Hiện nay phép đo SFRA được áp dụng theo một số tiêu chuẩn Quốc tế bao gồm: DL/T 911-2004 của Trung Quốc; Tiêu chuẩn IEC 60076-18; Tiêu chuẩn IEEE PC57.149… Việc đánh giá kết quả sẽ dựa trên 3 phương pháp chính là so sánh theo thời gian (giữa 2 lần đo), so sánh theo thiết kế (các MBA cùng chủng loại) và so sánh giữa các pha cùng 1 MBA.
Nhóm tác giả chọn 1 MBA để nghiên cứu có thông số như sau: Công suất: 40MVA; Tổ đấu dây: YN/yn0(d11); Năm sản xuất: 2019. Máy biến áp này được đưa vào vận hành năm 2019 và có kết quả đo SFRA pha A-N (đường màu đỏ) như trên Hình 3.2.2a
Hình 3.2.2a Kết quả đo cuộn dây A-N của MBA -40MVA qua 2 lần đo
Năm 2022, do có sự cố ngắn mạch ngoài dòng lớn nên Đơn vị quản lý vận hành đã cho kiểm tra lại hạng mục SFRA và được mô tả bằng đường màu xanh (Pha A-N hở mạch) với cấu hình giữa 2 lần đo là giống nhau. Để phân tích kết quả SFRA ta chia các đáp ứng thành 4 vùng tần số với các mô tả như sau:
Vùng 1: Vùng này được đặc trưng ảnh hưởng bởi mạch từ của MBA. Trong đó, dải tần số từ 20 ÷ 200Hz điện cảm của mạch từ Lm chiếm ưu thế, do tần số thấp nên thành phần điện dung chưa ảnh hưởng đến đáp ứng. Dải tần từ 200Hz ÷ 2kHz điện dung hình học song song Cg ảnh hưởng cao đến đáp ứng, điện dung này đặc trưng cho điện dung hình học giữa cuộn dây cao so với đất cũng như cuộn hạ so với mạch từ. Điểm cực tiểu xuất hiện do hiện tượng cộng hưởng nối tiếp giữa điện cảm từ hoá và điện dung tổng của MBA. Nếu có sự sai khác về đáp ứng trong vùng tần số này có thể được chẩn đoán các nguyên nhân sau: Có vấn đề về mạch từ, ngắn mạch vòng dây, hở mạch, có từ dư hoặc xô dịch lõi từ. Như kết quả trên hình, nhận định sự sai khác giữa 2 lần đo là do từ dư, đã kiểm tra bằng cách khử từ dư và đo lại phép đo.
Vùng 2: Từ 2 ÷ 20kHz, vùng này mô tả đặc tính tương tác hình học giữa các cuộn dây (giữa giá trị điện cảm và điện dung của cuộn dây) cũng như cách đấu nối các cuộn dây và trung tính (tam giác kiểu kín/hở, trung tính đấu sao không đấu đất hay đấu đất). Xu hướng tăng dần biên độ thể hiện ảnh hưởng của điện dung (ngược với điện cảm). Các đỉnh cộng hưởng cực đại do hiện tượng cộng hưởng song song giữa các điện cảm và điện dung. Đáp ứng trong vùng này thể hiện sự biến dạng, xô lệch giữa các cuộn dây với nhau. Kết quả trên hình là trùng khớp và không có bất thường.
Vùng 3: Từ 20kHz ÷ 1MHz, dải tần này biểu hiện đặc trưng nhất là đáp ứng của thành phần điện dung, trong đó có thành phần điện dung nối tiếp giữa các vòng dây của cuộn dây, vùng này biến dạng thể hiện sự thay đổi của bản thân cấu trúc cuộn dây. Khi đáp ứng đồ thị có xu hướng tăng dần và ít xuất hiện điểm cộng hưởng thì chứng tỏ cuộn dây này có điện dung nối tiếp rất lớn. Kết quả trên là trùng khớp và không có bất thường.
Vùng 4: >1MHz, thành phần chủ yếu tham gia vào đáp ứng của ở dải tần số này là điện trở của cuộn dây, điện trở tiếp xúc của đầu ra cuộn dây và ti sứ, điện trở tiếp xúc của các kẹp dây đo và ti sứ và các vấn đề liên quan đến nối đất…Vùng này thường sinh ra các đáp ứng bất thường và ít dùng để đánh giá bất thường của MBA. Kết quả trên hình ở vùng này thể việc đấu nối thử nghiệm của 2 lần đo là đồng nhất.
Qua kết quả phân tích ta có thể thấy MBA trên có kết quả đo được là “tốt”, qua 2 lần đo cách nhau 3 năm nhưng đáp ứng tần số trùng lặp, chỉ có ảnh hưởng bởi từ dư, điều này chứng tỏ được độ tin cậy của phép đo. Việc thực hiện và đánh giá kết quả hạng mục SFRA ngoài tuân thủ các quy trình và tiêu chuẩn quốc tế hướng dẫn, đòi hỏi người thí nghiệm phải thận trọng trong việc lấy mẫu và có đủ kinh nghiệm thực tế để đưa ra các kết luận cho tình trạng của MBA.
Thông thường việc đánh giá kết quả thí nghiệm một cách chính xác sẽ dùng phương pháp so sánh với “dấu vân tay” như Hình 3.2.2a, tuy nhiên một số phương pháp khác vẫn có thể áp dụng để đánh giá tương đối là sử dụng kết quả của MBA cùng chủng loại hoặc so sánh giữa các pha. Việc đánh giá kết quả SFRA ngoài các tiêu chuẩn định lượng chỉ mang tính chất tham khảo, phần lớn dựa vào kết quả định tính và kinh nghiệm của chuyên gia thí nghiệm để đưa ra các kết luận phù hợp. Sau đây nhóm tác giả sẽ nêu ra 2 ví dụ về sử dụng phương pháp so sánh cùng loại và so sánh giữa các pha để đánh giá kết quả SFRA MBA.
