Ứng dụng công nghệ đo phóng điện cục bộ để đánh giá hiện trạng cách điện cáp ngầm trung thế lưới điện TP HCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN HỮU PHƯỚC ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ ĐO PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁCH ĐIỆN CÁP NGẦM TRUNG THẾ LƯỚI ĐIỆN TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN HỮU PHƯỚC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁCH ĐIỆN CÁP NGẦM TRUNG THẾ LƯỚI ĐIỆN TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM ĐÌNH ANH KHƠI TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2016 .CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Phạm Đình Anh Khơi Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 12 tháng năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) Họ tên TT Chức danh Hội đồng PGS TS Phan Thị Thanh Bình Chủ tịch TS Nguyễn Xn Hồng Việt Phản biện PGS TS Võ Ngọc Điều Phản biện TS Võ Viết Cường TS Huỳnh Quang Minh Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) PGS TS Phan Thị Thanh Bình TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày 20 tháng năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN HỮU PHƯỚC Ngày, tháng, năm sinh : 22/8/1978 Chuyên ngành Giới tính: Nam Nơi sinh: An Giang : Kỹ thuật điện MSHV: 1441830035 I- Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ đo phóng điện cục để đánh giá trạng cách điện cáp ngầm trung lưới điện TP.HCM II- Nhiệm vụ nội dung: Nhiệm vụ 1: Thu thập thông tin tổng quan cáp ngầm trạng vận hành, cung cấp điện lưới cáp ngầm trung thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu lý thuyết phương pháp xác định tượng phóng điện cục (partial discharge) Nhiệm vụ 3: Khảo sát thực tế đơn vị đo Công ty Thí nghiệm Điện lực TP.HCM, tìm hiểu quy trình đo phóng điện cục bộ; thu thập số liệu thực tế việc chẩn đoán trạng cáp ngầm trung cơng nghệ đo phóng điện cục số tuyến cáp ngầm trung cụ thể Tổng công ty Điện lực TP.HCM quản lý vận hành Nhiệm vụ 4: Đánh giá tổng quan, đưa số nhận xét, kiến nghị III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/08/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: tháng 2/2016 V- Cán hướng dẫn: TS Phạm Đình Anh Khơi CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Ứng dụng cơng nghệ đo phóng điện cục để đánh giá trạng cách điện cáp ngầm trung lưới điện TP.HCM" cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu đề tài thu thập sử dụng cách trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn không chép luận văn chưa trình bày hay cơng bố cơng trình nghiên cứu trước Học viên thực Luận văn Nguyễn Hữu Phước ii LỜI CÁM ƠN Sau thời gian làm việc, tổ chức thực nghiên cứu Tổng Công ty Điện lực TP.HCM, quan tâm giúp đỡ quý báu đồng nghiệp công tác Ban Kỹ thuật - Tổng công ty Điện lực TP.HCM Cơng ty Thí nghiệm Điện lực TP.HCM, tơi nghiên cứu hồn thành đề tài: “Ứng dụng cơng nghệ đo phóng điện cục để đánh giá trạng cách điện cáp ngầm trung lưới điện TP.HCM" áp dụng vào thực tiễn vận hành Hoàn thành đề tài này, cho phép bày tỏ lời cám ơn TS Phạm Đình Anh Khơi nhiệt tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn; cảm ơn lãnh đạo Tổng Công ty Điện Lực TPHCM hỗ trợ tạo điều kiện thực đề tài Nguyễn Hữu Phước iii TĨM TẮT Hiện nay, việc ứng dụng cơng nghệ thử nghiệm chẩn đốn cơng tác phịng ngừa cố ngành Điện lực dần trở thành xu giới, cho thấy hiệu ưu điểm vượt trội so với công tác thử nghiệm thông thường Nếu phương pháp thử nghiệm thông thường cho phép kết luận thiết bị đủ khơng đủ điều kiện đóng điện vận hành phương pháp thử nghiệm chẩn đốn cho phép đánh giá thiết bị cách chi tiết hơn, tổng quan tình trạng vận hành, giúp phát dị tìm điểm yếu để từ đề kế hoạch sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng hợp lý góp phần ngăn ngừa cố cách hiệu Tổng Công ty Điện lực