Xin cảm ơn thầy cô Khoa Điện – Điện tử đặc biệt thầy môn Hệ Thống Điện truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu Xin cảm ơn gia đình ln động viên tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn bạn đồng môn đồng nghiệp hỗ trợ đóng góp ý kiến quý báu cho luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN Các thiết bị điện cao áp phần tử chính, quan trọng mang giá trị lớn hệ thống điện Do đó, việc kiểm tra, đo lường, bảo dưỡng đánh giá tình trạng thiết bị cần thiết trình lão hóa liên tục cách điện từ đưa vào vận hành Hơn nữa, yếu tố ảnh hưởng từ môi trường nhiệt độ, độ ẩm góp phần làm giảm tuổi thọ thiết bị có khả dẫn đến cố ngồi tầm kiểm sốt khơng theo dõi xác định tình tr ạng thiết bị Việc kiểm nghiệm thiết bị điện thường tập trung vào kiểm tra tình trạng cách điện thiết bị có cịn đạt yêu cầu vận hành hay diễn tiến xấu tình trạng cách điện nhanh hay chậm có khả dẫn đến cố hay khơng Tình trạng vật liệu cách điện phụ thuộc lớn vào yếu tố độ ẩm Theo thống kê, khoảng 70% cố hư hỏng thiết bị cao áp có liên quan mật thiết đến tình trạng nhiễm ẩm Thơng thường, việc nhiễm ẩm cách điện thể rõ qua việc tăng bất thường cách nhanh chóng tổn thất điện môi Tuy nhiên, số trường hợp, đặc biệt cách điện nhiễm ẩm phân bố không đều, nhiễm ẩm qua tăng tổn thất điện môi dẫn đến việc đánh giá sai tình tr ạng thiết bị, tiểm ẩn nguy xảy cố vận hành Trong loại vật liệu cách điện, cách điện giấy dầu sử dụng rộng rãi nhiều thiết bị (tụ cao áp, cách điện xuyên, biến dòng điện, biến điện áp…) tính chất vượt trội độ bền điện, độ bền khả kháng ẩm cao Đây loại cách điện có khả bị nhiễm ẩm theo dạng phân bố khơng cao Nội dung luận văn khảo sát ảnh hưởng độ ẩm lên tổn thất điện môi cách điện giấy dầu trường hợp cách điện bị nhiễm ẩm phân bố khơng Ngồi ra, cịn bổ sung thêm ảnh hưởng yếu tố tần số nhiệt độ để khảo sát tồn diện tình trạng cách điện Nội dung luận văn chia làm 06 chương : Chương : Tổng quan đề tài Chương 2, : Các sở lý thuyết tượng xảy trình vận hành cách điện tổn thất điện môi cách điện Chương : Tổng quan cách điện giấy dầu thiết bị sử dụng cách điện giấy dầu Chương : Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm lên tổn thất điện môi cách điện giấy dầu trường hợp độ ẩm phân bố không Dựa sở lý thuyết mơ hình cho ện mơi nhiễm ẩm không xây dựng, luận văn kiểm chứng lại kết thay đổi tổn thất điện mơi từ đưa nhận xét, kết luận chứng minh tình trạng nhiễm ẩm cách điện không luôn phản ánh thông qua tăng cao tổn thất điện mơi Các mơ hình đư ợc xây dựng bao gồm mơ hình nối tiếp đại diện cho cách điện nhiễm ẩm theo lớp, mơ hình song song nối tiếp đại diện cho cách điện nhiễm ẩm phần cục Khi khảo sát mơ hình, thay đổi thơng số kích thước hình học lớp ẩm độ tạp chất nước để xem xét việc tác động yếu tố với tổn thất điện môi Việc so sánh mơ hình cịn giúp cho việc đánh giá tình tr ạng nhiễm ẩm cách điện nguy hiểm nhất, từ có điều chỉnh phù hợp thiết kế vận hành thiết bị Chương : Dựa mơ hình kiểm chứng chương 5, luận văn khảo sát bổ sung thêm ảnh hưởng yếu tố tần số nhiệt độ lên tổn thất điện môi cách điện giấy dầu trường hợp nhiễm ẩm phân bố khơng để có kết tồn diện Từ việc xem xét thêm ảnh hưởng tần số nhiệt độ, luận văn đưa nhận xét kết luận việc vận