L ỜI CAM Đ OAN
5. Nhiệm vụ nghiờn cứu của luận ỏn
2.5. Phương phỏp ngõm tẩm trong nướ c
Phương phỏp này đó được xõy dựng với cỏc thụng số phự hợp với đ ềi u kiện vận hành tại Việt Nam. (xem thờm mục 3.4.1). Mẫu v t li u nghiờn c u thu c nhúm vật ậ ệ ứ ộ liệu composite sợi th y tinh tẩm epoxy, cỏc mẫu này được lấ ạủ y t i Cụng ty cổ phần chế tạo thiết bị đ ện Đụng Anh. i
Tất cả cỏc mẫu thử được làm khụ trong một tuần trong tủ sấ ởy nhi t ệ độ 110ữ120°C và dưới chõn khụng bậc một 10-1 mBar. Mụ đc ớch là để xỏc định trọng lượng tham chiếu cho mỗi mẫu.
Cỏc mẫu thử được ngõm trong một bể nước cất ( iện dẫn suất đ γn cướ= 1,36àS.cm-1), ở 3 mức nhiệt độ (55, 85 và 98°C) trong su t th i gian diễn ra thực ố ờ nghiệm (xem hỡnh 3.6).
Quỏ trỡnh khuyếch tỏn nước được tiếp tục với việc cõn theo chu kỡ thực hiện với một chiếc cõn số cú cấp chớnh xỏc 0,1mg. Trước mỗi lần cõn, cỏc mẫu thử được làm khụ bằng cỏch sử ụ d ng giấy Joseph, rồi đặt trong tủ sấy thụng khớ nhi t độ 40ở ệ ữ50°C trong 10ữ15 phỳt. Quỏ trỡnh này cú mụ đc ớch làm sạch nước d trờn b mặư ề t m u th , ẫ ử để chỉ cõn lượng n c th c tếướ ự ng m vào cỏc m u th . i u này c ng đảm b o n ấ ẫ ử Đ ề ũ ả ổ định tốt nhất lượng nước, khi cỏc mẫu th được g p ra kh i b . ử ắ ỏ ể
Hiện nay, cỏc phương phỏp thớ nghiệm truyền thống đối với việc đỏnh giỏ tỡnh trạng cỏch đ ệi n của mỏy biến ỏp đ ệi n lực do ngành đ ệi n ban hành [1] bao gồm việc thực hiện một cỏch định kỳ hàng loạt cỏc thớ nghiệm (đo đ ệi n trở cỏch đ ệi n, đo gúc tổn hao điện mụi tanδ, đo đ ện dung Ci 2/C50, đo tổn hao khụng tải, …) nhằ đm ỏnh giỏ đầy đủ tớnh nguyờn vẹn của thi t bị đế ang vận hành.
Phương phỏp truyền thống này xem xột tỡnh trạng làm việc của mỏy biến ỏp nh ư tổ hợp c a tỡnh trủ ạng của nhiều cỏc bộ phận trong đú dầu cỏch i n được xem nh là đ ệ ư một bộ phận riờng rẽ. Vỡ vậy, phạm vi của cỏc thớ nghiệm liờn quan được quy định dựa trờn đề xuất về cỏc giỏ trị ớ ạ gi i h n và t i h n đối v i t ng tham s được th , và xem ớ ạ ớ ừ ố ử xột sự thay đổi của cỏc k t quả đế o so v i cỏc s li u ghi trờn nhón mỏy, so v i tiờu ớ ố ệ ớ chuẩn hoặc số liệu của thớ nghiệm lần trước.
Nhược đ ểi m của của phương phỏp truyền thống:
+ Tỡnh trạng khiếm khuyết của mỏy biến ỏp và cỏc thụng số đ ó thớ nghiệm cú sự liờn quan đỏng nghi ngờ. Vớ dụ hệ ố s tổn hao c a cỏch i n l n h n 1%, thường được ủ đ ệ ớ ơ coi là “xấu” nhưng khụng cú nghĩa là độ dự ữ tr an toàn củ đ ệa i n mụi th c s bị suy ự ự giảm.
+ Cú thể xảy ra vi c ch n oỏn sai ho c khụng ch n ch n. Nguyờn nhõn chớnh là ệ ẩ đ ặ ắ ắ khụng nhận diện và khoanh vựng rừ được vấn đề hỏng húc bờn trong MBA nờn ở khụng đưa ra được cỏc phương phỏp và kỹ thuậ đt ỏnh giỏ phự h p. ợ
+ Khụng phỏt hiện được cỏc khiếm khuyết nhỏ trong hạng mục thớ nghiệm cụ thể (vớ dụ nhiễ ẩm m, nhiễm bẩn của hệ thống cỏch đ ệi n).
