Phục hồi điện mụi của hệ thống cỏch điện giấy-dầu bị tỏc động bởi cỏch cỏc thành phần được kết hợp với nhau. Do đú, sự phục hồi điện mụi của hệ thống cỏch điện này phản ỏnh những đặc trưng của mỗi cỏch điện, giống như sự sắp xếp hỡnh học của những vật liệu cỏch điện. Khi sự kết hợp vật liệu cỏch điện là đối tượng đối với một ứng suất điện, quỏ trỡnh tớch luỹ xuất hiện tại bề mặt do sự khỏc biệt trong dẫn suất của hai vật liệu. Hiện tượng này được biết đến giống như quỏ trỡnh phõn cực bề mặt hoặc hiệu ứng Maxwell-Wagner[12].
Chất làm phõn tỏn điện mụi của dầu cỏch điện cú thể được bỏ qua trong dải tần số (<1000Hz) trong quỏ trỡnh. Vỡ vậy, sự phục hồi điện mụi của dầu cú thể dễ dàng được mụ tả bởi giỏ trị hằng sốđiện mụi (εr=2,2) và suất dẫn 1 chiều σ, mà bị phụ thuộc vào sự cú mặt của chất ion gõy ụ nhiễm trong dầu. Sự phụ thuộc nhiệt độ cú thể được đặc trưng bởi sự lựa chọn trong qỳa trỡnh hoạt hoỏ năng lượng. Theo cỏch khỏc, sự phục hồi của tấm ộp và giấy được đặc trưng bởi hàm phục hồi điện mụi của chỳng, mà phụ thuộc rất nhiều và sự xuất hiện của độ ẩm và quỏ trỡnh già hoỏ khỏc trong cỏch điện.
Tuy nhiờn, nú cho thấy rằng cả dầu và tấm ộp cú ảnh hưởng lớn trong toàn bộ quỏ trỡnh phục hồi tại cỏc tần số khỏc nhau [15], khi ống dẫn dầu ở trong cựng
với cỏc tấm ộp. Những ảnh hưởng quan trọng của tấm ộp và dầu tại tần số khỏc nhau trong toàn bộ qỳa trỡnh phục hồi được thể hiện ở hỡnh 2.3.
Khi cấu trỳc hỡnh học của cỏch điện và sự phục hồi điện mụi của từng chất, vớ dụ như dầu và giấy. Như đó biết, nú là rất khả thi để tớnh sự phục hồi của điện mụi của cấu trỳc phức hợp. Hỡnh 2.3 Vớ dụ về sự thay đổi của hệ số tổn thất của cỏch điện giấy – dầu phụ thuộc tần số. Đỏp ứng của cỏch điện rắn và cấu tao hỡnh học Đỏp ứng của thành phần dầu Đỏp ứng của cỏch điện rắn Tần số Hz
CHƯƠNG 3: SỰ XUỐNG CẤP CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP VÀ MỐI LIấN QUAN TỚI CÁC PHẫP ĐO SỰ HỒI PHỤC
ĐIỆN MễI CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP
3.1 Đỏnh giỏ mức cỏch điện mỏy biến ỏp
Điều kiện để đỏnh giỏ cỏch điện MBA là yếu tố cần thiết khi sự giảm sỳt của cỏch điện MBA là khụng thể trỏnh được. Phộp phõn tớch hoỏ học và những phộp đo điện được sử dụng đểđỏnh giỏ cỏch điện MBA.
3.1.1. Phõn tớch hoỏ học và vật lý
Những phộp phõn tớch húa học cung cấp thụng tin trực tiếp về trạng thỏi thực tế của cỏch điện. Ngoài ra mẫu giấy hoặc dầu được lấy từ mẫu cỏch điện giấy-dầu được sử dụng cho những phõn tớch này.
