Chẩn đoán lỗi trong máy biến áp phân phối bằng phương pháp phân tích khí hòa tan

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MẠNH THẮNG NGUYỄN MẠNH THẮNG PHÁT HIỆN VÀ CHẨN ĐOÁN LỖI SỚM TRONG MÁY BIẾN ÁP TỪ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHÍ HỊA TAN C C R L T U D TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MẠNH THẮNG PHÁT HIỆN VÀ CHẨN ĐOÁN LỖI SỚM TRONG MÁY BIẾN ÁP TỪ KẾT QUẢ PHÂN PHÂN TÍCH KHÍ HỊA TAN C C R L T U D Chuyên ngành : Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Mã số: 8520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN LÊ HỊA Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tự thân thực Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Học viên C C U D R L T Nguyễn Mạnh Thắng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TÓM TẮT DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU C C CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI R L T 1.1 Vai trò MBA phân phối hệ thống điện 1.2 Ảnh hưởng máy biến áp việc cung cấp điện U D 1.3 Ảnh hưởng tính chất yêu cầu phụ tải việc cung cấp điện địa bàn tỉnh Gia Lai 1.4 Ảnh hưởng việc ngừng cung cấp điện xảy cố 11 1.5 Kết luận chương 13 CHƢƠNG II : CÁC DẠNG HƢ HỎNG PHỔ BIẾN TRONG MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI TẠI ĐIỆN LỰC PLEIKU - CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA LAI 14 2.1 Tổng quan máy biến áp phân phối đơn vị 14 2.2 Cấu tạo máy biến áp phân phối 17 2.2.1 Lõi thép máy biến áp 17 2.2.2 Dây quấn máy biến áp 17 2.2.4 Bộ chuyển nấc phân áp máy biến áp 18 2.3 Công tác vận hành quản lý MBA phân phối đơn vị 18 2.3.1 Công tác kiểm tra định kỳ ngày 18 2.3.2 Công tác kiểm tra định kỳ đêm 18 2.3.3 Công tác kiểm tra bất thường 18 2.3.4 Kiểm tra cố 19 2.3.5 Kiểm tra thí nghiệm 19 2.3.6 Kiểm tra tổng thể 19 2.3.7 Các nội dung công tác kiểm tra định kỳ trạm biến áp phân phối 19 2.3.8 Công tác bảo dưỡng máy biến áp phân phối 19 2.3.9 Cơng tác thí nghiệm định kỳ trạm biến áp phân phối 19 2.4 Nhận xét công tác quản lý vận hành máy biến áp phân phối 21 2.5 Các dạng hư hỏng điển hình máy biến áp phân phối 22 2.6 Sự cố máy biến áp phân phối Công ty Điện lực Gia Lai 27 2.7 Nhận xét đánh giá nguyên nhân hư hỏng 34 2.8 Kết luận 35 C C CHƢƠNG III : CÁC PHƢƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN LỖI MÁY BIẾN ÁP 37 3.1 Các phương pháp phát chẩn đoán lỗi MBA 37 R L T 3.1.1 Phương pháp đo đáp ứng điện môi [13] 37 U D 3.1.2 Phương pháp đo phóng điện cục [13] 39 3.1.3 Phương pháp quét tần số điện áp điện dung hệ số tổn hao điện môi [13]42 3.1.4 Phương pháp phân tích khí hịa tan dầu máy biến áp [14] 43 3.2 Tổng quan phương pháp phân tích khí hịa tan 45 3.2.1 Phương pháp phân tích NTT Flagpoint [5] 47 3.2.2 Phương pháp phân tích tổng khí dễ cháy hòa tan [4] 47 3.2.3 Phương pháp phân tích xử lý theo tỉ số Roger [4] 49 3.2.4 Phương pháp phân tích Duval [1] 49 3.3 Qui trình lấy mẫu dầu [2] 50 3.4 Kết luận chương 52 CHƢƠNG IV: CHẨN ĐOÁN LỖI MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI Ở ĐIỆN LỰC PLEIKU BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHÍ HÕA TAN 53 4.1 Quy trình thực nghiệm lấy mẫu dầu MBA 53 4.1.1 Mẫu thực nghiệm từ thực tế 53 4.1.2 Mẫu biên thí nghiệm máy biến áp thủy điện Khe Diên 54 4.1.3 Mẫu biên thí nghiệm máy biến áp thủy điện Ia Ly số 55 4.1.4 Mẫu biên thí nghiệm máy biến áp thủy điện Ia Ly số 56 4.2 Kiểm tra lỗi MBA máy sắc ký khí 57 4.2.1 Thiết bị 57 4.2.2 Kết phân tích 61 4.2.3 Kết luận kết mẫu thực nghiệm 62 4.3 Đề xuất phương pháp chẩn