Trong thực tế, việc đánh giá định tính phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm chuyên gia nên có thể rất tản mạn và không có tính thuyết phục trong quy trình chẩn đoán. Đánh giá định lượng theo tiêu chuẩn Trung Quốc cũng chỉ có ý nghĩa tham khảo vì có nhiều yếu tố chưa được khảo sát trong tiêu chuẩn này như loại MBA, kiểu dây quấn, tổ đấu dây...
PHâN TíCH THơNG sỐ ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP LỰC TỪ KẾT qUẢ ĐO ĐIỆN DUNG VÀ ĐÁP ỨNG TẦN sỐ ThS NGUYỄN KHẮC HIỆU, ThS NGUYỄN SĨ HUY CƯỜNG Công ty Thí nghiệm điện miền Nam KS NGƠ VĂN HIỀN Cơng ty CPNnghiên cứu & Thí nghiệm điện PGS.TS PHẠM ĐÌNH ANH KHƠI Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP HCM TĨM TẮT Trong viết “Phân tích áp ứng tần số - Máy biến áp lực ứng dụng” ăng tin số 14 áp ứng tần số, cách thức chẩn oán cố giới thiệu mơ hình mạch iện tương ương thơng số tập trung máy biến áp lực Dựa vào ó, viết ề xuất cách thức xác ịnh thông số iện mạch tương ương máy biến áp lực 110 kV 500 kV ứng dụng phân tích cố chập vịng dây tượng từ dư, qua ó hỗ trợ cơng tác thí nghiệm chẩn ốn tình trạng máy biến áp I GIỚI THIỆU Hiện nay, kỹ thuật phân tích áp ứng tần số (PTĐƯTS) ã ược áp dụng quy trình thí nghiệm máy biến áp lực (MBA) công ty thí nghiệm iện chủ yếu mang tính chất cảnh báo dựa sai khác ặc tuyến áp ứng tần số cuộn dây lần o thời iểm khác nhau, pha MBA hay MBA giống [1−3] Sự sai khác ược ánh giá chẩn oán ịnh tính (theo kinh nghiệm chuyên gia, kết hợp với hướng dẫn, tiêu chuẩn quốc tế CIGRE IEEE) hay ánh giá ịnh lượng (thông qua hệ số tương quan 03 phân vùng tần số theo tiêu chuẩn Trung Quốc DL/T-911 [4]) Trong thực tế, việc ánh giá ịnh tính phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm chuyên gia nên tản mạn khơng có tính thuyết phục quy trình chẩn ốn Đánh giá ịnh lượng theo tiêu chuẩn Trung Quốc có ý nghĩa tham khảo có nhiều yếu tố chưa ược khảo sát tiêu chuẩn loại MBA, kiểu dây quấn, tổ ấu dây Để cung cấp thêm thông tin ánh giá ịnh lượng kết o áp ứng tần số (ĐƯTS) cho loại MBA ba pha hai cuộn dây, viết giới thiệu phương pháp xác ịnh thông số iện mô hình iện thơng số tập trung MBA, góp phần nâng cao chất lượng chẩn oán cố iện vốn ang dựa vào kỹ thuật thử nghiệm truyền thống II MƠ HÌNH ĐIỆN THƠNG SỐ TẬP TRUNG CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC BA PHA HAI CUỘN DÂY Hình giới thiệu mơ hình thơng số tập trung ba pha cho MBA hai cuộn dây, nhận ược dựa nguyên lý ối ngẫu mạch từ - mạch iện vùng tần số thấp Mơ hình phản ánh vật lý tượng iện từ xảy MBA loại MBA cấu tạo cuộn dây) nên thơng số iện mơ hình (bảng 1) ược sử dụng ể phân tích chế ộ vận hành cố cho MBA có tổ ấu dây Ciw/2 x6 L4 CgH/2 A RH N B RH R1 R4 CgH/2 C CgH/2 RH n CsL L1 Ly NH:NL b CgL/2 RL R1 NH:NH CgL/2 Ry L4 L3 CsH a CgL/2 RL NH:NH CgH/2 NH:NL CgL/2 Ry L4 L3 