Đểđỏnh giỏ chất lượng của giấy cỏch điện bờn trong MBA, thường sử dụng 1 hệ số gọi là độ trựng hợp DP, mà tương ứng với số trung bỡnh của những vũng glucozơ trong polime xenlulozơ. DP được xỏc định bằng cỏch đo tớnh dẻo bờn trong của sự hoà tan giấy trong một dung mụi tương ứng. Nguồn gốc của giấy kaft cú DP vào khoảng 1100. Sau quỏ trỡnh hoạt động, hệ số DP rơi xuống 1 giỏ trị khoảng 750 và sau đú giảm cựng với thời gian. Giới hạn của DP là 250 thường được sử dụng như sự tương thớch đối với thời gian sống cuối cựng của cỏch điện [31]. Một bộ phận từ phộp đo DP, những phộp đo màu của iụn cũng được sử dụng để mụ tả sự giảm sỳt nhiệt độ của cỏch điện giấy bằng cỏch xỏc định sự thay đổi đường (monoSacarit, poly sacarit, và đường khan) như mụ tảở TL [16]. Tuy nhiờn, tất cả những bài test này yờu cầu mẫu giấy mà MBA được đưa ra khỏi trạng thỏi làm việc, và những nắp thộp phải được mở. Vỡ vậy, những mẫu giấy đang cầm cú thể cú hại đối với MBA.
Phõn tớch dầu được sử dụng đều đặn đểđỏnh giỏ cỏch điện MBA. Bảng 3.1 cho thấy những phõn tớch vật lớ – hoỏ học khỏc nhau của dầu MBA và những giới hạn xỏc định bởi những bài test này.
Một số bài test cho thấy ở bảng 3.1, những kết quả của sự chuẩn độ Karl Fischer (KFT), phõn tớch khớ hoà tan và phộp thử màu chất lỏng cú hiệu suất cao cú thể cũng được sử dụng để dựđoỏn cỏch điện giấy.
Bảng 3.1 - Phõn tớch vật lớ – hoỏ học dầu MBA
Kiểu test giới hạn/ đặc tớnh
Chuẩn độ KFT lượng nước trong dầu Số lượng trung hoà Lượng axid trong dầu
Những phõn tớch khớ hoà tan gCồm cú cỏc khớ khỏc biệt. H2, CH4, C2H6, C2H4, 2H2, CO, O2.
Hiệu suất cao phộp thử màu chất lỏng Hợp chất Furan trong dầu cỏch điện Màu sắc sự giảm giỏ trị và chất ụ nhiễm
Để tỡm thấy tổng lượng độ ẩm trong dầu MBA, và sau đú trong giấy, độ chuẩn KFT Culong được sử dụng rất rộng rói. Cụng nghệ này cung cấp cỏch giải quyết tốt hơn so với độ chuẩn thể tớch khi đo lượng độ ẩm nhỏ. Lượng nước chứa trong giấy được dự đoỏn trước bằng cỏch sử dụng đường cong trạng thỏi cõn bằng độ ẩm giữa dầu và giấy [26]. Nú là rất quan trọng để giữ tỉ lệ của độ ẩm bóo hoà của dầu và lượng ẩm trong giấy dưới 30% và 2,5% tương ứng. nú cú thể giỳp để tăng thời gian sống của MBA [28].
Hầu hết phộp phõn tớch hoỏ học phải được làm việc với điều kiện là trong phũng thớ nghiệm, đú là một lý do chớnh về trở ngại của những cụng nghệ này.
3.1.2. Những phộp đo điện
Những phộp đo điện, sử dụng cho việc đỏnh giỏ cỏch điện MBA đơn giản hơn đối với phộp phõn tớch hoỏ học và nú cú thể hoạt động ở ngay vị trớ lắp đặt MBA. Do tớnh chất đơn giản này, những phộp đo điện hiện nay được dựng thớch hợp hơn đối với việc xỏc định trạng thỏi cỏch điện MBA so với những thử nghiệm hoỏ học. Tuy nhiờn, những phộp đo điện khụng cung cấp thụng tin trực tiếp về cấu tạo của hệ thống cỏch điện. Vỡ thế, những kết quả của phộp đo điện phải được hiệu chỉnh, giải mó.