hành kiểm nghiệm thiết bị MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan vật liệu cách điện 1.2 Tính cần thiết đề tài 1.3 Cách thức tiếp cận vấn đề đề tài 1.4 Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG : TỔN HAO ĐIỆN MƠI 2.1 Định nghĩa chủ yếu cơng thức 2.2 Sơ đồ thay điện mơi có tổn hao 2.3 Quan hệ góc tổn thất điện mơi tgδ với yếu tố khác 11 2.3.1 Quan hệ tgδ với tần số 11 2.3.2 Quan hệ tgδ với nhiệt độ 11 2.3.3 Quan hệ tgδ với độ ẩm 12 2.3.4 Quan hệ tgδ với điện áp 12 2.4 Phương pháp đo hệ số tổn hao điện môi tgδ 12 CHƯƠNG : CÁCH ĐIỆN TRONG – NHỮNG TÍNH CHẤT CHUNG 3.1 Những đặc điểm cách điện 16 3.2 Tổ hợp điện môi dạng chủ yếu cách điện 18 3.3 Độ bền điện lâu dài cách điện 19 3.3.1 Các dạng già hóa cách điện 19 3.3.2 Các quy luật chung già hóa điện cách điện 20 3.3.3 Phóng điện cục cách điện 22 3.4 Cường độ điện trường làm việc cho phép cách điện 29 3.5 Sự già hóa nhiệt cách điện 31 3.6 Sự thấm ẩm cách điện 32 3.7 Độ bền điện ngắn hạn cách điện 34 CHƯƠNG : CÁCH ĐIỆN BẰNG GIẤY TẨM DẦU 4.1 Tổng quan 35 4.2 Phóng điện cục cách điện giấy dầu 35 4.3 Độ bền điện cách điện giấy dầu 41 4.4 Các thiết bị điện sử dụng cách điện giấy tẩm dầu 45 4.4.1 Cáp điện 45 4.4.2 Tụ công suất cao áp có cách điện giấy dầu 48 4.4.3 Cách điện xuyên sử dụng cách điện giấy dầu 51 4.4.4 Biến dòng điện sử dụng cách điện giấy dầu 56 4.4.5 Biến điện áp sử dụng cách điện giấy dầu 58 CHƯƠNG 05 : KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN TỔN THẤT ĐIỆN MÔI CỦA CÁCH ĐIỆN GIẤY-DẦU TRONG TRƯỜNG HỢP ĐỘ ẨM PHÂN BỐ KHÔNG ĐỒNG ĐỀU 5.1 Tổng quan phép đo hệ số PF/DF đặc trưng cho tổn thất điện môi 60 5.1.1 Tổng quan 60 5.1.2 Nguyên lý thử nghiệm PF/DF 61 5.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo PF/DF 62 5.1.4 Nguyên lý mạch đo thiết bị đo PF/DF 63 5.1.5 Đánh giá kết đo hệ số PF/DF 66 5.2 Các mơ hình sử dụng để khảo sát ảnh hưởng độ ẩm lên hệ số PF/DF trường hợp độ ẩm phân bố không cách điện giấy dầu 67 5.2.1 Tổng quan ảnh hưởng độ ẩm lên hệ số PF/DF trường hợp phân bố không cách điện giấy dầu 5.2.2 Mơ hình phần bị ẩm khô cách điện nối tiếp với (trường hợp nối tiếp) 69 5.2.3 Mơ hình phần bị nhiễm ẩm khơ cách điện mắc hỗn hợp (Trường hợp song song nối tiếp) 73 5.3 Các nhận xét kết 76 5.3.1 Phương pháp khảo sát 76 5.3.2 Khảo sát thay đổi hệ số PF/DF mô hình nối tiếp song song nối tiếp thay đổi giá trị α, λ tanδ w khác 77 R R 5.3.2.1 Trường hợp nối tiếp α=0.01 song song nối tiếp α=0.01, λ=9 77 5.3.2.2 Trường hợp nối tiếp α=0.05 song song nối tiếp α=0.05, λ=9 81 5.3.2.3 Trường hợp nối tiếp α=0.5 song song nối tiếp α=0.5, λ=9 85 5.3.2.4 Trường hợp nối tiếp với giá trị tanδ w , thay đổi giá trị α 89 R R 5.3.2.5 Trường hợp song song nối tiếp với giá trị tanδ w , thay đổi R R giá trị α λ 91 5.4 Nhận xét chung kết luận 96 5.4.1 Nhận xét 96 5.4.2 Kết luận 97 CHƯƠNG 06 : KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN TỔN THẤT ĐIỆN MÔI CỦA CÁCH ĐIỆN GIẤY-DẦU TRONG TRƯỜNG HỢP ĐỘ ẨM PHÂN BỐ KHÔNG ĐỒNG ĐỀU THEO TẦN SỐ VÀ NHIỆT ĐỘ 6.1 Ảnh hưởng thông số tần số nhiệt độ lên hệ số công suất/tổn thất điện môi cách điện giấy dầu bị nhiễm ẩm không đồng 99 6.1.1 Đặt vấn đề giả thiết 99 6.1.2 Mơ hình Single-Debye để khảo sát thay đổi nước lớp cách điện ẩm tác động