Ưng dụng phương pháp Phân tích đáp ứng tần số quét để đánh giá tình trạng của máy biến áp ( tiếp theo và hết )

IV. Đánh giá kết quả đo

    Để đánh giá về kết quả đo đáp ứng tần số thì so sánh kết quả này với một dữ liệu gốc là kết quả đã đo từ trước (nếu có). Nếu không có dữ liệu đo từ trước thì có thể so sánh với kết quả của một máy biến áp giống y hệt nó (máy biến áp được chế tạo giống nhau về bản vẽ thiết kế của cùng một nhà sản xuất)

    Khi sử dụng so sánh đáp ứng tần số cho các máy biến áp cùng chủng loại thì phải chú ý cẩn thận (máy biến áp có cùng thông số kỹ thuật nhưng có thể khác nhau trong cấu tạo cuộn dây thậm chí là của cùng một nhà sản xuất). Máy biến áp có vẻ bên ngoài tương tự như nhau nhưng trước đó có thể nhà sản xuất đã cải tiến và thay đổi trong thiết kế của một máy biến áp và điều này có thể là nguyên nhân tạo ra đường đáp ứng tần số khác nhau. Nếu không biết điều trên thì đây cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến chẩn đoán sai là cuộn dây máy biến áp bị hư hỏng.

    Để phát hiện những vấn đề có thể xảy ra trong máy biến áp người ta dùng phương pháp so sánh các phép đo đáp ứng tần số và sử dụng những tiêu chí sau:

- Thay đổi về hình dạng tổng thể của đáp ứng tần số.

- Thay đổi về số điểm cộng hưởng (cực đại) và ngược cộng hưởng (cực tiểu).

- Dịch chuyển vị trí các tần số cộng hưởng.

Độ tin cậy khi xác định vấn đề trong máy biến áp dựa theo tiêu chí trên sẽ phụ thuộc vào biên độ thay đổi khi so sánh với mức thay đổi được kỳ vọng đối với các kiểu so sánh (so sánh với dữ liệu gốc hoặc lần đo trước đó, máy biến áp giống y hệt nó, máy biến cùng chủng loại hoặc giữa các pha với nhau). Trong chẩn đoán cần xem xét khả năng những thay đổi có thể quan sát được do đấu nối sơ đồ đo khác nhau hoặc các thay đổi khác. Khi so sánh giữa các pha của cùng một máy biến áp sự khác biệt khá lớn được xem như “bình thường” có thể là do chiều dài dây dẫn bên trong khác nhau, đấu nối bên trong cuộn dây khác nhau và trạng thái ở gần của từng pha đến vỏ máy khác nhau. Dây nối đất, dây đo có thể tạo ra độ lệch và vị trí chuyển nấc của bộ điều áp dưới tải OLTC có ảnh hưởng lớn đến kết quả đo. Khi giải thích về kết quả đo đáp ứng tần số để tránh kết luận sai thì quan trọng là phải xác định được hoặc loại bỏ những yếu tố gây sai lệch trên.

Khi sử dụng hiệu quả hạng mục đo đáp ứng tần số như một công cụ chẩn đoán thì quan trọng là phải thực hiện tốt phép đo. Một khi đã giám sát được sự thay đổi thì để chẩn đoán được chính xác yêu cầu người thí nghiệm phải có kiến thức về cấu tạo máy biến áp và về phản ứng của máy biến áp khi ở tần số cao.

Những vấn đề cơ bản về đáp ứng tần số được diễn đạt như sau:

Đáp ứng tần số có thể chia thành 3 miền tần số, miền tần số thấp bị chi phối bởi lõi thép, miền tần số giữa bị chi phối bởi sự tác động qua lại giữa cuộn dây và miền tần số cao hơn bị chi phối bởi cấu trúc riêng của cuộn dây, đấu nối bên trong và ở miền tần số cao nhất là do các đầu dây đấu.

Trong miền ảnh hưởng của lõi thép (đến khoảng 2kHz), đáp ứng bị chi phối bởi điện cảm từ hóa lõi thép và điện dung lớn của máy biến áp. Với máy biến áp lực ba pha ba lõi điển hình, pha giữa có một điểm ngược cộng hưởng ở miền tần số này đó là do đường đi của từ trở có từ thông bằng nhau, đối xứng bởi pha giữa của lõi thông qua hai pha còn lại. Thường thì hai pha ngoài có hai điểm ngược cộng hưởng do có hai đường dẫn từ trở khác nhau một đường thông qua pha gần nhất (ở giữa) và một đường thông qua pha xa nhất (pha nằm ngoài cùng). Trong miền tần số này từ dư của lõi thép cũng ảnh hưởng đến đáp ứng tần số đó là lí do 5 phần lõi thép sẽ có đáp ứng khác nhau.