Sự khỏc biệt của những phộp đo điện và những ưu nhược điểm của chỳng sẽ được thảo luận ở phần dưới đõy:
3.1.2.1 Phương phỏp truyền thống
Điện khỏng cỏch điện, chỉ số phõn cực và hệ số tổn thất được sử dụng rộng rói trong phương phỏp kiểm tra điện truyền thống ngay tại vị trớ lắp đặt MBA để đỏnh giỏ trạng thỏi cỏch điện MBA. Phộp đo bộ phận xả là cụng nghệ đo truyền thống ngay tại vị trớ lắp đặt MBA và chẩn đoỏn cỏch điện on-line, liờn tục được cải thiện.
Điện trở cỏch điện (IR)
Phộp đo điện trở cỏch điện là một trong những phương phỏp sử dụng để làm rừ độ khụ của cỏch điện MBA. IR được đo bằng cỏch ứng dụng nguồn điện ỏp một chiều, thường khoảng 0,25 -5 kV, đặt lờn dọc cỏch điện. Dũng đo được, là sự kết hợp của dũng điện dung, dũng hỳt và dũng dẫn, sự giảm đơn điệu. Do đú, nú rất khú đểđo đỳng giỏ trịđiện khỏng 1 chiều, đặc biệt trờn cỏch điện MBA mới nơi giỏ trị 1 chiều đạt được chỉ sau vài giờ. Thường điện khỏng được do sau 1 phỳt từ thời điểm điện ỏp một chiều được cấp. Nhiệt độ của ảnh hưởng cỏch điện IR. Nú đó cho thấy rằng khi tăng nhiệt độ lờn 100 C sẽ tương ứng giảm điện khỏng cỏch điện IR cũn một nửa. cho nờn, nú rất quan trong để lưu ý đờn nhiệt độ của cỏch điện khi đo điện khỏng cỏch điện [28].
Ở cụng nghệ này, khụng cú giỏ trị tuyệt đối được xỏc định giống như giới hạn cho phộp. Thay vào đú, giỏ trị IR phải được so sỏnh với giỏ trị đo trước của MBA tương tự hoặc từ những phộp đo của MBA tương tự để đỏnh giỏ điều kiện thực tế của cỏch điện. Những phộp đo IR đưa ra dấu hiệu tốt hoặc khụng về cỏch điện bịẩm ướt hoặc bẩn, nhưng nú khỏ khú để xỏc định bộ phận cỏch điện ẩm ướt. Nú được đề nghị để sử dụng bảo vệ điện cực trong phộp đo IR để chống lại ảnh hưởng của của sự rũ rỉ khụng mong muốn, vớ dụ sự rũ rỉ dũng điện thụng qua cỏi lút
cỏch điện. Nếu phộp đo hệ thống khụng cung cấp 1 cỏi điện cực bảo vệ khi những bề mặt của những tấm đệm phải được làm sạch sẽ trước khi đo. Những kết quảảnh hưởng bởi sự rũ rỉ cú thể dẫn đến những kết luận sai, đặc biệt khi đo IR thấp. Một lớ do khỏc mà khụng tin tưởng hoàn toàn vào phương phỏp này là IR của cỏch điện kộm phải xuất hiện cao hơn IR của cỏch điện tốt, nếu nú khụng đo trong thời gian đủ dài và toàn bộ dũng thay đổi nhưở hỡnh 3.1. Cho nờn, khi IR là thấp, nú được sử dụng mà những bài test chẩn đoỏn khỏc cũng được thực hiện [14, 28, 31].
Tuy nhiờn, sự tiện ớch bờn trong những phương phỏp này là vẫn rất thụng dụng bởi vỡ nú đơn giản và giỏ thiết bịđo thấp so với những thiết bịđo khỏc.
Chỉ số phõn cực (PI)
PI là sự mở rộng của phộp đo IR. Trong cụng nghệ này, điện khỏng cỏch điện được đo tại 2 thời điểm khỏc nhau (vớ dụ trong khoảng từ 1 phỳt đến 10 phỳt) sau đo điện ỏp được sử dụng. Theo định nghĩa, PI là tỉ số của điện khỏng cỏch điện tại phỳt thứ 10 với phỳt thứ 1. PI đo được trờn MBA cú nhiều lớp cỏch điện cú ảnh hưởng mạnh hơn bởi tớnh chất vĩ mụ bề mặt phõn cực chung và cấu tạo hỡnh học của dầu và tấm ngăn. Tuy nhiờn, PI ớt phụ thuộc nhiệt độ hơn IR, khi nú là một tỉ số của 2 giỏ trị tại nhiệt độ xỏc định.
