Nghiên cứu giám sát phóng điện cục bộ trực tuyến đối với MBA và cáp ngầm trên lưới điện tỉnh Khánh Hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
,

ĐÀO MINH KÍNH

NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT PHÓNG ĐIỆN CỤC
BỘ TRỰC TUYẾN ĐỐI VỚI MÁY BIẾN ÁP VÀ
CÁP NGẦM LƯỚI ĐIỆN TỈNH KHÁNH HÒA

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60 52 02 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐOÀN ANH TUẤN

Phản biện 1: TS. TRỊNH TRUNG HIẾU

Phản biện 2: TS. LÊ KỶ

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học
Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 11 năm 2017

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Công ty Cổ phần Điện lực Khánh Hòa (KHPC) đang trong
giai đoạn phát triển toàn diện với hàng loạt các chương trình hành
động trọng điểm như chương trình an ninh năng lượng, chương trình
ngầm hóa lưới điện, chương trình nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
cho giai đoạn 2015-2020, đáp ứng tiêu chí N-1 (chế độ làm việc của
lưới điện vẫn bảo đảm sau sự cố 1 nguồn cung cấp điện và không bị
cắt hay giảm tải), đảm bảo an toàn mỹ quan HTĐ,…Để triển khai
thực hiện tốt các chương trình trên, các vấn đề quản lý và kiểm soát
chất lượng, tình trạng vật tư thiết bị đang vận hành đóng vai trò hết
sức quan trọng. Công tác này liên quan trực tiếp tới năng lực của bộ
phận thí nghiệm. Hiện nay, ngoài các công tác thí nghiệm thông
thường như thí nghiệm nghiệm thu, thí nghiệm định kỳ, thí nghiệm
sau sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng…thì các công nghệ thí nghiệm chẩn
đoán cũng đang dần được áp dụng rộng rãi và cho thấy một số hiệu
quả nhất định.
Thí nghiệm chẩn đoán là các thí nghiệm không phá hủy có
thể tiến hành trực tiếp hoặc gián tiếp trên các thiết bị đang mang điện
(on-line) hoặc không mang điện (off-line) và mang tính chất dự báo.
Nếu như các phương pháp thí nghiệm thông thường chỉ cho phép kết
luận thiết bị đủ hoặc không đủ điều kiện đóng điện vận hành, thì các
phương pháp thí nghiệm chẩn đoán sẽ cho phép đánh giá thiết bị một

cách chi tiết hơn, tổng quan hơn về tình trạng vận hành, mức độ già
hóa của cách điện, giúp phát hiện và dò tìm điểm yếu trên thiết bị để
từ đó đề ra các phương thức vận hành, kế hoạch sửa chữa, bảo trì,
bảo dưỡng hợp lý góp phần ngăn ngừa sự cố một cách hiệu quả.
2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong xã hội hiện đại, điện được coi là nguồn năng lượng


2
quan trọng nhất không thể thiếu trong hầu hết các lĩnh vực hoạt động
thường ngày. Để duy trì các hoạt động này, chất lượng điện từ lưới
điện cần phải ổn định nhất có thể để đáp ứng các yêu cầu của khách
hàng sử dụng điện. Đặc biệt ngày nay có rất nhiều nhà máy và tòa
nhà cần nguồn cung cấp năng lượng liên tục, ổn định và chi phí thiệt
hại nếu xảy ra sự cố mất điện là rất lớn. Vì vậy, việc giám sát và bảo
vệ HTĐ là một trong những vấn đề quan trọng cần được đặc biệt
quan tâm.
Hiện nay, trên lưới điện tỉnh Khánh Hòa có hơn 11 trạm biến
áp (TBA) 110kV, gần 20 MBA 110kV với tổng dung lượng
592MVA, hơn 228km chiều dài đường dây cáp ngầm trung thế, cùng
nhiều thiết bị điện quan trọng khác. Cùng với việc đẩy mạnh chương
trình nâng cao độ tin cậy cung cấp điện để đáp ứng tiêu chí N-1 thì
việc đầu tư nguồn lưới điện, hoàn thiện sơ đồ, lắp đặt thêm nhiều
thiết bị điện, ngầm hóa lưới điện sẽ không ngừng tăng lên. Số lượng
MBA và cáp ngầm trung thế trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa không
những được lắp đặt phần lớn ở các khu vực đô thị mà còn lắp đặt tại
nhiều khu vực có tính chất hết sức nhạy cảm liên quan đến vấn đề an
ninh quốc phòng, sản xuất kinh doanh, dịch vụ du lịch có sản lượng
điện tiêu thụ lớn, đòi hỏi cao về độ tin cậy và ổn định cung cấp điện
như: khu căn cứ quân sự Cam Ranh, khu du lịch Vinpearl Nha

