FDS cuối cựng.
Mụ hỡnh X-Y được sử dụng rộng rói để phõn tớch cỏch điện của MBA do tớnh đơn giản của nú cũng như quan hệ trực tiếp giữa mụ hỡnh và cấu trỳc cỏch điện MBA. Tuy nhiờn nhược điểm chớnh của cỏch tiếp cận này là cần phải biết được chớnh xỏc cấu trỳc hỡnh học của cỏch điện MBA, đõy là điều rất khú. Do vậy, việc đơn giản húa mụ hỡnh X-Y tiếp theo sẽ giỳp cho cỏc kỹ sư cú thể nghiờn cứu được kỹ hơn cỏc điều kiện của cỏch điện mà khụng cần quan tõm nhiều đến cấu trỳc hỡnh học của nú. Với mục đớch này, thỡ rất cần thiết phải nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số khỏc trong mụ hỡnh X-Y lờn phản ứng cuối cựng của hệ thống. Cỏc phõn tớch này sẽđược trỡnh bày trong phần sau.
3.2.2.1 Ảnh hưởng của độ dẫn điện dầu
Độ dẫn điện của dầu phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Do vậy rất cần thiết phải quan sỏt ảnh hưởng của giỏ trị độ dẫn điện dầu trong một dải rộng, ở trong tài liệu của chỳng ta dải nhiệt độ là từ 250 đến 650. Theo tiờu chuẩn IEC 6422, độ dẫn điện của dầu cỏch điện cú thể ớt hơn 16,5pS/m tại 90 0C[31]. Theo giả thiết nguồn vận hành là 0,7eV [31] (2.27) thỡ độ dẫn điện tương ứng là 0,1 pS/m ở 25 0C. Do vậy giỏ trị 0,05 pS/m tại 25 0C (hoặc 1,25 pS/m tại 65 0C) được lấy làm giới hạn thấp hơn của dải độ dẫn điện được lựa chọn. Giới hạn trờn của dải là 104pS/m tai 650C
Hỡnh 3.12: cỏc thành phần thực và phức của
đỏp ứng điện mụi theo mụ hỡnh X-Y đối với giỏ trịđ ộ dẫn của dầu khỏc nhau ở 250C khi X=0,2; Y=0,15 và hàm lượng ẩm =0,2%
Hỡnh 3.13: cỏc thành phần thực và phức của đỏp ứng điện mụi theo mụ hỡnh X-Y đối với giỏ trịđ ộ dẫn của dầu khỏc nhau ở650C khi X=0,5; Y=0,25 và hàm lượng ẩm =5%
Tần số (Hz)
Tần số (Hz) Tần số (Hz)
(hoặc 4,102 pS/m tại 250C), giỏ trị này cao gấp 10 lần so với giới hạn được chấp nhận vềđộ dẫn điện của dầu thường dựng.
Hỡnh 3.12 cho thấy ảnh hưởng của độ dẫn điện dầu lờn phản ứng FDS tại 250C, khi hàm lượng độẩm trong giấy và trong tấm vỏn ộp của hệ thống cỏch điện được giữở mức thấp nhất. Trong hỡnh vẽ, sự biến thiờn của hằng sốđiện mụi và tổn hao được trỡnh bày rừ ràng quan điểm Maxwell- Wagner về một hệ thống song song ảnh hưởng chớnh đến độ dẫn của dầu và tại cựng một thời điểm thỡ độ phõn tỏn của cỏc thành phần đệm là khụng đỏng kể. Tuy nhiờn, cú thể quan sỏt được rằng khi độ dẫn điện dầu thấp hơn 4,102pS/m, thỡ nú cú thể ảnh hưởng đến hằng số điện mụi của hệ thống với tần số hơn 100Hz.
