Giám sát vận hành các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp ( Phần 1 )

TÓM TẮT

Thực hiện Đề án Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 về việc ứng dụng các công nghệ mới trong quản lý vận hành nhằm nâng cao độ tin cậy, đảm bảo hệ thống điện Quốc gia vận hành an toàn, liên tục, Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT) đã giao Công ty Truyền tải điện 3 (PTC3) thực hiện đề tài KHCN Giám sát vận hành các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp hoàn thành trong năm 2022.

PTC3 đã triển khai nghiên cứu ứng dụng việc giám sát vận hành của các thiết bị nhất thứ theo thời gian thực nhằm chẩn đoán sớm các hư hỏng tiềm ẩn để đưa ra biện pháp khắc phục, hạn chế sự cố, đóng vai trò quan trọng về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.

Nhiều chức năng giám sát đã được nghiên cứu áp dụng như giám sát độ hao mòn, giám sát bộ đếm, giám sát độ ẩm độ tinh khiết khí SF6 máy cắt; sử dụng thiết bị lựa chọn thời điểm thao tác máy cắt kháng độc lập với nhà sản xuất máy cắt; giám sát dòng rò qua chống sét van; giám sát tụ phân áp, nhiệt độ biến điện áp. Tất cả các thông tin đều được kết nối về hệ thống điều khiển trạm biến áp, sẵn sàng để chia sẻ đến trung tâm giám sát vận hành qua SCADA.

Song song với một số chức năng giám sát thiết bị nhất thứ đã thực hiện nhưng còn rời rạc, lần đầu tiên độ ẩm, độ tinh khiết khí SF6 trong máy cắt, dòng rò điện trở qua chống sét van được giám sát theo thời gian thực. Như vậy, cùng với việc giám sát khí trong dầu online cho kháng điện và máy biến áp 500kV, giám sát bản thể cho các máy biến áp 500kV đã được triển khai, đề tài đã bổ sung thêm việc giám sát trực tuyến cho máy cắt, biến điện áp, chống sét van đã bổ sung một mảnh ghép quan trọng góp phần hoàn thiện thêm khả năng giám sát trực tuyến cho các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp.

Từ khóa: máy cắt, chống sét van, biến điện áp, thiết bị lựa chọn thời điểm thao tác máy cắt, giám sát khí SF6, giám sát dòng rò điện trở.

ABSTRACT

Implementing the Project on Strengthening Accessibility to the 4th Industrial Revolution on the application of new technologies in operation management to improve reliability, ensure the safe and continuous operation of the National power system, The National Power Transmission Corporation (EVNNPT) has assigned Power Transmission Company 3 (PTC3) to carry out the Technological research on Supervision of primary equipment’s operation in the substation completed in 2022.

PTC3 has carried out research applications to monitor the operation of primary equipment in real time in order to diagnose potential failures early to provide remedial measures,  limit problems, and play an important role technically and economically.

Many monitoring functions have been studied and applied such as wear monitoring, counter monitoring, SF6 gas purity humidity monitoring of circuit breaker; use a Point-on-wave equipment independent of the breaker manufacturer; monitor leakage current through the lightning arrester; monitor voltage divider capacitor and temperature of voltage transformer. All information is connected to the substation control system, ready to be shared to the operation monitoring center via SCADA.

In parallel with some of the primary equipment monitoring functions which were performed but still discrete, for the first time the humidity and purity of SF6 gas in circuit breakers, resistance leakage current through surge arresters are monitored in real time. Thus, along with online monitoring of gas in oil for 500kV reactors and transformers, ontological monitoring for 500kV transformers has been implemented, the topic has added online monitoring for circuit breakers, voltage transformers, lightning arresters have added an important piece that contributes to perfecting the online monitoring capabilities for primary equipment in the substation.

Keywords: circuit breaker, lightning arrester, voltage transformer, Point-on-wave equipments, SF6 gas monitoring, resistance leakage current monitoring.

1. GIỚI THIỆU

Hiện nay, việc theo dõi, đánh giá tình trạng vận hành các thiết bị nhất thứ tại các trạm biến áp (TBA 500kV, 220kV) chủ yếu dựa vào công tác theo dõi trong vận hành và công tác thí nghiệm định kỳ thiết bị. Điều này dẫn đến hạn chế trong việc phát hiện tức thời các bất thường, hư hỏng thiết bị xảy ra do không giám sát được sự thay đổi các thông số, diễn tiến nội tại bên trong thiết bị…dẫn đến các sự cố lưới điện. Do đó, vấn đề đặt ra cần có công cụ để theo dõi, đánh giá, phân tích tình trạng vận hành trực tuyến của thiết bị nhằm kịp thời đưa ra phương án, giải pháp xử lý ngăn ngừa sự cố do hư hỏng, bất thường thiết bị gây ra.

