Bài viết này, kế thừa và phát triển các nghiên cứu trước đây, sẽ giới thiệu tổng hợp một phương pháp mới xác định các thông số điện trong mô hình mạch điện thông số phân bố và cấu trúc hình học cho một máy biến áp lực dạng hộp đen dựa trên kỹ thuật phân tích đáp ứng tần số; từ đó cho phép khảo sát ảnh hưởng của các thông số điện này lên đặc tuyến đáp ứng tần số mô phỏng, làm cơ sở cho các phân tích chẩn đoán sự cố về sau dựa trên mô hình vật lý.
Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 3(4):569-587 Bài nghiên cứu Open Access Full Text Article Một phương pháp xác định thơng số điện cấu trúc hình học máy biến áp lực dạng hộp đen ứng dụng chẩn đoán cố Trần Ngọc Thạch1 , Nguyễn Thanh Phương1 , Nguyễn Trọng Huy2 , Phạm Đình Anh Khơi3,4 TĨM TẮT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Khoa Cơ - Điện - Điện tử, Trường Đại học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Trong hệ thống điện truyền tải phân phối giới Việt Nam nay, máy biến áp lực vận hành thường có dạng ``hộp đen'', nghĩa khơng có thơng tin bên cấu trúc hình học (về kiểu quấn cuộn dây, bao gồm thêm cấu trúc bổ sung) thông số vật liệu (về đặc tính dẫn điện, cách điện hay đặc tính từ) Điều gây khó khăn chẩn đốn cố dựa theo hướng phân tích mơ hình vật lý, đặc biệt cần phân tích đánh giá tình trạng máy biến áp lực theo thay đổi thông số điện mơ hình mạch điện tương đương trước sau nghi ngờ có cố Các nghiên cứu liên quan cộng đồng khoa học giới chủ yếu dựa vào đối tượng thử nghiệm máy biến áp lực giai đoạn sản xuất để tiếp cận thông số cấu trúc – vật liệu Bài báo này, kế thừa phát triển nghiên cứu trước đây, giới thiệu tổng hợp phương pháp xác định thơng số điện mơ hình mạch điện thơng số phân bố cấu trúc hình học cho máy biến áp lực dạng hộp đen dựa kỹ thuật phân tích đáp ứng tần số; từ cho phép khảo sát ảnh hưởng thông số điện lên đặc tuyến đáp ứng tần số mô phỏng, làm sở cho phân tích chẩn đốn cố sau dựa mơ hình vật lý Từ khố: máy biến áp lực dạng hộp đen, mơ hình tương đương thơng số phân bố, phân tích đáp ứng tần số, thử nghiệm chẩn đốn Cơng ty Thí nghiệm điện miền Nam, Tổng cơng ty Điện lực miền Nam, Việt Nam Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách khoa, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Liên hệ Phạm Đình Anh Khơi, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách khoa, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Lịch sử • Ngày nhận: 08-05-2020 • Ngày chấp nhận: 18-12-2020 • Ngày đăng: 31-12-2020 DOI :10.32508/stdjet.v3i4.744 Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo công bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license GIỚI THIỆU Chẩn đoán cố đánh giá tình trạng vận hành máy biến áp lực (MBA) chủ đề tập trung nghiên cứu phạm vi giới, MBA thiết bị lớn, phức tạp, quan trọng đắt tiền hệ thống điện Ngoài phép thử nghiệm truyền thống đo tỷ số biến, điện trở cuộn dây, tổn thất không tải, hệ số tổn thất điện dung áp dụng cơng ty thí nghiệm điện nay, phương pháp chẩn đoán nâng cao đo phóng điện cục bộ, phân tích khí hịa tan dầu, phân tích đáp ứng tần số, phân tích đáp ứng điện môi… sử dụng 1,2 Tuy vậy, xét bối cảnh cần xây dựng mơ hình vật lý cho MBA vận hành dạng hộp đen để nghiên cứu phân tích tình trạng xu tương lai liên quan đến cố cơ-điện, gần cơng việc khó khả thi bối cảnh Điểm hạn chế quan trọng việc xác định thông số điện mơ hình vật lý, tiêu biểu mơ hình điện thơng số phân bố, vùng số trung bình cao phục vụ chẩn đoán cố cơ-điện: cơng việc chủ yếu dựa tính tốn giải tích MBA dạng hộp trắng (hay hộp xám), tức có (hay xác định được) cấu trúc hình học thông số vật liệu 4–8 Hiện tại, MBA dạng hộp đen vận hành chưa có nghiên cứu liên quan giải rốt vấn đề Kế đến, để tránh ảnh hưởng đến công tác vận hành MBA, vốn mang tính chi phối nhiều đến vận hành lưới điện, việc thực thử nghiệm đo lường khảo sát MBA cần phải thực thời gian ngắn cho phép, dừng vận hành MBA để thí nghiệm định kỳ Đây điều cần phải ý để nghiên cứu mang tính khả thi thực tế ứng dụng Để khắc phục hai điểm hạn chế nêu xây dựng mơ hình vật lý cho