Hỡnh 3.13 cho thấy ảnh hưởng của độ dẫn điện dầu tại 650C, khi hàm lượng độẩm trong giấy và vỏn ộp của hệ thống cỏch điện được giữ tại mức cao nhất . Do ảnh hưởng đỏng kể của sự phõn tỏn tần số thấp trong giấy, ảnh hưởng của độ dẫn điện dầu lờn hằng sốđiện mụi tổng của hệ thống là nhỏ hơn khi so sỏnh với trường hợp trước. Thờm vào đú, độ dẫn điện dầu cũng nằm ở trong cựng một dải, cú ảnh hưởng nhỏ đến hằng số điện mụi của hệ thống tại tần số trờn 100 Hz. Hằng số điện mụi tổng ε’ tại 1 khz dưới cỏc điều kiện khỏc được trỡnh bày trong bảng 3.2. Trường hợp 1 và 2 ở trong bảng tương ứng với hai trường hợp đó miờu tả trong hỡnh 3.12 và 3.13 . Điều này cho thấy trong cả hai trường hợp thỡ ảnh hưởng của độ dẫn điện dầu đều nằm trong dải lý thuyết, và cú ảnh hưởng một phần đến hằng số điện mụi tổng ε’ tại 1kHz. Sự khỏc nhau đỏng kể của e’ trong hai trường hợp được xem là nhõn tố chớnh dẫn đến sự biến thiờn của cỏc thụng số khỏc. Bảng 3.2: ε’ ở 1 kHz dưới cỏc điều kiện khỏc nhau Trường hợp Độ dẫn σ (pS/m) ε’ ở 1 kHz 0,05 2,66 4,5 2,66 Trường hợp 1 400 2,66 1,25 3,67 112 3,67 Trường hợp 2 10000 3,68 3.2.2.2 Ảnh hưởng của cỏc miếng đệm
Theo phần trước, trong một dạng cỏch điện của MBA lực, phần chu vi bao phủ cỏc miếng đệm cú thể thường biến đổi từ 15-25%. Dựa vào thụng tin này ta cú thể thấy ảnh hưởng lớn nhất của cỏc miếng đệm đến phản ứng điện mụi cuối cựng cú thể được tớnh khi Y=0,25. Do vậy ảnh hưởng của cỏc miếng đệm được nghiờn cứu bằng cỏch so sỏnh phản ứng điện mụi theo hệ thống X-Y với Y=0,25, và với Y=0. Ảnh hưởng của cỏc miếng đệm được nghiờn cứu dưới cỏc điều kiện khỏc nhau do phản ứng tổng thỡ phụ thuộc vào số lượng tấm chắn, hàm lượng độ ẩm, độ dẫn điện dầu và nhiệt độ (hỡnh 3.14 ữ 3.17). Những hỡnh này cũng trỡnh bày cỏc đường cong thể hiện sự khỏc biệt giữa hai đường cong phản ứng tương ứng với giỏ trị Y=0,25 và Y=0.
Bảng 3.3 mụ tả cỏch mà cỏc miếng đệm ảnh hưởng đến phản ứng điện mụi tổng trong cỏc điều kiện khỏc nhau, dự vào kết quả trong hỡnh 3.14-3.17.
Hỡnh 3.14 ảnh hưởng của cỏc thanh chốn khi số lượng tấm chắn khỏc nhau
Hỡnh 3.16 ảnh hưởng của cỏc thanh chốn đến giỏ trịđộ dẫn của dầu
Nhưđó trỡnh bày trong cả 4 hỡnh bờn trong dải lý thuyết của tất cả cỏc thụng số nghiờn cứu, thỡ ảnh hưởng của cỏc miếng đệm lờn hỡnh dạng của đường cong phản ứng điện mụi cuối cựng trờn thực tế là khụng đỏng kể. Ảnh hưởng này cú thể được giải thớch bằng ảnh hưởng của thành phần dầu dẫn nhiều hơn hoặc ảnh hưởng của thành phần đệm ớt đi trong mạch song song. Điều này cú thể theo dừi kỹ hơn trong hỡnh 3.17, đồ thị phản ứng điện mụi với hai giỏ trị khỏc nhau của độ dẫn dầu. Trờn hỡnh cũng cho thấy rằng khi độ dẫn điện của dầu tăng thỡ số dư thực tế giảm.
Trong bảng 3.2 , cột tương ứng với cỏc sai số tương đối, cho thấy sai số trung bỡnh do di chuyển cỏc miếng đệm ra khỏi mụ hỡnh. Sai số trung bỡnh do cỏc thành phần thực tế của hằng sốđiện mụi luụn nhỏ hơn 20%. Tuy nhiờn trong thành phần giả thiết giỏ trị này cú thể lờn tới 35%.
Theo kết quả trong bảng 3.2 , ảnh hưởng cực đại của cỏc miếng đệm lờn phản ứng điện mụi tổng cú thể xuất hiện ở nhiệt độ cao hơn, dự tương ứng với mức tấm chắn, hàm lượng độẩm và độ dẫn điện dầu là thấp nhất.