TP HCM giai đoạn phát triển toàn diện nhằm phấn đấu vươn lên ngang tầm khu vực với hàng loạt chương trình hành động trọng điểm, đặc biệt cơng tác giảm cố, giảm điện, nâng cao độ tin cậy lưới điện Vì vậy, việc ứng dụng cơng nghệ thử nghiệm chẩn đoán cố cần thiết Phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn việc giới thiệu tổng quan cơng nghệ đo phóng điện cục theo tiêu chuẩn IEC 60270, ứng dụng công nghệ để đánh giá trạng cách điện cáp ngầm trung nhằm ngăn ngừa cố Tiêu chuẩn IEC 60270 tiêu chuẩn áp dụng cho phép đo phóng điện cục xảy thiết bị điện thử nghiệm điện áp xoay chiều điện áp chiều Bộ tiêu chuẩn cung cấp định nghĩa sử dụng, mô tả phương pháp thử nghiệm mạch đo sử dụng, xác định phương pháp hiệu chuẩn yêu cầu công cụ sử dụng để hiệu chuẩn Mục tiêu đề tài giới thiệu ứng dụng công nghệ – Cơng nghệ đo phóng điện cục cáp ngầm trung để chẩn đoán, ngăn ngừa cố nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, góp phần đại hóa đất nước iv ABSTRACT Currently, the application of diagnostic testing technology in the prevention of incidents in the electricity industry is gradually becoming a new trend in the world, shows that the efficiency and advantages in comparison with the work test ordinary experience If such a conventional test method only allows conclusions device or not qualified enough energized operation, the diagnostic test methods will allow the evaluation device a more detailed, more general the operational status, helping detect and detect weaknesses so that devised repair, maintenance, maintenance of contributing to preventing incidents effectively Ho Chi Minh City Power Corporation is a comprehensive development phase in order to strive for the regional level with a series of key action programs, especially the reduction of incidents, reducing power loss and improving grid reliability Therefore, the application of testing technology to diagnose the problem is crucial The scope of the research study is limited to the introduction of technological overview of partial discharge measurement according to IEC 60270 standard, the application of this technology to assess the status of the cable insulation medium voltage underground to prevent prevent incidents IEC 60270 Standard is applicable to the measurement of partial discharges which occur in electrical apparatus, components or systems when tested with alternating voltages or with direct voltage This standard defines the terms used, describes test and measuring circuits which may be used, specifies methods for calibration and requirements of instruments used for calibration The objective of the project is to introduce new technology applications Technology partial discharge measurements for medium voltage underground cables to diagnose, prevent incidents in order to improve power supply reliability, contributing to modernization country v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH x Hình 2.7 Cáp cách điện khí Error! Bookmark not defined CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài .1 2.1 Mục tiêu đề tài .2 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG CÁP ĐIỆN LỰC VÀ PHỤ KIỆN, CƠ CHẾ GÂY GIÀ HÓA CÁCH ĐIỆN CỦA CÁP NGẦM 2.1 Quá trình phát triển điện áp làm việc cáp điện lực 2.2 Đặc tính ưu việt hệ thống truyền tải điện ngầm .4 2.3 Phân loại cấu trúc cáp 2.3.1 Các loại cáp 2.3.2 Cấu trúc đặc tính cáp: .6 2.4 Phụ kiện cáp điện lực 11 2.4.1 Khái quát chung .11 2.4.2 Các loại hộp nối .12 2.4.2.1 Hộp nối thẳng 12 2.4.2.2 Hộp đầu cáp .15 2.5 Các chế gây già hóa cách điện cáp ngầm 18 vi 2.5.1 Phóng điện cục 20 2.5.2 Cây điện 21 2.5.3 Cây nước 22 2.6 Một vài nguyên nhân gây hư hỏng cáp ngầm 23 CHƯƠNG 25 TỔNG QUAN VỀ CÁP NGẦM TRUNG THẾ TẠI TP.HCM 25 VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN 25 3.1 