           Đáp ứng trong miền tần số giữa (từ 2 kHz đến 20kHz) thì gần như ảnh hưởng bởi chỗ ghép giữa các cuộn dây, điều này phụ thuộc đáng kể vào việc lắp ráp và đấu nối các cuộn dây, ví dụ về cấu hình cuộn dây đấu tam giác, đấu máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp một pha hoặc ba pha.

Trong miền ảnh hưởng bởi cấu trúc cuộn dây (trong trường hợp này tần số cao từ 20kHz đến 1 MHz), đáp ứng được xác định bởi sự điện kháng tản cuộn dây cùng với điện dung các cuộn dây đối với đất. Trong miền này, điện dung nối tiếp là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến xác định hình dạng đường đáp ứng tần số. Điển hình là đáp ứng của cuộc dây cao áp trong máy biến áp lực lớn với diện dung của nó (xen kẽ hoặc tạo màn chắn) cho thấy một xu hướng tăng biên độ với một vài điểm cộng hưởng và ngược cộng hưởng.

Ở tần số cao nhất trên 1 MHz hoặc trên 2 MHz, sơ đồ đo không ảnh hưởng và ít lặp lại hơn đến đáp ứng, đặc biệt khoảng cách đấu nối tiếp địa dọc theo chiều dài sứ xuyên có ảnh hưởng đến kết quả đáp ứng.

          Mối quan hệ giữa đáp ứng tần số và cấu tạo máy biến áp, sự khác nhau ảnh hưởng đến các phần khác nhau của dải tần số thường được thấy rõ từ hình 3.

 Hình 3 - Mối quan hệ chung giữa đáp ứng tần số và cấu tạo máy biến 

(Phép đo thực tế cho cuộn dây cao áp của máy biến áp tự ngẫu công suất lớn)

Miền ảnh hưởng :          A Lõi thép                   B Tương tác giữa các cuộn dây

                                      C Cấu trúc cuộn dây    D Thiết lập phép đo và đấu dây .

V. Ứng dụng của phép đo để đánh giá tình trạng MBA trong thực tế

          Phân tích đáp ứng tần số quét (SFRA) đã trở thành phương pháp chính xác và hiệu quả để đánh giá sự nguyên vẹn cơ khí của cấu trúc lõi từ, cuộn dây và gông từ trong các máy biến áp bằng cách đo các chức năng dịch chuyển điện của chúng với một dải tần số rộng.

Đánh giá quá trình vận chuyển máy biến áp, sau các lần sự cố ngắn mạch ngoài có ảnh hưởng đến cấu trúc của MBA là một ứng dụng phổ biến ngày càng phát triển của phương pháp SFRA. Điều này hợp lý vì khả năng cung cấp các thông tin chuyên sâu của SFRA về các cấu trúc lõi từ, cuộn dây và gông từ, với một tập hợp các thử nghiệm. Tất cả các phần này dễ bị hỏng hóc trong quá trình vận chuyển, hoặc lực động điện sinh ra do sự cố.

Phép đo SFRA, thực hiện thí nghiệm dưới cùng một điều kiện là rất quan trọng để có các kết quả chính xác. Điều quan trọng cần chú ý là thí nghiệm SFRA nên là thí nghiệm sau cùng trước khi vận chuyển và thí nghiệm đầu tiên sau khi đến nơi. Các thí nghiệm SFRA khác với máy biến áp đã lắp đặt, đã vận hành nên được thực hiện để được sử dụng như dữ liệu vân tay và dữ liệu cơ sở cho thí nghiệm trong tương lai.

Công ty thí nghiệm điện Miền Bắc từ năm 2015 đến nay đã áp dụng thử nghiệm phép đo SFRA cho toàn bộ các máy biến áp 110 kV sau lắp đặt và đang vận hành trên lưới điện Tông Công ty Điện lực miền Bắc, thông qua hạng mục thử nghiệm này đã khuyến cáo, đã đề xuất đưa ra sửa chữa cho các máy bị xô dịch trong quá trình vận chuyển, sai sót trong quá trình lắp đặt tại hiện trường, bị xô lệch do ảnh hưởng của dòng ngắn mạch trong vận hành…

Một số kết luận sau khi thử nghiệm SFRA và hình ảnh sau khi mở máy để sửa chữa

VI. Kết luận

 Phân tích đáp ứng tần số quét là phương pháp rất hiệu quả cho sự phát hiện và chẩn đoán các khiếm khuyết trong thành phần động của các máy biến áp. Nó có thể đem lại những thông tin rất có ích về tình trạng cơ khí cũng như điện của lõi từ, cuộn dây, các đấu nối và tiếp xúc bên trong. Không có một phương pháp thí nghiệm đơn nào khác cho đánh giá tình trạng của các máy biến áp có thể đem đến nhiều thông tin như vậy. Phương pháp thí nghiệm SFRA là  đo lường trực tiếp trong miền tần số chiếm ưu thế. Từ nay đã có thêm công cụ để quản lý chất lượng máy biến áp rất hiệu quả, đóng góp cho ngành điện vận hành an toàn, liên tục và kinh tế.