Trong những năm qua, tại các TBA 500kV đã ứng dụng, đưa vào vận hành hệ thống  giám sát khí trong dầu online cho kháng điện và máy biến áp 500kV; hệ thống giám sát bản thể cho các máy biến áp 500kV. Tuy nhiên chưa triển khai được giải pháp giám sát trực tuyến cho các thiết bị nhất thứ còn lại như: máy cắt, biến điện áp, chống sét van trong khi sự cố do hư hỏng các thiết bị này chiếm phần lớn trong các sự cố do thiết bị nhất thứ.

Xuất phát từ yêu cầu giám sát trực tuyến các thiết bị nhất thứ bao gồm máy cắt, biến điện áp, chống sét van nêu trên để người vận hành có thể đánh giá, phân tích được tình trạng vận hành trực tuyến của thiết bị góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm sự cố, nhóm nghiên cứu báo tập trung vào giải pháp chính như sau:

Đối với máy cắt: giám sát khí SF6, độ hao mòn tiếp điểm chính, giám sát quá trình đóng/cắt tải cảm kháng/dung kháng, giám sát số lần thao tác, giám sát nhiệt độ độ ẩm tủ truyền động máy cắt.

Đối với biến điện áp: giám sát nhiệt độ khối điện từ EMU, chất lượng tụ phân áp.

Đối với chống sét van: giám sát dòng rò điện trở thuần; dòng rò tổng; số lần làm việc theo dòng điện qua chống sét van.

Các thông số giám sát trực tuyến thiết bị được thu thập, kết nối về hệ thống điều khiển tích hợp TBA để giám sát vận hành, đánh giá, phân tích tình trạng các thiết bị và phục vụ cho kết nối SCADA.

Trên cơ sở yêu cầu giám sát trực tuyến các thông số trên, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu thiết bị của các hãng trên thế giới để xây dựng mô hình kết nối, thu thập và truyền dữ liệu từ thiết bị đến hệ thống điều khiển tích hợp TBA.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT/ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các thiết bị nhất thứ nói chung, các thiết bị như máy cắt, biến điện áp, chống sét van nói riêng đều được thí nghiệm định kỳ trong quá trình vận hành theo bộ quy định vận hành sửa chữa ban hành kèm quyết định số 0020/QĐ-EVNNPT ngày 08/01/2018. Trên cơ sở đó, nhóm  nghiên cứu tìm hiểu, đánh giá, lựa chọn công nghệ, lựa chọn thiết bị, cảm biến của các hãng sản xuất có thể thu thập, giám sát được các thông số chính của thiết bị thay vì phải phụ thuộc vào kế hoạch thí nghiệm định kỳ đồng thời giám sát được một vài thông số quan trọng khác giúp người vận hành có thể phân tích, đánh giá được tình trạng thiết bị. Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

Bảng 1: Các nhiệm vụ nghiên cứu chi tiết.

Để triển khai chi tiết các nhiệm vụ nghiên cứu trên, nhóm nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu cụ thể như sau:

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: phân tích và so sánh thông số kỹ thuật, tính năng của những đối tượng nghiên cứu (các thiết bị, cảm biến của các nhà sản xuất trên thế giới), từ đó tổng hợp, đánh giá, xây dựng phương án thực hiện đối với từng đối tượng nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: sử dụng phương pháp thực nghiệm, lựa chọn 1 đến 2 loại thiết bị, cảm biến của các hãng khác nhau để quan sát, so sánh dữ liệu thu thập được với các thông tin theo phương pháp truyền thống từ đó rút ra những kinh nghiệm áp dụng cho công tác vận hành để tăng cường tuổi thọ thiết bị, giảm thiểu sự cố lưới điện.

Phương pháp dự báo khoa học: tổng hợp phân tích đánh giá kết quả đạt được, từ đó dự báo nguy cơ và thời điểm có thể xảy ra nguy cơ để sớm ngăn chặn.

Trên cơ sở nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu nêu trên, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được mô hình kết nối thông tin từ thiết bị đến hệ thống điều khiển tích hợp, SCADA của TBA:

Hình 1: Mô hình kết nối tổng hợp các giao thức truyền tin từ các thiết bị, cảm biến lên hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp.

( Còn tiếp )