+ Khụng dự bỏo trước được tỡnh trạng vận hành trong thời gian cũn lại của MBA. + Khụng chỳ trọng đến t m quan trọng và vai trũ của dầu cỏch đ ệầ i n trong cụng việc chẩn đoỏn tỡnh trạng cỏch đ ệi n ở MBA.
+ Thực hiện cỏc hạng mục thớ nghiệm thừa gõy lóng phớ về thời gian, nhõn cụng, tăng chi phớ vận hành và ảnh hưởng đến tớnh liờn tục trong cung cấp đ ện của cả hệ i thống.
Chớnh vỡ những vấn đề nờu trờn, vi c chẩn trịệ (giới hạn trong cỏc phương phỏp khụng phỏ huỷ dựng chẩn đoỏn tỡnh trạng cỏch đ ệi n) sự lóo hoỏ bộ phận cỏch đ ệi n trở
việc bảo trỡ. Đ ềi u này là rất cần thiết để hạn chế những thiệt hại do mỏy múc gặp sự ố c gõy ra [38], [55], [56], [63], [84].
Hiện nay, để chẩn đoỏn tỡnh trạng cỏch đ ệi n của MBA, tồ ạn t i nhi u phương phỏp ề chẩn đoỏn khỏc nhau, mỗi phương phỏp phản ỏnh một mặt của phần cỏch i n b lóo đ ệ ị hoỏ hay chỉ hoạt động với một dạng cỏch đ ệi n duy nh t. Phỏt tri n nh ng phương phỏp ấ ể ữ và cụng cụ chẩ đn oỏn liờn quan đến sự cố cụ th cú m t vai trũ rất quan trọng trong ể ộ việc đỏnh giỏ mang tớnh định lượng tỡnh trạng suy giảm của cỏch đ ệi n của mỏy biến ỏp. Để chẩn đoỏn mức độ nhiễm ẩm, nhiễm bẩn (chủ yếu là nước) trong cỏch i n r n đ ệ ắ (tấm chắn, thanh chốn, giấy) cỏc phương phỏp luận cũng như kỹ thu t ch n oỏn ó ậ ẩ đ đ được cỏc nhà khoa học mụ ph ng dưới d ng cỏc sản phẩm thiết bị thớ nghiệm hợp bộ ỏ ạ bao gồm [7], [85], [86], [100]:
- Phương phỏp đo đ ện ỏp phục hồi của i đ ện mụi (Response Voltage i Measurement - RVM)
- Phương phỏp đo dũng phõn cực và khử phõn cực của đ ện mụi (Polarisation i and Depolarisation Current - PDC)
- Phương phỏp đo phổ đ ện mụi theo miền tần số i (Frequence Dielectric Spectroscopy - FDS)
Mỗi loại phương phỏp thớ nghiệm đều cú cỏc u và nh c đ ểư ượ i m riờng. Tuy nhiờn việc kết hợp cỏc thớ nghi m này s cho chỳng ta bi t ệ ẽ ế được khỏ rừ bức tranh về tỡnh trạng nhiễm ẩm, nhiễm bẩn của cỏch đ ệi n rắn.
Mặt khỏc, với mụ đc ớch dự tớnh thời gian tồn tại của mỏy múc và thực hiện bảo dưỡng cú đ ều kiện, cần thiết phải cú một phương phỏp chẩ đi n oỏn khụng phỏ huỷ cú khả năng cung cấp thụng tin về tỡnh trạng hiện thời của vật liệu, xỏc định đặc trưng k t ế quả lóo hoỏ do nhiệt độ và độ ẩm và nhận biết hậu quả của nú đối v i v t liệu. Phổ ớ ậ đ ệi n mụi là m t phương phỏp k thuật rất phự hợp. Bởi vỡ độ nhạy của nú với cỏc tớnh ộ ỹ chất đ ệi n và đ ệi n mụi đối v i sớ ự lóo hoỏ, và khả ă n ng triển khai nhanh chúng [9], [10].
Trong luận ỏn này sẽ sử dụng h p bợ ộ thi t b thớ nghiệm kiểu ế ị CPC100+CPTD1+DIRANA của hóng OMICRON (Cộng hũa Áo) và Proseco AG kiểu FT-12 (Thụy sỹ). Bởi vỡ trong hợp bộ thớ nghiệm này phầ n mềm o đạc và tớnh toỏn đ
mụi và ph ng phỏp ươ đo dũng phõn cực và khử phõn cực.