3.2.2.3 Sự biến thiờn của hằng sốđiện mụi tại 1kHz.
Như miờu tả trong phần trờn, độ dẫn điện dầu chỉ ảnh hưởng rất ớt lờn hằng sốđiện mụi ở tần số trờn 100Hz. Hơn nữa, hỡnh 3.17 và bảng 3.2 cũng cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ lờn hằng số điện mụi tại 1kHz cũng khụng đỏng kể. Cụng với, trong cột bờn phải của bảng 3.3 cho thấy sai sốước lượng của hằng sốđiện mụi tại
1kHz khi cỏc miếng đệm bị lấy ra. Điều này cho thấy rằng sai số này luụn dưới 22%.
Hai thụng số khỏc ảnh hưởng đến hằng số điện mụi tại 1kHz là hàm lượng độ ẩm trong giấy và số lượng tấm chắn trong cỏch điện. Hỡnh 3.18 cho thấy ảnh hưởng của hai thụng số này bờn trong phạm vi nghiờn cứu của từng thụng số.
Như thể hiện trong hỡnh 3.18, bất cứ sự biến thiờn nào của ε’ tại 1kHz theo hàm lượng độ ẩm thỡ đều phụ thuộc vào số lượng tấm chắn. Khi X=0,5, phản ứng điện mụi của cỏc tấm chắn ảnh hưởng lớn nhất đến phản ứng tổng. Điều này cho thấy sự biến thiờn lớn nhất của ε’ tại 1kHz theo hàm lượng độ ẩm, giỏ trị này là 0,22. Bảng 3.4 cho thấy sự biến thiờn của ε’ tại 1kHz như là một giỏ trị phần trăm của ε’ thấp nhất tại 1kHz ứng với mỗi giỏ trị của X. Do vậy chỳng ta cú thể giả thiết rằng ε’ tại 1kHz khụng biến thiờn theo hàm lượng độẩm với một giỏ trị X xỏc định và bằng với giỏ trị trung bỡnh của ε’ tại 1kHz (hỡnh 3.18), sau đú thỡ giỏ trị sai số phần trăm lớn nhất ở trong khoảng 4% (bảng 3.5 )
Bảng 3.4 : sự thay đổi ε’ (%) tại 1kHz tương ứng với cỏc giỏ trị X khỏc nhau
Hinh 3.18 : sự biến thiờn ε’ tại 1kHz theo hàm lượng độẩm trong giấy và số lượng tấm chắn Y=0
Bảng 3.5 : sai số lớn nhất của ε’tại 1 kHz theo mỗi giỏ trị X
Sự biến thiờn của ε’ trung bỡnh tại 1kHz với X được mụ tả trong hỡnh 3.19. Cỏc điểm cú được từ tớnh toỏn là cỏc điểm trờn đồ thị bậc hai theo phương trỡnh sau
2 , 2 94 , 0 2 + + = x x y (5.18)
Phương trỡnh này cú thể giỳp tớnh toỏn dễ dàng ε’ trung bỡnh tại 1kHz với X xỏc định.
Hỡnh 3.19: sự thay đổi ε’ tại 1kHz tương ứng với số lượng tấm chắn
3.2.2.4 Kết luận
Cỏc phõn tớch trờn đó phỏt hiện ra rằng ảnh hưởng của cỏc miếng đệm lờn phản ứng điện mụi tổng của hệ thống X-Y là tương đối thấp và hằng sốđiện mối e’ tại 1kHz được xỏc định chủ yếu bởi số lượng cỏc tấm chắn. Do vậy khi thiếu một cấu trỳc chi tiết về cỏch điện của MBA thỡ cú thể giảm cỏch gọi mụ hỡnh X-Y thành mụ hỡnh X đơn, trong khi giữ sai số thực tếở một giới hạn hợp lý.
Sai số cực đại % T. bỡnh
3.2.3. Mụ phỏng sử dụng mụ hỡnh X
Phản ứng điện mụi của hệ thống trỡnh bày trong hỡnh 3.20 cú thểđược mụ tả kỹ bởi độ dẫn điện và hằng số điện mụi của dầu, hàm lượng độ ẩm của giấy, số lượng tấm chắn và nhiệt độ. Trong cỏc thụng số này, thỡ chỉ cú hàm lượng độ ẩm trong giấy và số lượng tấm chắn là chưa biết, trong khi cú thể thực hiện phộp đo độ dẫn điện dầu.
Hỡnh 3.20: mụ hỡnh X cỏch điện MBA đơn giản
Phản ứng điện mụi của mụ hỡnh X cú thểđược viết ra như sau:
X T j X T barrier oil el X ε ω ε σ ω ε ˆ ) ( 2 , 2 1 1 ) , ( ˆ 0 mod + − − = (5.19)
Đẳng thức (2.27) được dựng để tớnh toỏn độ dẫn tại nhiệt độT từ phộp đo độ dẫn tại một nhiệt độđó biết. Cỏc thụng số phản ứng điện mụi của cỏc tấm vỏn ộp tại một nhiệt độ cho trước cũng đó được biến đổi thành nhiệt độ T bằng cụng thức (2.26).