Hỡnh 3.1 Thay đổi của dũng điện trong suốt quỏ trỡnh đo IR trờn 2 MBA khỏc nhau
Trong việc đưa ra lời giải thớch về PI, chỉ ra rằng PI là lớn hơn tớnh đồng nhất đối với hệ thống cỏch điện tốt. Tuy nhiờn, khi sự nạp dũng điện của những thay đổi cỏch điện, giống như hỡnh 3.2, nú khụng thể phõn biệt giữa những giỏ trị cỏch điện tốt và tồi của PI. MBA TF1 và TF2 cú giỏ trị PI gần như nhau mặc dự cỏch điện của TF1 tốt hơn TF2. Do đú, sự đỏng tin cậy của cụng nghệ này bị giới hạn. Nú cũng khụng thể sử dụng phương phỏp này cho việc dựđoỏn lượng độ ẩm hoặc độ dẫn của cỏch điện
Hệ số tổn thất (hệ số hao mũn, tanδ)
Đo hệ số tổn thất là phương phỏp đo điện truyền thống sử dụng để xỏc định tổn hao năng lượng ở cỏch điện điện ỏp cao.
Hệ số tổn thất của cỏch điện được xỏc định như tỉ số giữa dũng điện khỏng và điện dung nguyờn nhõn bởi việc sử dụng nguồn điện ỏp 1 chiều dọc cỏch điện (hỡnh 3.3). hơn nữa, toàn bộ tổn hao của vật liệu cỏch điện được đặc trưng bởi hệ số gúc tagδ.
Thụng thường hệ số tổn thất được đo tại tần số khoảng 50-60Hz phụ thuộc vào tần số vận hành của hệ thống. Tuy nhiờn, trong một vài phộp đo tần số của hệ thống gần giống với tần số điện ỏp đo được sử dụng để loại ra tần số nhiễu trong khi đang đo tại nơi làm việc. Vớ dụ trong tài liệu chỳng ta cú thể tỡm thấy mối liờn quan theo kinh nghiệm giữa hệ số tổn thất ở 80Hz và 50Hz đối với từng loại dũng điện MBA đặc trưng [31]. Người ta khuyến cỏo rằng: phương phỏp này nờn được phỏt triển xa hơn nếu nú được sử dụng đối với cỏc MBA khỏc.
Trong cỏch đo hệ số tổn thất thụng thường, sử dụng 1 cầu đo khỏ phức tạp cựng với một nguồn xoay chiều điện ỏp cao. Kiểm tra điện ỏp sử dụng loại trường test để cài đặt sự thay đổi rộng rói (10V-12kV). Một điện ỏp thấp hơn tỉ lệ với điện ỏp của thiết bịđo được sử dụng đểđo hệ số tổn thất.
Hệ số tổn thất nhạy cảm với nhiệt độ và những thay đổi cựng tần số. Vỡ vậy, hệ số tổn thất là cần thiết để cung cấp thụng tin đối với tần số của điện ỏp sử dụng
và nhiệt độ của cỏch điện trong suốt quỏ trỡnh đo. Ở phần này, hệ số tổn thất phụ thuộc vào kết cấu hỡnh học của cỏch điện giấy-dầu. Vỡ vậy, khụng thể so sỏnh được hệ số tổn thất của hệ thống cỏch điện khỏc nhau .
Khi phúng điện một số bộ phận xuất hiện đỉnh nhọn lớn hơn đỉnh của hệ số tổn thất trỏi với đường cong điện ỏp [31]. Ảnh hưởng Garton là hiện tượng khỏc, bằng cỏch khỏc, làm giảm hệ số tổn thất cựng với việc tăng điện ỏp thử nghiệm [31].