CsH CsL L1 Ly NH:NH R4 RL R4 R1 CsH CgH/2 CgH/2 L3 L1 CsL NH:NL CgL/2 c CgL/2 Hình – Mơ hình thơng số tập trung cho MBA hai cuộn dây YNyn6 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 11 Bảng Giải thích thơng số MBA hình A XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ ĐIỆN DUNG Các giá trị iện dung ối với ất (CgH, CgL) liên cuộn dây (Ciw) hình ược xác ịnh Thông số iện R1//L1 (trụ) Ry// Ly (gơng) Tổng trở rị (pha) RH, RL, L3 Tổng trở thứ tự không (pha) R4//L4 Điện dung pha cuộn dây - Dọc (series) CsH, CsL - Đối-với- ất (ground) CgH, CgL - Liên-cuộn-dây (inter-winding) ầu cực cuộn dây pha cần ấu nối với ể xác ịnh giá trị tổng cộng ba pha (tương ứng CHG, CLG, CHL hình 3); theo ó, cần xác ịnh iện dung tổng cộng CHG, CLG, CHL, từ ó tính ược iện dung pha CgH, CgL, Ciw Ciw III XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐIỆN DỰA TRÊN CÁC PHÉP ĐO Các thơng số iện mơ hình thơng số tập trung MBA hình có ảnh hưởng lớn ến biên , Ly) iện dung cuộn dây (Cs, Cg, Ciw) Để minh họa, hình giới thiệu kết o ĐƯTS tiêu biểu cuộn dây MBA với ba phân vùng ảnh hưởng tần số thấp: 1) vùng ảnh hưởng chủ yếu iện cảm lõi iện dung cuộn dây với iểm ặc trưng “CAP” tương ứng với góc pha (tỉ số iện iện dung trên, với iểm cộng hưởng ặc thông số tổn hao ( iện trở, iện dẫn) không kể iểm “IND” “CAP” (do góc pha ạt cực trị), dễ dàng xác ịnh iểm “RES” (theo giải pháp mô phỏng) Các thơng số khác có ảnh hưởng lớn vùng tần số trung bình cao nên khơng ược khảo sát Hình – Sơ đồ nguyên lý điện dung pha MBA hai cuộn dây Bảng Các phép o iện dung MBA hai cuộn dây [5] Giá TT Chế ộ Nguồn cấp Nối ất Bảo UST HV – – LV CHL UST LV – – HV CHL GST HV LV – – CHL+ CHG GST LV HV – – CHL+ CLG GSTg HV – LV – CHG GSTg LV – HV – CLG vệ UST trị Trong mơ hình mạch thơng số tập trung hình cịn thông số iện dung dọc cuộn dây (CsH, CsL) chưa ược xác ịnh Do iện dung không o ược nên ược xác ịnh gián tiếp thông qua mô sử dụng công cụ Simulink/Matlab Theo ó, biên ộ ĐƯTS mơ hình) có sai khác so với biên ộ ĐƯTS o lường iểm “CAP”, tức ảnh hưởng iện dung dọc kể so với iện dung o ược, giá trị hợp lý {CsH, CsL} ược thêm vào ể cân sai khác B XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐIỆN CẢM Trong thực tế vận hành, cơng ty iện lực Hình – Ba phân vùng ảnh hưởng thơng số đặc tuyến biên độ ĐƯTS hở mạch 12 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 tỉ số iện áp Vì vậy, nhu cầu thực tế cần có phương pháp tính tốn gián tiếp, dựa nguyên lý khảo sát thay ổi ặc tuyến (L1 Ly theo minh họa hình Bắt đầu Chọn giá trị L1 Ly ban đầu Mô ĐƯTS, so sánh với kết đo Xác định sai số: ΔMag(sim-mea) Δf_res1(sim-mea) Δf_res2(sim-mea) L1 = L1 + ΔL1 Ly = Ly + ΔLy y Tính tốn ΔL1, ΔLy Fuzzy logic Sai Hình – Mô thay đổi đặc tuyến biên độ ĐƯTS theo giá trị L1 Ly tần số thấp Từ hình rút quy luật ảnh hưởng