Trong việc mụ phỏng cụng nghệ đó đề xuất, giả thiết cú một tỷ lệ tấm chắn ban đầu, sau đú (5.18) được dựng để tỡnh ε’ tại 1 kHz tương ứng và giỏ trị này được dựng để tớnh dung lượng hỡnh học của MBA.
, 1 , 1 0 kHz measured kHz C C ε ′ = (5.20)
Đõy là cỏch để biến thụng sốđiện dung tổng thành hằng sốđiện mụi tổng. Rồi sau đú sai số tỷ lệ giữa hằng sốđiện mụi tổng hợp của mụ hỡnh và MBA được tối thiểu húa bằng cỏch thay đổi hàm lượng độẩm trong giấy. Sự tối thiểu húa
Tấm chắn cỏch điện Dầu cỏch điện
sai số này được thực hiện bằng cỏch sử dụng phần mềm MATLAB. Tiếp tục thực hiện với cỏc giỏ trị khỏc nhau của X cho tới khi tối thiểu húa được sai số tỉ lệ.
3.2.4. Mụ phỏng sử dụng hàm phõn phối đỏp ứng điện mụi
Một cụng nghệ mụ phỏng khỏc cú thể được sử dụng để mụ hỡnh húa cỏch điện MBA mà khụng cần biết đến cỏc thụng tin về cấu trỳc hỡnh học được giới thiệu sau đõy. Hệ thống cỏch điện tổng hợp được mụ hỡnh húa sử dụng sự phõn phối thời gian phục hồi. Trong mỗi sự hụi phục Deye cú thể được thay thế bằng một loạt cỏc mạch RC tương đương. Do đú, hệ thống cỏch điện được biểu thị như hỡnh 3.10
Từđú Điện dung phức hợp Cˆ(ω) của cỏch điện được viết ra như sau:
Trong đú
Chf- là điện dung của cỏch điện tại tần số cao nhất đo được
∆Ci- là độ bờn của quỏ trỡnh phục hồi tương ứng với thời gian phục hồi τi
G - là độ dẫn điện DC của cỏch điện
Khi cú dữ liệu điện dung phức hợp đo được (Cˆ(ω)m), thỡ cụng nghệ được mụ tả trong phần sau đõy cú thể được dựng để tớnh toỏn cỏc thụng số chưa biết trong cụng thức (5.21)
Bằng cỏch xem xột thành phần thực tế của điện dung phức hợp theo mụ hỡnh và phộp đo.
Hệ số τi và ∆Ci được xỏc định bởi cỏc thuật toỏn liờn tục cho tới khi tỡm được giỏ trị nhỏ nhất. Trong bước đầu tiờn của thuật toỏn này, n cỏc hằng số thời gian bằng sự phõn phối trong một tỉ lệ thuật toỏn đó được chọn trước. Cỏc giỏ trị cực đại và cực tiểu của τi đó được chọn như là số nghịch đảo của giỏ trị cực đại và cực tiểu của tần số gúc tương ứng.
min max max min 1 1 ω τ ω τ = = (5.23)
Dựng MatLab 6 để tớnh toỏn độ bền của sự phục hồi ∆Ci . Trong suốt quỏ trỡnh tớnh toỏn ta chọn giỏ trịτi và thay đổi bờn trong dải lý thuyết để đạt được giỏ trị phự hợp nhất Sau đú (5.24) được dựng để xỏc định độ dẫn điện DC của cỏch điện bằng cỏch sử dụng thụng số tổn hao (Cˆmimag ). ∑ = + ∆ − = n i i i imag m C C G 1 1 2 2 2 1 ˆ τ ω ω τ (5.24)
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIấN CỨU THỰC NGHIỆM TRấN THẾ GIỚI ĐỐI VỚI MBA
Ở chương này, trỡnh bày nghiờn cứu No: 465L của đại học cụng nghệ Thuỵ Điển đối với cỏc mỏy biến ỏp thuộc cỏc cụng ty điện lực của Srilanka. Cỏc tỏc giả đó sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu thử nghiệm trong phũng thớ nghiệm và đo đạc tại hiện trường cho việc đỏnh giỏ, so sỏnh cỏc phương phỏp đo nhằm xỏc định độ lóo húa cỏch điện của mỏy biến ỏp.