tần số nhiệt độ 100 6.1.3 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng thông số tần số nhiệt độ lên hệ số công suất/tổn thất điện môi cách điện giấy dầu bị nhiễm ẩm không đồng 103 6.2 Các kết khảo sát 104 6.2.1 Khảo sát thay đổi hệ số công suất/tổn thất điện môi với nhiệt độ cố định T = 250C dải tần số từ 1Hz đến kHz, thay đổi thông số α, λ, x P P 104 6.2.1.1 Trường hợp nối tiếp với α=0.01 x thay đổi 104 6.2.1.2 Trường hợp song song nối tiếp với α=0.01, λ=9 x thay đổi 107 6.2.1.3 Trường hợp nối tiếp với α=0.05 song song nối tiếp với α=0.01 λ=9, x thay đổi 108 6.2.1.4 Trường hợp nối tiếp với α=0.5 song song nối tiếp với α=0.5 λ =9, x thay đổi 109 6.2.1.5 Trường hợp nối tiếp với x=1%, song song nối tiếp với x=1%; α =0.4 λ thay đổi song song nối tiếp với x=1%, λ=9, α thay đổi 111 6.2.1.6 Trường hợp nối tiếp với x=10%, song song nối tiếp với x=10%; α = 0.4; λ thay đổi song song nối tiếp với x=10%; λ=9; α thay đổi 113 6.2.1.7 Trường hợp nối tiếp với x=30%, song song nối tiếp với x=30%; α=0.4; λ thay đổi song song nối tiếp với x=30%; λ=9; α thay đổi 114 6.2.2 Khảo sát thay đổi hệ số công suất/tổn thất điện môi với nhiệt độ cố định T = 250C dải tần số từ 1Hz đến 3MHz, thay đổi thông số α, λ, x P P 117 6.2.3 Khảo sát thay đổi hệ số công suất/tổn thất điện môi dải tần số từ 1Hz đến 1kHz thay đổi thông số α, λ, x xét đến ảnh hưởng nhiệt độ 110 6.2.3.1 Trường hợp nối tiếp α=0.01 song song nối tiếp α=0.01;λ=9 120 6.2.3.2 Trường hợp nối tiếp α=0.05 song song nối tiếp α=0.05;λ=9 123 6.2.3.2 Trường hợp nối tiếp α=0.5 song song nối tiếp α=0.5;λ=9 125 6.2.4 Khảo sát thay đổi hệ số PF/DF dải nhiệt độ từ 10C đến 10000C P P P P thay đổi thông số α, λ, x ứng với giá trị f khác 128 6.2.4.1 Trường hợp nối tiếp α=0.01 song song nối tiếp α=0.01;λ=9 với x =10% 128 6.2.4.2 Trường hợp nối tiếp α=0.05 song song nối tiếp α=0.05;λ=9 với x = 10% 129 124 T = 50C T = 15 C α=0.05 x = 30% T = 300C T =600C T = 1000C Hình 6.36 : Hệ số PF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 30%; α = 0.05 nhiệt độ thay đổi T = 5, 15, 30, 60, 1000C theo tần số từ 1Hz đến 1kHz T = 0C T = 15 C T = 300C α=0.05 λ=9 x = 30% T =600C T = 1000C Hình 6.37 : Hệ số PF trường hợp song song_ nối tiếp với độ ẩm x = 30%; α = 0.05; λ = 9, nhiệt độ thay đổi T = 5, 15, 30, 60, 1000C theo tần số từ 1Hz đến 1kHz Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 125 6.2.3.3./ Trường hợp nối tiếp α=0.5 song song nối tiếp α=0.5, λ=9 : α=0.5 x = 1% T = 0C T = 150C T = 300C T =600C T = 1000C Hình 6.38 : Hệ số PF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 1%; α = 0.5 nhiệt độ thay đổi T = 5, 15, 30, 60, 1000C theo tần số từ 1Hz đến 1kHz α=0.5 λ=9 x = 1% T = 50C T = 150C T = 300C T =600C T = 1000C Hình 6.39 : Hệ số PF trường hợp song song_ nối tiếp với độ ẩm x = 1%; α = 0.5; λ = 9, nhiệt độ thay đổi T = 5, 15, 30, 60, 1000C theo tần số từ 1Hz đến 1kHz Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 126 T = 50C T = 15 C α=0.5 x = 30% T = 300C T =600C T = 1000C Hình 6.40 : Hệ số PF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 30%; α = 0.5 nhiệt độ thay đổi T = 5, 15, 30, 60, 1000C theo tần số từ 1Hz đến 1kHz T = 50C T = 150C T = 300C T =600C α=0.5 λ=9 x = 30% T = 1000C Hình 6.41 : Hệ số PF