iện cảm L1 Ly ến biên ộ ĐƯTS vùng tần số thấp sau: Khi iện cảm L1, Ly tăng, ặc tuyến có xu hướng giảm, dịch chuyển i xuống (trục biên ộ); ồng thời, iểm cộng hưởng dịch sang trái (trục tần số) |ΔMag(sim-mea)| ≤ɛ1 |Δf_res1(sim-mea)| ≤ ɛ2 |Δf_res1(sim-mea)| ≤ ɛ2 |Δf_res2(sim-mea)| ≤ ɛ3 Đúng Kết thúc Hình Lưu đồ xác định điện cảm L1 Ly Khi iện cảm L1, Ly giảm, ặc tuyến có xu hướng tăng (trục biên ộ); ồng thời, iểm cộng hưởng bị dịch chuyển sang phải (trục tần số) Tỉ lệ Ly/L1 lớn, khoảng cách hai iểm cộng hưởng lớn ngược lại Dựa vào quy luật này, giá trị L1 Ly (áp dụng cho pha) ược xác ịnh ịnh lượng theo sai số ba vị trí, minh họa hình 5: iểm “IND”, ΔMag(sim-mea), iểm cộng hưởng “RES”, Δf_res1(sim-mea) Δf_res2(sim-mea), theo lưu giải thuật ược giới thiệu hình 6, với thơng số ɛ1, ɛ2, ɛ3 giới hạn sai số theo ộ xác mong muốn Hình Các sai số xác định thơng số điện cảm Hình Sơ đồ khối hệ thống xử lý logic mờ Hình thể trình xử lý hệ thống logic mờ Đầu tiên, ba biến ngõ vào ược mờ hóa thành vector ngõ vào qua bước mờ hóa Bộ xử lý chứa hàm thành viên tập hợp tất trường hợp có ngõ vào áp ứng tương ứng dựa theo hệ tri thức, quy luật tác ộng iện cảm ến biên ộ ĐƯTS mô vùng tần số thấp Vector ngõ vào sau qua xử lý cho vector ngõ tương ứng, bước giải mờ chuyển tín hiệu thành biến ngõ Hệ thống xử lý logic mờ hình ược thiết kế theo hệ thống “Mandani” ngõ vào (các sai số hình 5) ngõ (ΔL1 ΔLy) với luật sau: “And method” MIN, “Or method” MAX, “Implication” MIN, “Aggregation” hình BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 13 IV TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT – PHÂN TÍCH SỰ CỐ CHẬP VỊNG TRONG MỘT MBA 110 kV A ĐỐI TƯỢNG KHẢO SÁT Do MBA 110 kV chiếm tỷ lệ lớn lưới iện truyền tải phân phối miền Nam, hai MBA có thông số tương tự 63 MVA, 115/23 kV ( ặt tên T1 T2) với thông tin chi tiết cho bảng ược chọn thí iểm ể khảo sát ứng dụng phương pháp ề xuất Bảng Thông số MBA thử nghiệm Số pha pha Công suất 63 MVA Cách iện Dầu Điện áp 115/23 kV Năm sản xuất 2008 Tổ ấu dây YNyn0 Trong hai MBA này, MBA T1 tình trạng vận hành bình thường cịn MBA T2 ã bị cố lập vận hành Do MBA T2 khơng có liệu o ĐƯTS trước ây, liệu o ĐƯTS MBA T1 xem liệu tình trạng vận hành bình thường MBA T2 ể phân tích Hình Thiết kế khâu xử lý mờ B CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRUYỀN THỐNG tỉ số biến thí nghiệm khơng tải iện áp thấp, trình bày theo bảng 4, bất thường cho thấy, MBA nhiều khả bị ngắn mạch chập vòng cuộn dây pha C Cụ thể, tỉ số biến pha C lệch tỉ số biến tổn hao không tải lớn ối với MBA T1 tương ứng 0.11% 0.31% Bảng Kết o tỉ số biến thí nghiệm khơng tải MBA T2 Kết o tỉ số biến Kết thí nghiệm không tải Nấc KA KB KC % K Pha o U0 (kV) I0 (mA) P0 (W) 5.8014 5.7997 6.6248 14.22 A 10 86.8 647 10 5.0043 5.0028 5.6537 13.07 B 10 86.6 642 19 4.2076 4.2063 