Đo phúng điện cục bộ PD
Phúng điện cục bộ hoạt động trong MBA cú những nhược điểm chớnh là sự biến dạng cơ khớ như cong vờnh, làm hư hỏng và làm già hoỏ cỏc bộ phận, gõy cỏc khuyết tật của cấu trỳc cỏch điện của cỏc nhỏnh. Cỏc phúng điện cục bộ bờn trong cỏch điện MBA cú thể tỡm ra được bằng cỏch sử dụng phương phỏp điện hoặc khụng điện. Phương phỏp điện cú độ nhạy nhiều hơn so với phương phỏp khụng điện, nhưng cũng rất khú để đạt được độ nhạy tốt do cỏc nguồn nhiễu điện khỏc trong quỏ trỡnh thực hiện, đặc biệt là quỏ trỡnh phúng điện hoa. Phương phỏp khụng điện thỡ đơn giản và chỳng rũ ra được quỏ trỡnh hỡnh cung bờn trong MBA. Một nhận biết tốt nhất của cấu trỳc bờn trong MBA là cần thiết tưong quan với những kết quả đo phúng điện cựng với sự hư hỏng cơ khớ. Một trong những thuận lợi của cụng nghệ này là nú cú thể được sử dụng giống như một cụng cụ chẩn đoỏn trực tiếp. Cho phộp để xỏc nhận những lỗi và những khuyờt điểm của cỏch điện một cỏch dễ dàng hơn [31, 31].
3.1.2.2. Đo đỏp ứng điện mụi
Bất lợi chớnh của 3 cụng nghệđầu tiờn (IR, PI và hệ số tổn thất) được mụ tả ở chương trước là chỳng khụng cung cấp đủ thụng tin về điều kiện của cỏch điện, cần thiết cho việc đỏnh giỏ tin cậy. Phộp đo sự phục hồi điện mụi cung cấp nhiều thụng tin để so sỏnh với cỏc trường hợp ở trờn. Thụng qua đú, những cụng nghệ này đó được giới thiệu gần đõy để đỏnh giỏ điều kiện của cỏch điện MBA trong điện trường. Chỳng đó được sử dụng trong nhiều năm, đặc biệt đối với những kết quảđo trong phũng thớ nghiệm.
Dũng phõn cực và khử phõn cực (PDC)
Dũng phõn cực và khử phõn cực đo sự vờnh giữa điện ỏp thấp (LV) và điện ỏp cao (HV) của MBA cỏch điện dầu -giấy được sử dụng để đỏnh giỏ điều kiện cỏch điện [31]. Để đo dũng phõn cực, điện ỏp 1 chiều cố định (trờn 500V) được sử dụng dọc tỡnh trạng ngắn mạch từng cực điện ỏp thấp và điện ỏp cao riờng rẽ. Sau đú dũng khử phõn cực được đo bởi dũng ngắn mạch cực HV và LV thụng qua một mỏy đo điện tử sau khi đo điện ỏp 1 chiều đó được gỡđi. Cực bảo vệđược sử dụng để chống lại ảnh hưởng của dũng rũ. Ngay sau đú, hệ thống mỏy tớnh điều khiển đo PDC được hiển thịđểđo tại đõy [31].
Thuận lợi chớnh của phương phỏp này là nhiều thụng tin cú thể được tập trung lại để so sỏnh cựng với những phộp đo IR và PI truyền thống. Ở giữa 2 phộp đo PDC liền nhau, Những cực cuối cựng phải bị ngắn mạch trong một thời gian đủ dài để làm giảm những ảnh hưởng bộ nhớ. Một quy tắc đơn giản đụớ với thời gian đo chớnh là dũng ngắn mạch ở lần cuối cựng nờn kộo dài ớt nhất so với thời gian
phúng điện trước trước khi bắt đầu một phộp đo mới. Rất nhiều phương phỏp là giảm những tiếng ồn phức tạp cần thiết đối với phộp đo PDC, là hạn chế khỏc để sử dụng phương phỏp này giống như một phộp chẩn đoỏn on – site.