trường hợp song song_ nối tiếp với độ ẩm x = 30%; α = 0.5; λ = 9, nhiệt độ thay đổi T = 5, 15, 30, 60, 1000C theo tần số từ 1Hz đến 1kHz Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 127  Nhận xét : - Khi thay đổi giá trị α λ khác trường hợp nối tiếp song song nối tiếp, giá trị PF thay đổi đề cập phần 6.2.3.1 - Khi giá trị α tăng, giá trị PF có xu hướng tăng mạnh tần số nhiệt độ trường hợp song song nối tiếp tăng trường hợp nối tiếp Bảng 6.7 : Các giá trị cực đại PF với x= 30% trường hợp nối tiếp song song nối tiếp thay đổi giá trị α, λ T khác khảo sát theo f Song song PF MAX Song song Song song Nối tiếp nối tiếp Nối tiếp nối tiếp Nối tiếp nối tiếp α = 0,01 α = 0,01 α = 0,05 α = 0,05 α = 0,5 α = 0,5 x = 30% λ=9 x = 30% λ=9 x = 30% λ=9 x = 30% x = 30% x = 30% T = 50C 0.5645 0.3266 1.6567 0.4396 19.77 3.2096 T = 150C 0.5376 0.3239 1.5201 0.4257 18.0559 2.9743 T = 300C 0.5045 0.3205 1.3511 0.4084 15.8937 2.6782 T = 600C 0.4588 0.3159 1.1177 0.3845 12.8076 2.2443 T = 1000C 0.4229 0.3123 0.9342 0.3656 10.2717 1.8789 P P P P P P P P P P Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 128 6.2.4./ Khảo sát thay đổi hệ số PF/DF dải nhiệt độ từ 10C đến 10000C P P P P thay đổi thông số α, λ, x ứng với giá trị f khác : 6.2.4.1./ Trường hợp nối tiếp α=0.01 song song nối tiếp α=0.01, λ=9 với x=10% : α=0.01 x = 10% f = 50 Hz f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.42 : Hệ số PF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.01 tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C α=0.01 x = 10% f = 50 Hz f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.43 : Hệ số DF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.01 tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 129 α=0.01 λ=9 x = 10% f = 50 Hz f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.44 : Hệ số PF trường hợp song song_nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.01; λ = tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C 6.2.4.2./ Trường hợp nối tiếp α=0.05 song song nối tiếp α=0.05, λ=9 với x=10% : α=0.05 x = 10% f = 50 Hz f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.45 : Hệ số PF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.05 tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 130 α=0.05 λ=9 x = 10% f = 50 Hz f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.46 : Hệ số PF trường hợp song song_nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.05; λ = tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C 6.2.4.3./ Trường hợp nối tiếp α=0.5 song song nối tiếp α=0.5, λ=9 với x=10% α=0.5 x = 10% f = 50 Hz f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.47 : Hệ số PF trường hợp nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.5 tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 131 f = 50 Hz α=0.5 λ=9 x = 10% f = 100 Hz f = 400 Hz f = kHz f = MHz Hình 6.48 : Hệ số PF trường hợp song song_nối tiếp với độ ẩm x = 10%; α = 0.5; λ = tần số thay đổi f = 50Hz, 100Hz, 400Hz, 1kHz, MHz, MHz theo nhiệt độ từ 10C đến 10000C  Nhận xét : - Đối với trường hợp nối tiếp song song nối tiếp nhiệt độ tăng ứng với tần số f ≤ 1kHz, giá trị PF/DF có xu hướng tăng dần sau đạt cực trị nhiệt độ giảm dần nhiệt độ tiếp