đoán lỗi MBA 63 4.3.1 Thuật toán phương pháp NTT-Flagpoint 63 4.3.2 Thuật toán phương pháp tổng khí hịa tan 64 4.3.3 Phương pháp tỷ số Roger [15] 65 4.4 So sánh đánh giá kết 66 C C 4.4.1 Kết từ mẫu thực tế nhập vào chương trình chẩn đốn 66 R L T 4.4.2 Kết từ biên thí nghiệm máy biến áp thủy điện Khe Diên nhập vào chương trình 68 4.4.3 Kết từ biên thí nghiệm máy biến áp thủy điện Ya Ly số 70 U D 4.5 Đề xuất giải pháp 73 4.5.1 Phân loại phụ tải quản lý vận hành 73 4.5.2 Qui trình – qui định vận hành 73 4.5.3 Qui trình bảo dưỡng 74 4.6 Đề xuất nhược điểm sản xuất MBA đến nhà sản xuất MBA phân phối 75 4.7 Các giải pháp cải tiến 76 4.8 Kết luận chương 80 KẾT LUẬN .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 PHỤ LỤC 85 TÓM TẮT CHẨN ĐOÁN LỖI TRONG MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHÍ HỊA TAN Học viên:Nguyễn Mạnh Thắng Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 8522016 Khóa: K37.TĐH.KT Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Máy biến áp phân phối phận quan trọng cấu thành nên hệ thống lưới điện phân phối nay, đảm bảo điện áp phù hợp với điện áp hộ sử dụng điện.Công ty Điện lực Gia Lai quản lý vận hành cung cấp điện đến hộ sử dụng điện qua máy biến áp phân phối dựa qui trình ban hành lâu, chưa theo kịp với yêu cầu thực tế dẫn đến việc quản lý vận hành không đánh giá hết tiềm ẩn rủi ro, gây hư hỏng cố không mong muốn, gián đoạn việc cung cấp điện Với bất cập tồn máy biến áp phân phối, đề tài xin đề xuất giải pháp chẩn đoán lỗi máy biến áp phân phối phương pháp: NTT Flagpoint, Tổng khí dễ cháy hịa tan tỉ số Roger, từ đối chiếu với kết thực tế để kiểm tra kết ta thấy hoàn toàn với số lượng khí q trình thí nghiệm Luận văn đề xuất giải pháp vừa đảm bảo cơng tác quản lý vận hành, góp phần cung ứng điện liên tục, số giải pháp cải tiến đưa vào áp dụng thực tế, mang tính đơn giản phát huy tác dụng C C R L T U D Từ khóa – MBA phân phối; hệ số Roger; chẩn đoán MBA; Tổng khí dễ cháy hịa tan; NTT Flagpoint EARLY ERROR DIAGNOSTIC IN DISTRIBUTION TRANSFORMER BY DISSOLVED GAS ANALYSIS METHOD Abstract - Distribution transformers are an important part of the current distribution grid, ensuring that the voltage is consistent with the voltage of electricity users Gia Lai electrical company is supplying electricity to electricity users through distribution transformers is based on long-issued processes, which have not kept up with the actual requirements, leading to the inability to fully evaluate the potentials in the operation management risk, cause undesired breakdowns, interrupt the power supply With the existing shortcomings about distribution transformers, this topic would like to propose an early diagnosis solution to distribution transformers by methods: NTT Flagpoint, Total dissolved flammable gases and Roger coefficient., from there comparing with the actual results to check the results we see completely correct with the indicators of the amount of gas in the experiment This thesis proposes solutions to both ensure the operation management, contribute to continuous power supply, some innovative solutions have been put into practice, although still simple but still be effective Key words – distribution transformer; Roger coefficient ; diagnostic transformer; Total dissolved flammable gases; NTT Flagpoint DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TBA : Trạm biến áp MBA : Máy biến áp TNĐK: Thí nghiệm định kỳ DGA : Phân tích khí hịa tan PDC : Dòng điện phân cực khử phân cực FDS : Phương pháp phổ miền tần số PD : Phóng điện cục PRPD: Phóng điện cục phân bố theo pha C C U D R L T DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện Điện lực Pleiku 2016-2020 [12] Bảng Danh sách khách hàng sử dụng điện quan trọng [12] Bảng Khối lượng lưới điện Điện lực Pleiku quản lý [12] 12 Bảng Nhân lực quản lý lưới điện Điện lực Pleiku [12] 13 Bảng Bảng thống kê cố MBA phân phối [12] …………………………………16 Bảng 2 Bảng thống kê biên cố năm 2018 Công ty Điện lực Gia Lai [12] 30 Bảng Phân tích phương pháp chẩn đốn hư hỏng máy biến áp………………44 Bảng Giới hạn khí 47 Bảng 3 Tổng khí dễ cháy hịa tan [4] 48 Bảng Theo tỉ số Roger (đơn vị : ppm) 49 Bảng Theo tam giác Duval 50 Bảng Số liệu phân tích từ mẫu…………………………………………………61 Bảng Đối chiếu số liệu với phương pháp chẩn đoán 62 Bảng Đối chiếu kết chẩn đoán từ phương pháp 71 Bảng 4 Quy trình – quy định vận hành 73 Bảng Quy trình bảo dưỡng 74 Bảng Các đề xuất cải tiến 75 C C U D R L T DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống lưới điện phân phối Hình Tỉ lệ máy biến áp phân phối Điện lực Pleiku so với tồn cơng ty 14 Hình 2 Tình trạng vận hành MBA phân phối điện lực Gia Lai 15 Hình Kết cấu chung trạm biến áp phân phối 16 Hình Cốc thí nghiệm cao áp dầu cách điện 21 Hình Mơ hình q trình lão hóa hệ cách điện giấy dầu 26 Hình Mơ hình tác động yếu tố xuống cấp hệ thống cách điện 27 Hình Bên ngồi MBA bị cố phân xưởng sửa chữa PCGL 28 Hình Giấy cách điện bình thường giấy cách điện bị già hóa cháy 28 Hình MBA phân phối bị phóng điện cuộn dây 29 Hình 10 Hiện tượng lão hóa gioăng sứ mặt bích MBA 29 Hình 11 Nước lọt vào MBA đọng thùng MBA gơng MBA 29 Hình 14 Pha A phía hạ đổi màu phát nhiệt, hay tiếp xúc không tốt dẫn đến cháy ty sứ hạ MBA phân phối 30 C C U D R L T Hình Sơ đồ đo hệ số tổn hao cho MBA hai cuộn dây cho MBA cuộn dây 38 Hình Đáp ứng điện môi cho MBA khác nhiệt độ phịng: (a) MBA tình trạng khơ, (b) MBA bị ẩm có tuổi 38 Hình 3 Mạch đo PD theo IEC 60270 với tổng trở khóa (thiết bị lọc cao áp) Z, tụ ghép đơi coupling capacitor Ck, coupling device CD đối tượng thử Ca (a) tụ ghép Ck CD mắc nối tiếp (b) ảnh chụp tụ ghép nối với sứ đầu vào (c) sử dụng đầu đo sứ đầu vào (bushing tap) (d) ảnh chụp đấu nối thiết bị đo với ti sứ 40 Hình Thực qui đổi sơ đồ quan hệ biên độ pha (3PARD – Three Phase Amplitude Relation Diagram) từ phép đo máy biến áp lực 40 Hình PRPD (a) 3PARD (b) theo cách khác điểm PD bên nhiễu bên 41 Hình Dạng PRPD nhiễu bên (a), nhiễu (b) PD bên (c) – tách riêng 3PARD 41 Hình Hệ số tổn hao phụ thuộc vào tần số máy biến áp lực mới, trung tuổi già cỗi 42 Hình Van lấy mẫu dầu máy biến áp phân phối 50 Hình Dụng cụ lấy mẫu dầu 51 Hình 10 Khay dụng cụ lấy mẫu 51 Hình 11 Thổi khí trước đưa dầu vào mẫu 52 85 PHỤ LỤC Các phụ lục thí nghiệm phân tích khí hịa tan dầu Các kết luận đơn vị làm thí nghiệm Các hình ảnh giải pháp đề xuất cải tiến thực thực tế C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... phương pháp đề xuất phương pháp chẩn đoán lỗi máy biến áp phân phối phương pháp phân tích khí hịa tan Chương 4: Trình bày chẩn đốn lỗi máy biến áp phân phối Điện lực Pleiku phương pháp phân tích. .. phân tích đánh giá kết luận nguyên nhân trường hợp hư hỏng cố máy biến áp phân phối Chương 3: Trình bày phương pháp chẩn đốn lỗi máy biến áp, nêu phương pháp chẩn đoán lỗi máy biến áp, phân tích. .. 462/2971 máy biến áp phân phối, chiếm 16% số máy biến áp phân phối tồn Cơng ty (số liệu tính đến tháng 12/2019) [12] Trong đó: Máy biến áp phân phối 3P: 446 máy Máy biến áp phân phối 1P: 16 máy Máy biến