4.7203 12.39 C 50 33.8 116,023 C KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TỪ PHÉP ĐO ĐIỆN DUNG VÀ ĐÁP ỨNG TẦN SỐ HỞ MẠCH dung tổn hao iện môi) iện cảm (từ phương pháp ề xuất, với giới hạn sai số ε1= 0.5 dB, ε2 ε3 thông số tương ứng (22.00 H 23.19 H) MBA T1 Các thông số iện dung MBA T2 ều không thay ổi so với MBA T1 14 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 Bảng Thông số iện dung iện cảm mơ hình thơng số tập trung MBA T1 T2 MBA T1 Điện dung (nF) MBA T2 Điện cảm (H) Điện dung (nF) Điện cảm (H) Ciw 1.862 Ly 23.19 Ciw 1.862 Ly 6.20 CgH 6.561 L1 (A, B, C) 22.00 CgH 6.561 L1 (C) CgL 3.775 CgL 3.775 L1 (A, B) 22.00 Hình 10 giới thiệu so sánh kết ặc tuyến biên ộ ĐƯTS mô (dựa mơ hình iện thơng số tập trung hình 1) o lường (thực thiết bị FRAX 101) vùng tần số thấp bảng 5) thông số phụ ( iện trở, iện dẫn) ã ược xác ịnh cách phù hợp Các ộ lệch nhỏ khắc phục ơn giản cách sử dụng ặc tuyến phi tuyến iện trở theo tần số R1(f) Ry(f) thay giá trị số ã ược chọn ể ơn giản hóa khâu mơ Hình So sánh đặc tuyến ĐƯTS mô đo lường cuộn dây MBA T1 Hình 10 So sánh đặc tuyến ĐƯTS mô đo lường cuộn dây MBA T2 Nếu phân tích ịnh lượng ĐƯTS o lường pha C hai MBA T1 T2, hai pha (A C) MBA T2 dựa hệ số tương quan theo tiêu chuẩn DL/T-911 Trung Quốc [4], nhận ược kết luận “cuộn dây bị biến dạng trầm trọng” Tuy nhiên, với phương pháp ề xuất, phân tích dựa thay ổi thơng số iện cách rõ ràng thuyết phục BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 15 Các giá trị iện dung MBA T1 T2 bảng khơng có thay ổi, chứng tỏ MBA T2 chưa có cố (biến dạng ngang dọc trục) khơng có thay ổi kể cấu trúc hình học cuộn ứng xuất dịng iện ngắn mạch, từ ó lại sinh thêm thành phần từ thông ngược chiều, khử từ thơng ban ầu Như vậy, có sở ể khẳng ịnh nhận ịnh chập vòng cuộn dây pha C MBA T2 dựa kết thử nghiệm truyền thống trước ây V TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT – PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG TỪ DƯ TRONG MỘT MBA 500 KV A ĐỐI TƯỢNG KHẢO SÁT Một MBA ba pha 525/23.5 kV 730 MVA YNd11 (T3) ã ược chọn ể phân tích thơng số trước ngoại trừ có ộ lệch biên ộ ĐƯTS vùng tần số thấp, giới thiệu hình 11 Hình 11 So sánh đặc tuyến ĐƯTS trước sau khử từ cuộn dây MBA T3 B KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TỪ PHÉP ĐO ĐIỆN DUNG VÀ ĐÁP ỨNG TẦN SỐ HỞ MẠCH Bảng giới thiệu thông số iện dung iện cảm mơ hình thơng số tập trung cho MBA T3 nhận ược từ phương pháp ề xuất Các thông số iện dung iện cảm tương ương gông ) ều không thay ổi kể trước sau khử từ Tuy nhiên, dễ dàng nhận thấy y ) pha A, B, C trước khử từ (tương ứng 15 H, 25.3 H 22.5 H) so với sau khử từ (40.7 H pha) Bảng Thông số iện dung iện cảm mơ hình thơng số tập trung MBA T3 trước sau khử từ Trước khử từ Điện dung (nF) 16 Sau khử từ Điện cảm (H) Ciw 10.455 L1 (A, B, C) CgH 