tục tăng - Với f ≤ 1kHz, tất trường hợp song song nối tiếp khảo sát theo nhiệt độ, tăng giá trị f giá trị PF/DF có xu hướng giảm - Với f ≤ 1kHz, trường hợp nối tiếp song song nối tiếp, f tăng giá trị cực đại PF/DF có xu hướng dịch chuyển phía nhiệt độ cao - Với f lớn đến khoảng MHz, giá trị PF/DF giữ nguyên số dù nhiệt độ thay đổi Vậy vùng tần số cao không ảnh hưởng đến giá trị PF/DF xét đến tác động thêm nhiệt độ - Ở trường hợp nối tiếp, giá trị α tăng giá trị PF/DF tăng mạnh - Ở trường hợp song song nối tiếp, giá trị α tăng giá trị PF/DF tăng với tốc độ nhỏ trường hợp nối tiếp Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 132 Bảng 6.8 : Các giá trị cực đại PF với x= 10% trường hợp nối tiếp song song nối tiếp thay đổi giá trị α, λ f khác khảo sát theo T Song song PF MAX Song song Song song Nối tiếp nối tiếp Nối tiếp nối tiếp Nối tiếp nối tiếp α = 0,01 α = 0,01 α = 0,05 α = 0,05 α = 0,5 α = 0,5 x = 10% λ=9 x = 10% λ=9 x = 10% λ=9 x = 10% x = 10% x = 10% f=50Hz 0.5947 0.3295 1.7905 0.4510 17.3513 2.2847 f=100Hz 0.5797 0.3280 1.7120 0.4427 16.0534 2.0769 f=400Hz 0.4867 0.3186 1.2352 0.3937 9.8131 1.2687 f=1kHz 0.3923 0.3092 0.7610 0.3460 4.8309 0.7454 f=1MHz 0.2989 0.2999 0.2958 0.2995 0.2596 0.2961 f=3MHz 0.2989 0.2999 0.2958 0.2995 0.2596 0.2961 6.3./ Các nhận xét : - Nhìn chung vùng tần số từ 1Hz đến 1kHz, hệ số PF/DF thay đổi tương đồng với khảo sát Chương tăng α tăng, với giá trị x tăng cao giá trị cực đại giảm dần - Trong vùng tần số thấp trung bình từ 1Hz đến 1kHz, hệ số PF thay đổi nhiều đạt cực trị tất mức độ ẩm khảo sát khoảng từ 20 Hz đến 100 Hz - Đối với hai giá trị tần số thông dụng 50 Hz 60 Hz, mức chênh lệch hệ số PF tăng mức độ ẩm tăng Do thực phép đo hệ số PF/DF cần ý đến giá trị tần số đặt thử nghiệm - Khi mức độ ẩm cách điện vượt qua giá trị 1% (x > 1%), mức ẩm cao 10%, 30% giá trị hệ số PF/DF cực đại giảm dần vị trí đạt cực đại tiến dần đến khoảng tần số 50 Hz (Hình 6.7, 6.8) Do đó, thực phép đo hệ số PF/DF với giá trị tần số đặt 50Hz khó phát tăng cao bất thường giá trị đo cách điện có mức độ nhiễm ẩm cao Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 133 - Đối với trường hợp cách điện nhiễm ẩm theo mơ hình song song_nối tiếp (Hình 6.6, 6.7, 6.10, 6.12) độ tăng hệ số PF điểm cực đại điểm xác lập có giá trị nhỏ trường hợp mơ hình nối tiếp (6.9, 6.11, 6.13) dựa độ thay đổi nhỏ khó kết luận tình trạng cách điện xấu cách điện nhiễm ẩm tiềm ẩn nguy hư hỏng Hơn hệ số PF mơ hình song song_nối tiếp trường hợp khảo sát thường nằm ngưỡng cho phép giá trị PF/DF 1% - Khi tăng giá trị α, giá trị cực đại hệ số PF tăng nhanh (Hình 6.14, 6.16, 6.17, 6.19, 6.20, 6.22) - Với giá trị α x, tăng hệ số λ giá trị hệ số PF giảm mạnh Khi xét vùng tần số 50 Hz, giá trị x thấp cho mức thay đổi nhỏ giá trị x cao cho hai mơ hình nối tiếp song song_nối tiếp (Hình 6.15, 6.18, 6.21) - Trong tất trường hợp thơng số mơ hình, giá trị hệ số PF xác lập vùng tần số từ 1kHz đến 3MHz Do đó, kết luận vùng tần số cao không gây ảnh hưởng đến giá trị hệ số PF cách điện có nhiễm ẩm - Trong tất trường hợp thơng số cho mơ hình, nhiệt độ tăng giá trị cực đại hệ số PF tăng có xu hướng dịch chuyển dần phía tần số 50 Hz - Khi thay đổi thông số nhiệt độ khác nhau, nhiệt độ tăng