Xếp loại cỏc phương phỏp này được thực hiện theo nhi u tiờu chu n: i n n ng ề ẩ đ ệ ă hay khụng đ ệi n năng, phỏ huỷ hay khụng phỏ hu , thời gian hay tầỷ n số, on-line hay off-line… Trong phần tiế p theo, đề tài sẽ sắp x p theo hai lo i, chỳng được th c hiện ế ạ ự trong khi vẫn mang đ ệi n (on-line) hay khi đó cắt ra kh i hỏ ệ ố th ng (off-line).
2.7. Cỏc phương phỏp chẩ đn oỏn khi khụng mang đ ệi n ”off-line”
Cỏc phương phỏp chẩ đn oỏn off-line cú ư đ ểu i m là việc tiến hành thớ nghiệm chỉ được thực hiện sau khi mỏy biến ỏp đó cắt điện, do đú cú tớnh an toàn cao đối với người thử nghiệ m đồng thời cỏc số liệu đo thường cú độ chớnh xỏc cao hơn do ớt bị ảnh hưởng của cỏc yếu tố như: sự biến thiờn nhiệt độ, nhiễu đ ện từ trường … i
Tuy nhiờn, hạn chế của cỏc phương phỏp ch n oỏn này là th i gian c t i n ẩ đ ờ ắ đ ệ thiết bị để th c hi n thớ nghi m thường l n và làm nh hưởng đến vi c cung c p i n. ự ệ ệ ớ ả ệ ấ đ ệ Do đú, những thớ nghiệm này nờn được tiến hành ho c k t h p v i việc bảo dưỡng, ặ ế ợ ớ sửa chữa, thay thế MBA hoặc sau khi phỏt hiện cú những bất thường trờn mỏy biến ỏp qua cỏc cụng tỏc kiểm tra, giỏm sỏt và một số thớ nghiệm on-line (thử nghiệm dầu). 2.7.1. Chẩ đn oỏn bằng cỏc tham số khụng đ ệi n từ.
Đõy là một phương phỏp s dụử ng súng õm để phõn tớch nh ng l hổữ ỗ ng và s ự bong trúc của bề mặt ma tr n epoxy/s i th y tinh (ph n gia c ). Tỡnh tr ng c a cỏch ậ ợ ủ ầ ố ạ ủ đ ệi n c ng được ỏnh giỏ khi quan sỏt thay đổi màu sắc của nú [38], [55], [63]. ũ đ
2.7.2. Chẩ đn oỏn dựa trờn quỏ trỡnh vận hành.
Vỡ qua thời gian vận hành cỏch đ ệi n mỏy biến ỏp sẽ phải chịu những ứng suất: nhiệt, đ ệi n, cơ và cỏc tỏc nhõn gõy lóo húa, thoỏi húa cũng như cỏc tỏc động của mụi trường bờn ngoài và tỡnh trạng của hệ thống đ ệi n mà nú đang là một phần tử vận hành trong đú. Số năm v n hành được xem nh mộậ ư t ch sốỉ tiờu chu n ỏnh giỏ sự lóo hoỏ ẩ đ của cỏch đ ện. Bởi vỡ số năi m v n hành cú m t nh hưởng đế độậ ộ ả n b n c củề ơ a cỏch i n đ ệ mỏy biến ỏp và sau đú là khả năng ch u đựng cỏc l c ng n mạị ự ắ ch thụng thường v n cú ố trong hệ thống lưới đ ệi n truy n tề ải và phõn phối. Sự tương quan trực ti p gi a số năm ế ữ vận hành và sự suy giảm của cỏch đ ện khú trỏnh khỏi một vài sự khụng chắc chắn nào i đú. Nh ng n u k t h p v i cỏc v n đề khỏc thỡ s n m v n hành là m t v n đề r t cú ý ư ế ế ợ ớ ấ ố ă ậ ộ ấ ấ
thường xuyờn cũng thỳc đẩy sự lóo hoỏ nhanh hơn [55]. 2.7.3. Đo đ ệi n ỏp hồi phục (return voltage)
Hệ thống cỏch đ ện của mỏy biến ỏp chịu i đ ện ỏp liờn tục, rồi tiế đi p ú nú bị ngắn
mạch trong một thời gian, và mạch được mở mộ ầt l n n a ữ để o i n ỏp h i ph c. đ đ ệ ồ ụ Phương phỏp đơn giản này phục vụ để kiểm tra độ bền đ ệi n mụi của phần cỏch đ ệi n và tớnh ổn định cú thay đổi cựng với sự lóo hoỏ hay khụng [44], [97].