MBA dạng hộp đen, tác giả với đồng tác giả xây dựng phát triển hướng nghiên cứu 9–13 để xác định giá trị điện cảm điện dung mơ hình điện thông số phân bố (MHPB) MBA sử dụng phép đo đáp ứng tần số đầu cực Cụ thể, thông số điện cảm, nghiên cứu Trần Ngọc Thạch cộng (2015) tính tốn giải tích thơng số điện cảm MHPB MBA 200 kVA, 10,4/0,46 kV Yy6 dạng hộp xám, sau áp dụng vào mơ đáp ứng tần số cho MBA Trích dẫn báo này: Thạch T N, Phương N T, Huy N T, Khôi P D A Một phương pháp xác định thông số điện cấu trúc hình học máy biến áp lực dạng hộp đen ứng dụng chẩn đoán cố Sci Tech Dev J - Eng Tech.; 3(4):569-587 569 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 3(4):569-587 thử nghiệm vùng tần số trung bình từ 10 kHz đến 100 kHz để kiểm chứng hiệu so với kết mô sử dụng mơ hình điện thơng số tập trung 10 ; dựa vào đó, nghiên cứu Trần Ngọc Thạch cộng (2016) 11 đề xuất quy trình tính tốn thơng số điện cảm cho MBA dạng hộp đen 6,5 MVA, 47/27,2 kV Yd5 Đối với thông số điện dung, nghiên cứu Trần Ngọc Thạch cộng (2016) 12 đề xuất cách xác định thông số điện dung dọc cuộn dây cho MBA dạng hộp đen 6,5 MVA, 47/27,2 kV dựa MHPB áp dụng cho cuộn dây quấn kiểu đĩa Nghiên cứu mở rộng Trần Ngọc Thạch cộng (2017) 13 áp dụng mở rộng nghiên cứu 11,12 cho MHPB kiểu cuộn dây quấn khác (kiểu đĩa, kiểu lớp) Tuy vậy, điểm hạn chế nghiên cứu kết mô đáp ứng tần số chưa phản ánh xu hướng với kết đo lường vùng tần số trung bình Hướng đến đề xuất phương pháp hồn chỉnh nhằm xác định thơng số điện MHPB MBA dạng hộp đen, báo phân tích chi tiết quy trình xác định thông số điện cảm so với nghiên cứu Trần Ngọc Thạch (2015) 11 đề xuất khảo sát MHPB cho cuộn dây có thêm cuộn chắn quy trình xác định thơng số điện dung dọc cuộn dây MBA so với nghiên cứu Trần Ngọc Thạch cộng (2016, 2017) 12,13 , áp dụng vào MBA dạng hộp đen 6,5 MVA, 47/27,2 kV dựa kỹ thuật phân tích đáp ứng tần số với phép đo đầu cực MBA thực vùng tần số từ 20 Hz đến MHz (801 điểm) sử dụng thiết bị đo Vector-Network Analyzer “FRAnalyzer” hãng Omicron MƠ HÌNH ĐIỆN THƠNG SỐ PHÂN BỐ CỦA MBA VÀ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ Mục giới thiệu mơ hình mạch điện thông số phân bố MBA kỹ thuật phân tích đáp ứng tần số làm sở cho phương pháp đề xuất mục sau Mơ hình mạch điện thơng số phân bố MBA MBA có nhiều mơ hình mạch điện tương đương, sử dụng thích hợp cho mục đích khác Cụ thể, để phân tích hệ thống điện ba pha cân tần số công nghiệp, MBA thường thay tổng trở nối tiếp đặc trưng cho tổn hao mạch cuộn dây (có thể kèm tổng trở mắc rẽ biểu thị tổn hao lõi thép) sơ đồ pha Trong nghiên cứu phân tích cách tổng quát, bao gồm chế độ bất đối xứng, mơ hình mạch điện ba pha cần phải sử dụng: phân tích 570 (q độ, dịng từ hóa, cộng hưởng sắt từ ) vùng tần số thấp (trong khoảng vài chục, vài trăm Hz đến vài kHz tùy theo MBA), mơ hình mạch điện thơng số tập trung theo nguyên lý đối ngẫu 14–16 thường sử dụng; vùng tần số cao (từ vài trăm Hz hay vài kHz trở đi) phân tích độ hay phân tích đáp ứng tần số ứng dụng chẩn đoán cố cơđiện cuộn dây lõi thép MBA, mơ hình mạch điện thơng số phân bố cần phải sử dụng 3,5,6,17 Hình giới thiệu sơ đồ pha mơ hình điện thông số phân bố (MHPB) tổng quát theo dạng mạch hình thang n phân đoạn cho MBA hai cuộn dây sử dụng nghiên cứu gần đề cập MHPB áp dụng cho cấu trúc cuộn dây thông thường, phổ biến cuộn dây kiểu đĩa (disc) hay kiểu lớp (layer) Đối với cấu trúc cuộn dây có thêm phần tử khác (màn chắn hay cuộn chắn) nhằm cải thiện khả phân bố điện áp độ không dọc theo cuộn dây, MHPB cần phải hiệu chỉnh trình bày phần sau báo Trong Hình 1: • LAi Lai : điện cảm tự thân phân đoạn cuộn dây cao áp hạ áp tương ứng; • MAiA j MAia j : hỗ cảm hai phân đoạn cuộn dây cao áp – cao áp cao áp – hạ áp tương ứng; • CgH0 , CgL0: điện dung đất phân đoạn cuộn cao áp hạ áp tương ứng; • Ciw0 : điện dung hai phân đoạn cuộn dây cao hạ áp; • CsH0 , CsL0 : điện dung dọc phân đoạn cuộn cao áp hạ áp tương ứng Trong vùng tần số thấp, việc phân chia cuộn dây n phân đoạn Hình thực khơng có nhiều ý nghĩa dịng điện chủ yếu chạy qua điện cảm w×L