Hiện trạng sử dụng cáp ngầm trung TP.HCM 25 3.2 Tổng số lượng cáp ngầm trung vận hành .27 3.3 Thống kê tình hình cố 03 năm gần 28 3.4 Sự cố cáp ngầm điển hình: 33 CHƯƠNG 37 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THỬ NGHIỆM 37 ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 37 4.1 Giới thiệu tổng quan 37 4.2 Khái niệm phóng điện cục 37 4.3 Ảnh hưởng phóng điện cục hệ thống cách điện .41 4.4 Phương pháp xác định phóng điện cục bộ: 41 4.4.1 Thử nghiệm đo PD on-line: 45 4.4.2 Thử nghiệm đo PD off-line: .47 4.4.2.1 Các nguồn áp thay sử dụng cho phương pháp đo PD offline 49 4.4.2.2 Một số ví dụ tham khảo kết đo PD off-line: 51 CHƯƠNG ỨNG DỤNG THỰC TẾ HIỆN NAY CỦA CƠNG NGHỆ ĐO PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH, CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TP.HCM 55 5.1 Phương pháp đo thiết bị đo thử nghiệm phóng điện cục 55 5.1.1 Phương pháp đo PD off-line 55 5.1.2 Thiết bị thử nghiệm: 56 (3) Thử nghiệm phóng điện cục (thử PD) tuyến cáp ngầm lộ Chí Hịa Ga – Cơng ty Điện lực Sài Gịn vào ngày 03/12/2015 Phụ lục 2: Quy trình thực thử nghiệm phóng điện cục cáp ngầm trung áp dụng Cơng ty Thí nghiệm Điện lực thuộc EVNHCMC Với thiết bị thử nghiệm có, Cơng ty Thí nghiệm Điện lực EVNHCMC xây dựng quy trình thử nghiệm phóng điện cục cáp ngầm gồm bước sau: Bước 1: Cô lập đoạn cáp cần thử Xác định rõ đoạn cáp cần thử danh đơn vị yêu cầu cung cấp, phải thực chuẩn bị đầy đủ biện pháp an tồn theo quy trình an tồn điện hành Bước 2: Xác định quy cách kỹ thuật đoạn cáp cần thử Bao gồm thông tin nhà sản xuất, loại cách điện, cấp điện áp, chiều dài cáp, hộp nối, tiết diện Các thông tin đơn vị quản lý vận hành cung cấp (các Công ty Điện lực) ghi nhận theo thông số kỹ thuật đoạn cáp kết hợp dùng phương pháp TDR để xác định thêm thông tin chiều dài vị trí hộp nối Bước 3: Xác định điện trở cách điện trước thử nghiệm phóng điện cục Tiến hành xác định giá trị điện trở cách điện pha - vỏ đoạn cáp cần thử, ghi nhận đánh giá giá trị để có phương án thử nghiệm phù hợp Bước 4: Chuẩn bị thử nghiệm phóng điện cục Chú ý đấu nối dây tiếp địa cho thiết bị thử nghiệm trước bật nguồn Sau đấu nối đầy đủ kết nối thiết bị thử nghiệm với đoạn cáp Sau kiểm tra việc đấu nối hoàn tất, dùng thiết bị Calibrator để hiệu chuẩn hệ thống thử phóng điện cục Ở bước lần xác định lại thông số chiều dài vị trí hộp nối đoạn cáp cần thử Bước 5: Thử nghiệm phóng điện cục Sau kiểm tra đấu nối, biện pháp an toàn đầy đủ, tiến hành thu tín hiệu xung PD theo quy trình đính kèm theo thiết bị thử nghiệm Bước 6: Xác định lại giá trị điện trở cách điện sau thử nghiệm phóng điện cục Bước 7: Kết thúc thử nghiệm rút khỏi trường Dán tem thử nghiệm cho đoạn cáp, thu dọn đầy đủ dây đấu nối, thiết bị thử nghiệm, kiểm tra, bàn giao trường cho đơn vị quản lý – vận hành, lập biên xác nhận khối lượng công tác rút khỏi trường Bước 8: Phân tích, đánh giá tình trạng phóng điện cục Các liệu thu trường tập hợp, phân tích theo quy trình thiết bị thử nghiệm (Xem phụ lục) để đưa khuyến cáo tình trạng phóng điện cục đoạn cáp ngầm thử Phụ lục 3: Một số hình ảnh đo PD thực tế ngồi trường a) b) c) Hình a) b) c) d)- Một số hình ảnh đo PD thực tế trường (ngày 9/8/2015) ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN HỮU PHƯỚC ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ ĐO PHĨNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁCH ĐIỆN CÁP NGẦM TRUNG THẾ LƯỚI ĐIỆN TP. HCM. .. khảo kết đo PD off-line: 51 CHƯƠNG ỨNG DỤNG THỰC TẾ HIỆN NAY CỦA CÔNG NGHỆ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH, CHẨN ĐO? ?N SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TP. HCM 55... Khơi CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn ? ?Ứng dụng công nghệ đo phóng điện cục để đánh giá trạng cách điện cáp ngầm trung lưới điện TP. HCM" cơng