2.7.4. Đo đ ệi n trở cỏch đ ệi n
Phương phỏp này được tiến hành bằng cỏch đặt đ ệi n ỏp một chiều lờn cỏch đ ệi n sau 10 phỳt và đo giỏ trị đ ệ i n trở cỏch đ ệi n theo thời gian 1 phỳt. Giỏ trị đ ệ i n trở đ o được (tỷ số củ đ ệa i n ỏp m t chi u đặt vào và dũng i n do nú gõy ra) trong quỏ trỡnh ộ ề đ ệ thử nghiệm được vẽ trờn đồ thị đ ệ i n trở thay đổi theo thời gian, nú ph n ỏnh s nhi m ả ự ễ bẩn và hơi ẩm trờn bề mặt cỏch i n, đ ệ đặc bi t khi cú nh ng ch rạệ ữ ỗ n v , l kim ho c ỡ ỗ ặ khe nứt bờn trong cỏch đ ệ Đi n. õy là một phương phỏp đơn gi n và cú chi phớ th c hi n ả ự ệ bộ nhất về mặt trang b th nghi m và thường xuyờn ị ử ệ được s dụử ng. Tuy nhiờn, s ự xuống cấp cục bộ của ph n cỏch i n r t khú được phõn tớch b ng phương phỏp này ầ đ ệ ấ ằ [38], [63], [88].
2.7.5. Đo chỉ số phõn cực
Chỉ số phõn c c là t số củự ỷ a giỏ tr o iị đ đện trở cỏch đ ện sau 10 phỳt trờn giỏ trịi đ đ ệo i n tr cỏch i n sau 1 phỳt khi đặt i n ỏp m t chiều lờn cỏch đ ệ Đở đ ệ đ ệ ộ i n. õy là một chỉ số hữu ớch để phõn tớch ph n cỏch i n b nhi m b n hay b m và nú g n nh ớt ầ đ ệ ị ễ ẩ ị ẩ ầ ư chịu ảnh hưởng của nhiệt độ như hệ số ấ h p th Kụ ht = R60’’/R15’’ đó sử dụng lõu nay nờn sử dụng để ỏnh giỏ cỏc mỏy bi n ỏp ang v n hành. T sốđ ế đ ậ ỉ này l n h n 2 v i ph n ớ ơ ớ ầ cỏch đ ệi n khụ rỏo trong khi nú tiến gần tới đơn vị nếu nh ph n cỏch i n b nhi m ư ầ đ ệ ị ễ bẩn hay bị ẩ m [38], [88].
2.7.6. Đo tổn hao đ ệi n mụi tan δδδδδ
Đ ổo t n hao i n mụi (tanđ ệ δ) bằng cỏch đặt i n ỏp xoay chiều lờn mẫu cỏch đ ệ đ ệi n (vỡ đ ệi n ỏp thớ nghiệm này khụng lớn hơn của vật liệu thớ nghiệm nờn đõy là thớ nghiệm khụng phỏ hủy), khi đú dũng đ ệi n nạp được phõn tớch thành hai thành:
pha với vớ đ ệi i n ỏp U (hỡnh 2.6). - Thành phầ n phản khỏng Ic vượt trước đ ệi n ỏp 900. U Ir It Ic I δ ϕ Hỡnh 2.6: Đồ thị vectơ dũng và ỏp củ đ ệa i n mụi Thành phần phản khỏng tỷ ệ ớ l v i hằng số đ ệ i n mụi và cho bằng cụng thức: t A r o U C U c I = .ω. = .ω.ε .ε . (2.16) Trong đú : U : đ ệi n ỏp thớ nghi m ệ ω : tần s gúc ố C : đ ệi n dung A : diện tớch [m2] ε0 : hằng số đ ệ i n mụi chõn khụng
εr : hằng số đ ệ i n mụi tương đối của vật liệu.