giá trị cực đại hệ số PF giảm có xu hướng dịch chuyển phía tần số cao (Hình 6.41) - Ngược lại, thay đổi thông số tần số khác nhau, tần số tăng giá trị cực đại hệ số PF giảm có xu hướng dịch chuyển phía nhiệt độ cao cho trường hợp nối tiếp song song_nối tiếp (Hình 6.42, 6.43) - Ở vùng tần số cao, ứng với nhiệt độ, giá trị hệ số PF/DF tiến số (Hình 6.42, 6.43) Vậy vùng tần số cao, giá trị hệ số PF không chịu ảnh hưởng nhiệt độ Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền 134 6.4./ Kết luận : - Khi thực phép đo PF/DF cần lưu ý đặc biệt đến tần số đặt thiết bị đo, độ chênh lệch giá trị hệ số PF/DF cách điện bị nhiễm ẩm lớn hai tần số 50Hz 60 Hz - Khi mức độ ẩm cách điện cao, giá trị hệ số PF/DF cực đại giảm dần vị trí đạt cực đại tiến dần đến khoảng tần số 50 Hz Do đó, thực phép đo hệ số PF/DF với giá trị tần số đặt 50Hz khó phát tăng cao bất thường giá trị đo cách điện có mức độ nhiễm ẩm cao - Vùng tần số cao từ 1MHz đến 3MHz (tương ứng với tần số loại xung sét) không ảnh hưởng đến giá trị hệ số PF/DF cách điện bị nhiễm ẩm xét đến tác động nhiệt độ khác - Cách điện nhiễm ẩm không vùng nhiệt độ cao có giá trị cực đại hệ số PF giảm thử nghiệm thiết bị cần xác định nhiệt độ để có kết xác Các hệ số quy đổi nhiệt độ khơng có ý nghĩa nhi ều nhiệt độ lúc kiểm nghiệm cao hay thấp Luận Văn Thạc Sỹ HVTH : Nguyễn Trầm Ngọc Tuyền KẾT LUẬN Sự phân bố không đồng độ ẩm cách điện thiết bị điện cao áp lúc ph ản ánh thông qua tăng cao hệ số PF/DF Ảnh hưởng việc phân bố không đặc biệt nghiêm trọng mức độ ẩm cao Thành phần bị nhiễm ẩm dù có độ ẩm cao bề dày nhỏ khu trú số điểm cụ thể không gây thay đổi đáng kể cho hệ số PF Nếu kết thử nghiệm hệ số PF sử dụng để đánh giá tình tr ạng thiết bị, thiết bị có khả đánh giá tốt trường hợp cách điện thiết bị có tồn thành phần ẩm phân bố không đồng Sự phân bố không đồng thành phần bị nhiễm ẩm cách điện dẫn đến việc điện áp lớn đặt lên điểm xung yếu cách điện, có khả gây nên phóng điện cục có khả diễn tiến theo thời gian làm phá hủy thiết bị Khi thực phép đo PF/DF cần lưu ý đặc biệt đến tần số đặt thiết bị đo, độ chênh lệch giá trị hệ số PF/DF cách điện bị nhiễm ẩm lớn hai tần số 50Hz 60 Hz Cách điện nhiễm ẩm khơng vùng nhiệt độ cao có giá trị cực đại hệ số PF giảm thử nghiệm thiết bị cần xác định nhiệt độ để có kết xác Các hệ số quy đổi nhiệt độ khơng có ý nghĩa nhi ều nhiệt độ lúc kiểm nghiệm cao hay thấp Đối với cách điện bị nhiễm ẩm giá trị PF/DF không chịu tác động tần số cao xét đến ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ Khi khảo sát theo nhiệt độ, giá trị cực đại hệ số PF/DF có xu hướng dịch chuyển phía nhiệt độ cao tăng tần số Khi khảo sát theo tần số, giá trị cực đại hệ số PF/DF có xu hướng dịch chuyển phía tần số cao tăng nhiệt độ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C.L.Wadhwa (2007) High voltage Engineering – Second Edition [2] Dou Peng, Dow Wu Yang, Cheng Feng Weng (2009) The influence of Transformer Oil Aging To Dielectric Dissipation Factor and its insulating lifetime [3] D.P.Malpure, K.Baburao (2008) Failure analysis and diagnostics of Power Transformer Using Dielectric Dissipation Factor [4] Dương Vũ Văn (2002) Vật liệu Điện – Điện tử [5] Hans J.Liebe, George A.Hufford, Takeshi Manabe