Hình 3.2.2b Kết quả so sánh giữa 2 MBA 110kV – 63MVA
Hình 3.2.2b thể hiện kết quả đáp ứng tần số pha A-N (hở mạch) của 2 MBA cùng loại, 110kV - 63MVA với số chế tạo C2020098 và C2020099; Sản xuất năm 2020. Dựa trên kết quả theo tiêu chuẩn đánh giá DL/T 911-2004 của Trung Quốc, 2 MBA này được đánh giá là “Tốt”. Sự sai lệch vùng tần số từ 20 Hz ÷ 1kHz được xác định là do từ dư.
Hình 3.2.2c Kết quả so sánh giữa 2 pha A và C MBA 110kV – 63MVA
Hình 3.2.2c thể hiện kết quả so sánh giữa 2 pha A-N và C-N (hở mạch) của 1 MBA 110kV – 63MVA sản xuất năm 2020. Cũng dựa trên kết quả đánh giá theo tiêu chuẩn DL/T 911-2004 cho thấy MBA ở tình trạng “Tốt”. Sự sai khác tại dải tần số >1MHz là do cấu hình phép đo bao gồm tiếp xúc các đầu kẹp dây không tốt, dây nối đất không tốt… vùng này không sử dụng để đánh giá MBA.
Một lưu ý quan trọng khi đánh giá SFRA bằng phương pháp so sánh cùng chủng loại hoặc so sánh giữa các pha với nhau là không áp dụng được trong tất cả các trường hợp vì lý do có thể sự sai lệch là do bản chất ban đầu của MBA và tuỳ thuộc vào thiết kế của từng nhà sản xuất MBA.
Hạng mục đo SFRA thực sự phát huy tác dụng khi kết quả đo chính xác tuyệt đối, điều này có nghĩa người thí nghiệm phải thực hiện lấy mẫu theo một quy trình được chuẩn hoá và không được có sai sót trong quá trình lấy mẫu. Kết quả chính xác đặc biệt quan trọng đối với lần lấy mẫu đầu tiên còn gọi là “dấu vân tay” là cơ sở để tiến hành các bước tiếp theo là phân tích đánh giá sau này. Bài báo sẽ nêu ra một số lưu ý khi thực hiện việc lấy mẫu SFRA mà được nhóm tác giả tích lũy từ quá trình thực hiện thực tế nhiều lần tại hiện trường:
Hình 3.2.2d mô tả phép đo pha B-N (hở mạch) của 1 MBA ứng với cuộn cân bằng có cầu tắt (đường màu xanh) và không cầu tắt (đường màu đỏ). Sự sai khác xảy ra ở Vùng 2 (Khoảng từ 2 ÷ 20kHz), điều này có thể làm sai lệch việc đánh giá kết quả phép đo.
Hình 3.2.2d Phép đo B-N (hở mạch) ứng với cuộn cân bằng cầu tắt và không cầu tắt
Hệ thống cách điện MBA bao gồm cách điện lỏng (dầu) và cách điện rắn (chủ yếu là giấy cách điện). Qua quá trình vận hành lâu dài, với đặc tính điện môi của vật liệu, sự xuống cấp hay già hoá cách điện là khó tránh khỏi. Sự xuất hiện của nước có trong vật liệu cách điện, làm cho cách điện bị già hóa nhanh chóng, giảm mức độ cách điện và xuất hiện phóng điện cục bộ, điều này là một trong những nguyên nhân tiềm ẩn dẫn đến sự cố MBA.
Phép đo DFR là một trong những kỹ thuật chẩn đoán chuyên sâu dựa trên việc xác định hàm lượng nước có trong vật liệu cách điện (giấy cách điện) nhằm có những đánh giá chính xác về tình trạng cách điện của MBA, để đưa ra hướng xử lý sớm ngăn ngừa sự cố. Ngoài thông tin về hàm lượng ẩm trong cách điện rắn, phép đo này còn cung cấp thêm các thông tin như: Điều tra về sự thay đổi của điện dung và hệ số tổn thất điện môi của các phần tử trong hệ thống điện (MBA, Sứ, CTs, Máy phát,…) qua đặc tính đáp ứng theo tần số; Đánh giá thông số điện dẫn của dầu; Đánh giá sự phụ thuộc nhiệt độ và thực hiện hiệu chuẩn nhiệt độ riêng cho từng vật liệu hay tình trạng thực tế; Đánh giá sự phục hồi của dầu, quá trình sấy MBA và tẩm dầu vào cách điện giấy… Đối với MBA phép đo này được thực hiện để đánh giá cách điện chính MBA và các sứ đầu vào của MBA.
Hình 3.3.1a: Sơ đồ đo phép đo DFR trên MBA có 3 cuộn dây
Hình 3.3.1a mô tả sơ đồ đo phép đo DFR của MBA có 3 cuộn dây, sơ đồ này thực hiện tương tự như sơ đồ đo hệ số tổn hao điện môi Tgδ. Phụ thuộc vào nhiệt độ của đối tượng thử mà phép đo quy định tần số dừng, tần số dừng càng thấp thì kết quả đo được càng tin cậy, tuy nhiên thời gian đo sẽ tăng lên. Với yêu cầu hạn chế về thời gian cắt điện như hiện nay, phép đo DFR MBA dải tần số quét từ 1mHz ÷ 1kHz đủ cho kết quả tin cậy.
(Còn tiếp)
In bài viết