9.518 CgL 52.636 Điện dung (nF) Điện cảm (H) 15, 25.3, 22.5 Ciw 10.455 L1 (A, B,C) 40.7 41.5 CgH 9.518 Ly 42.7 CgL 52.636 Ly BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 Hình 12 so sánh kết mơ o lường ĐƯTS hở mạch cuộn dây pha MBA T3 trước khử từ (hình 12a) sau khử từ (hình 12b) Kết cho thấy thông số iện xác ịnh dựa phương pháp ề xuất có ộ tin cậy cao a) b) Hình 12 So sánh đặc tuyến ĐƯTS mô đo lường cuộn dây MBA T3 trước khử từ (a) sau khử từ (b) Kết phân tích ịnh lượng ĐƯTS o lường cuộn dây MBA T3 trước sau khử từ dựa hệ số tương quan theo tiêu chuẩn DL/T-911 Trung Quốc cho thấy “cuộn dây bình thường” Tuy nhiên, thay ổi không không thay ổi ( kể) thông số iện theo yếu tố khác mức ộ thời iểm thao tác óng cắt nguồn tác ộng KẾT LUẬN Bài viết ã ề xuất phương pháp tin cậy khả thi việc xác ịnh thông số iện dung iện cảm mơ hình thơng số tập truyền thống kỹ thuật phân tích áp ứng tần số, qua ó cung cấp thêm thơng tin ịnh lượng góp phần nâng cao chất lượng chẩn ốn cố chập vịng phân tích từ dư cho MBA tiêu biểu 110 kV 500 kV (truyền thống nâng cao) chưa ược thực ầy ủ ối với MBA lưới iện truyền tải phân phối miền Nam trang thiết bị thử nghiệm công suất lớn chưa ược trang bị hồn chỉnh Vì vậy, phương pháp ề xuất ược ứng dụng ể mở rộng sở liệu thử nghiệm cho MBA, nhằm gia tăng chất lượng chẩn oán iều kiện TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH [1] IEC 60076 -18, “Power Transformer – Part 18: Measurement of Frequency Response,” 2012 [2] IEEE C57.149, “IEEE Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for Oil Immersed Transformers,” 2012 [3] CIGRE Report 342 Working Group A2.26, “Mechanical condition assessment of transformer windings using FRA,” 2008 [4] DL/T 911, Chinese Standard, “Frequency Response Analysis on Winding Deformation of Power Transformer,” 2005 [5] M Krüger, “Application Guide: Capacitance and dissipation factor measurement with CPC 100 + CP TD1,” Omicron GmbH, Austria, 2004 [6] Tổng công ty Điện lực Việt Nam, “Quy trình vận hành sửa chữa máy biến áp,” ban hành theo ịnh 623/ĐVN/KTNĐ, 1997 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2018 17 ... 116,023 C KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TỪ PHÉP ĐO ĐIỆN DUNG VÀ ? ?ÁP ỨNG TẦN SỐ HỞ MẠCH dung tổn hao iện môi) iện cảm (từ phương pháp ề xuất, với giới hạn sai số ε1= 0.5 dB, ε2 ε3 thông số tương ứng (22.00... PHÉP ĐO ĐIỆN DUNG VÀ ? ?ÁP ỨNG TẦN SỐ HỞ MẠCH Bảng giới thiệu thông số iện dung iện cảm mơ hình thơng số tập trung cho MBA T3 nhận ược từ phương pháp ề xuất Các thông số iện dung iện cảm tương... phân tích thơng số trước ngoại trừ có ộ lệch biên ộ ĐƯTS vùng tần số thấp, giới thiệu hình 11 Hình 11 So sánh đặc tuyến ĐƯTS trước sau khử từ cuộn dây MBA T3 B KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TỪ PHÉP ĐO ĐIỆN DUNG