A model for the complex permittivity of water at frequencies below THz [6] Hoàng Việt (2003) Kỹ thuật điện cao áp – Kỹ thuật cách điện [7] I.A.R.Gray Dissipation factor, Power factor and relative permittivity (dielectric constant) [8] James H.Halow (2006) Electric power transformer engineering [9] K.Abdolall, A.J.Vandermaar (2006) Effects of Moisture on power factor of oil/paper insulation Annual report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena 2006 [10] Maik Koch, Stefan Tenbohlen (2007) Improved moisture analysis of power transformer using dielectric response methods [11] M.Wang, A.J.Vandermaar, K.D Srivastava (2002), Review of condition assessment of Power Transformer in Service [12] Nicolas A.F.Jaeger, Sudhakar E.Cherukupalli (1998) An online real time relative dissipation factor monitoring system [13] Oleh W.Iwanusiw (2003) Insulation power factor testing of power transformer [14] Paul Gill (2009) Electrical Power Equipment Maintenance and Testing [15] Richard T.Bynum (2001) Insulation handbook [16] Richard C.Dorf (1997) The Electrical Engineering handbook [17] R.Barnikat (1994) Electrical Insulation liquid [18] T.K.Saha, J.H.Yew (2003) Experience with dielectric response measurement on oil/paper isulated equipment [19] Victor V.Sokolov, Boris.B.Vani (2003) Evaluation of Power Transformer insulation through mesuarement of dielectric characteristic [20] V.Sokolov, Z.Berler, V.Rashkes Effective method of assessment of insulation system conditions in power transformers : A view based on practical experience [21] V.V.Sokolov, A.K.Lokhanin Internal insulation mechanisms of HV equipment under service condition [22] Y.Du, M.Zahn, B.C.Lesieutre (1999) Moisture Equilibrium in Transformer Paper-Oil Systems [23] Wang Yongquiang, Zhao Jun, Lu Fang Cheng (2009) Test research of environment Influence to tang delta of capacitive equipment failure LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : NGUYỄN TRẦM NGỌC TUYỀN Phái : Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 27/12/1983 Nơi sinh : TP.Hồ Chí Minh Địa liên lạc : 12/126, Thống Nhất, Phường 15, Quận Gị Vấp, TP.Hồ Chí Minh Điện thoại : 0985.51.93.55 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2001 – 2006 : Hệ đại học - Chuyên ngành Hệ Thống Điện - Khoa Điện – Điện tử trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh 2009 – 2010 : Hệ cao học – Chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện – Khoa Điện – Điện tử trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC 2006 – 2010 : Cán kỹ thuật - Công ty Truyền Tải Điện ... Biến dòng điện sử dụng cách điện giấy dầu 56 4.4.5 Biến điện áp sử dụng cách điện giấy dầu 58 CHƯƠNG 05 : KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN TỔN THẤT ĐIỆN MÔI CỦA CÁCH ĐIỆN GIẤY-DẦU... KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN TỔN THẤT ĐIỆN MÔI CỦA CÁCH ĐIỆN GIẤY-DẦU TRONG TRƯỜNG HỢP ĐỘ ẨM PHÂN BỐ KHÔNG ĐỒNG ĐỀU THEO TẦN SỐ VÀ NHIỆT ĐỘ 6.1 Ảnh hưởng thông số tần số nhiệt độ lên hệ số... cách điện giấy dầu thiết bị sử dụng cách điện giấy dầu Chương : Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm lên tổn thất điện môi cách điện giấy dầu trường hợp độ ẩm phân bố không Dựa sở lý thuyết mơ hình cho ện môi