Sự thay đổi của thành phần Ic chứng tỏ sự xu ng c p c a cỏch i n, khi b nhi m ố ấ ủ đ ệ ị ễ ẩm, cú l p b ng n m ch, kớch thước hỡnh h c thay ớ ị ắ ạ ọ đổi v.v... Đối với đ ệi n mụi lý tưởng, Ir = 0, gúc δ là gúc lệch pha giữa Ic và It (dũng đ ệi n tổng) gọi là gúc tổn hao đ ệi n mụi, đặc trưng cho t n hao cụng su t trong i n mụi. Gúc t n hao i n mụi tớnh ổ ấ đ ệ ổ đ ệ theo cụng thức:
tanδ = Ir / Ic (2.17) Ngoài ra, ta cũng cú th ỏnh giỏ tổể đ n hao i n mụi qua h s cụng su t: đ ệ ệ ố ấ
do nhiễ ẩm m, cacbon húa hoặc cỏc dạng ụ nhiễm khỏc. Nguyờn lý cơ bản là b t k sự ấ ỳ thay đổi đặc tớnh cỏch đ ệi n đều dẫn tới thay đổi cỏc thụng số đặc trưng của nú như đ ệi n dung, tanδ (ho c cosặ ϕ), do ú b ng cỏch o di n bi n c a cỏc đặc tớnh này theo đ ằ đ ễ ế ủ thời gian ta cú thể đ ỏnh giỏ đỳng tỡnh trạng cỏch đ ệi n. Cú hai yếu tố mụi trường là độ ẩm và nhi t độệ khụng th iể đều chỉnh dễ dàng. Đặc tớnh đ ện của cỏch i đ ện phụi thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ vỡ thế kiểm tra thớ nghiệm phải được tiến hành ở cựng đ ều kiện i với thiết bị thự ếc t , nhi t độ được quy đổi v 20ệ ề 0C. Ảnh hưởng của dũng rũ bề mặt (do ẩm, b i b n ...) r t ỏng k , vỡ th ph i lau s ch và làm khụ b mặụ ẩ ấ đ ể ế ả ạ ề t cỏch i n để gi m đ ệ ả tổn hao dũng rũ bề mặt. Phúng i n m t ph n c a cỏch i n i n ỏp cao cú th làm đ ệ ộ ầ ủ đ ệ ở đ ệ ể tăng giỏ trị tanδ [30], [38], [55], [63], [88].
2.7.7. Đo phúng đ ệi n cục bộ (Partial Discharge)
Phúng đ ệi n cục bộ xuất hiện trong cỏch đ ệi n khi một sự đ ỏnh thủng cục bộ của vật liệu cỏch đ ện gõy nờn một sự tỏi phõn bố của đ ệi i n tớch bờn trong cỏch đ ệi n. Phúng đ ệi n c c b sinh ra xung dũng i n cường độ bộ trong m t khoảng thời gian ngắ Đụ ộ đ ệ ộ n. õy là thớ nghiệ đm o đạc và quan sỏt s phỏt triển củ đ ệự a i n ỏp ban đầu của sự phúng đ ệi n và đ ệi n ỏp mất đi của phúng đ ệi n để đỏnh giỏ tỡnh trạng cỏch đ ện. Trong phương phỏp i này, đ ệi n ỏp được cung cấ ừp t một nguồn bờn ngoài khi mỏy biến ỏp dừng hoạt động tạm thời [23], [38], [56], [57], [93], [97].
2.8. Chẩ đn oỏn khi đang hoạt động “on-line”
So với cỏc thớ nghiệm chẩ đn oỏn off-line cỏc thử nghiệm on-line được thực hiện ngay khi cỏch đ ệ đi n ang mang đ ệi n nhằm mụ đc ớch phỏt hiện hoặc theo dừi cỏc khiếm khuyết hoặc hư hỏng cú kh năả ng xu t hi n bờn trong cỏch i n. u i m c a thớ ấ ệ đ ệ Ư đ ể ủ nghiệm này ngoài việc khụng ảnh hưởng đến hoạt động vận hành của mỏy biến ỏp và của hệ thống đ ện, chỳng cú thể cung cấp cỏc thụng tin về cỏc thụng số chẩn đoỏn cần i theo dừi một cỏch thự ếc t , cú tớnh động và giỳp cho vi c phõn tớch khuynh hướng c a ệ ủ cỏc tỡnh trạng bất thường bờn trong cỏch đ ệi n đạt được hi u qu mong mu n, đặc bi t ệ ả ố ệ là khả ă n ng ngăn ngừa cỏc sự ố c tiề ẩm n và dự đ oỏn xu thế tiến triển của chỳng.
Tuy nhiờn hạn chế ủ c a cỏc thớ nghiệm này là mức độ chớnh xỏc khụng cao và do