Trang, Nhà máy đóng tàu Hyundai Vinashin, Công ty Cổ phần Dệt
may Nha Trang,.v.v… Mặt khác, khi tiến hành công tác cải tạo, nâng
cấp điện áp, một số MBA và cáp ngầm lâu năm do chuyển cấp điện
áp vận hành từ 15kV lên 22kV cũng tiềm ẩn nguy cơ gây sự cố. Vì
vậy, việc quản lý, kiểm soát chất lượng các MBA và cáp ngầm đang
vận hành trên lưới điện càng trở nên phức tạp. Các hạng mục thí
nghiệm MBA, cáp ngầm như kiểm tra tình trạng bên ngoài, đo cách
điện là không đủ để đánh giá tình trạng vận hành, thậm chí còn có


3
thể gây ảnh hưởng xấu như trong trường hợp thí nghiệm điện áp một
chiều tăng cao (DC) đối với các MBA và cáp ngầm đã vận hành lâu
năm. Để có cơ sở chẩn đoán, đánh giá tình trạng cách điện của các
MBA và cáp ngầm mà không phải cắt điện gây ảnh hưởng đến độ tin
cậy cung cấp điện thì việc thí nghiệm đo PD-online đối với các thiết
bị trên là rất cần thiết nhằm mục đích đảm bảo thiết bị điện hoạt
động lâu dài, an toàn và tin cậy trong HTĐ. Chính vì lẽ đó tôi thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu giám sát phóng điện cục bộ trực tuyến đối
với MBA và cáp ngầm trên lưới điện tỉnh Khánh Hòa”
3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là đánh giá về đo lường, giải thích thuật
toán và các ứng dụng PD hiện có để theo dõi trực tuyến MBA 110kV
và cáp ngầm trung thế từ góc độ lý thuyết và thực tiễn. Từ đó đề ra
các phương thức vận hành, kế hoạch sửa chữa, bảo trì hợp lý, góp
phần ngăn ngừa sự cố một cách hiệu quả.
3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu tổng quan về thí nghiệm chẩn đoán sự cố các phần
tử trên HTĐ, tập trung vào công nghệ đo PD-online MBA 110kV và

cáp ngầm trung thế.
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu được tiến hành trên đối tượng là cáp ngầm trung
thế và MBA 110kV thuộc lưới điện KHPC hiện đang QLVH.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về PD-online đối với MBA và cáp
ngầm. Ứng dụng thực tế công nghệ OMICRON vào việc đo và phân
tích đánh giá hiện tượng PD MBA 110kV tại TBA 110kV Bình Tân
trên lưới điện KHPC QLVH.


4
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Thu thập thông tin tổng quan về MBA 110kV, cáp ngầm
trung thế và hiện trạng vận hành, cung cấp điện thuộc KHPC.
- Tìm hiểu lý thuyết về phương pháp xác định hiện tượng
PD:
+ Phương pháp truyền thống theo tiêu chuẩn IEC 60270 [4],
hay phương pháp đo điện cho phép đo PD một cách trực tiếp;
+ Phương pháp phi truyền thống xác định sự xuất hiện của
PD một cách gián tiếp thông qua các tín hiệu phát sinh từ hiện tượng
PD như âm thanh (acoustic), ánh sáng (optic), phản ứng hoá học
(chemical), điện từ trường (HF/VHF/UHF).
- Ứng dụng công nghệ đo của hãng OMICRON để chẩn đoán
phóng điện bên trong MBA 110kV tại TBA 110kV Bình Tân do
KHPC hiện đang quản lý vận hành (QLVH). Từ đó đưa ra các nhận
xét, đánh giá và kiến nghị.
6. KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN
Luận văn gồm 03 chương:

Chương 1: Lý thuyết về PD và các phương pháp đo PD.
Chương 2: Giám sát PD đối với MBA và cáp ngầm trên HTĐ.
Chương 3: Tổng quan về thực trạng MBA 110kV và cáp ngầm trung
thế tại KHPC. Ứng dụng thực tế công nghệ đo PD và thiết bị hỗ trợ
của hãng OMICRON trong chẩn đoán PD MBA 110kV tại TBA Bình
Tân thuộc KHPC.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


5
CHƯƠNG 1
LÝ THUYẾT VỀ PD VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO PD
1.1. LÝ THUYẾT VỀ PD
1.1.1. Khái niệm về PD
Theo IEC 60270 [4], PD là hiện tượng phóng điện đánh
thủng điện môi cục bộ (bọc khí trong hệ thống cách điện rắn hoặc
lỏng) dưới tác dụng của ứng suất điện áp cao, nó chỉ cầu cục bộ, nối
tắt một phần giữa các điện cực. PD thường xảy ra tại các vị trí khiếm
khuyết (bọc khí, nứt, gãy…) trong môi trường cách điện khi điện
trường đạt tới một giá trị nhất định. Với điện dung a tượng trưng cho
phần cách điện tốt (the healthy part of the insulation), b tượng trưng
cho điện dung của điện môi mắc nối tiếp với điện dung của của bọc
khí (hoặc lỗ trống) c trong cách điện. Va: điện áp đặt trên toàn bộ
cách điện.

Hình 1.1a. Mô hình mô phỏng mạch tương đương của PD
1.1.2. Ảnh hưởng của PD trong hệ thống cách điện
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO PD
1.2.1. Giới thiệu
1.2.2. Hệ thống đo PD truyền thống (IEC 60270)

1.2.3. Hệ thống đo PD phi truyền thống


6
1.2.4. Tương quan giữa phương pháp truyền thống và phi truyền
thống
Về cơ bản, hệ thống đo PD theo IEC 60270 và phương pháp
phi truyền thống đo các đại lượng khác nhau: điện tích biểu kiến và
sóng điện từ hoặc dạng khác, mặc dù đều xuất phát từ một nguồn
PD.
1.2.5. So sánh hệ thống đo PD On-line và Off-line
1.3. XỬ LÝ TÍN HIỆU VÀ LỌC NHIỄU
1.3.1. Phát hiện tín hiệu PD
PD được phát hiện theo các cách khác nhau dựa trên thực tế
là nó tác động đến chất liệu cách điện trong các thiết bị điện lực. Tín
hiệu sinh ra từ PD thường được ghi nhận dưới dạng điện (electrical),
âm thanh (acoustic), hóa học (chemical), quang (optical).
1.3.2. Miền thời gian và Miền tần số (Time domain vs Frequency
domain)
Phóng điện cục bộ là tập hợp những xung phóng điện có thời
gian rất ngắn cỡ nhỏ hơn 1 µs (theo IEC 60270), và được biểu diễn
bằng tích phân của dòng điện theo thời gian.

q

t2
t1

i(t )dt

1
R

t2

u(t )dt

(1.10)

t1

Hình 1.1. Mô tả một xung phóng điện theo miền thời gian


7
Miền thời gian cho biết giá trị của điện tích phóng điện cục
bộ q theo thời gian, cho ta hiểu rõ hơn về bản chất vật lý của PD.
Biểu diễn PD theo miền thời gian có những ứng dụng hiệu quả trong
việc định vị nguồn PD theo phương pháp phản xạ miền thời gian
(TDR). Hạn chế của biểu diễn PD theo miền thời gian là rất khó để
phân tích các dạng phóng điện khác nhau cũng như việc xử lý tín
hiệu hiệu quả bằng những kỹ thuật điện tử tiên tiến. Dựa vào phép
biến đổi Fourier, một tín hiệu PD ở miền thời gian có thể được biểu
diễn sang miền tần số (Frequency domain). Cơ sở của việc chuyển từ
miền thời gian sang miền tần số là dựa trên mô hình về xung DIRAC
lý tưởng và phép biến đổi Fourrier: Xung DIRAC sẽ được giữ
nguyên biên độ trên toàn miền tần số.

Hình 1.2. Xung DIRAC được giữ nguyên biên độ khi chuyển từ
miền thời gian sang miền tần số

Công thức Fourier liên tục từ một hàm số ở miền thời gian
f(t) sang miền tần số f( ):

f (t )

F 1 ( F )(t )

1
2

F ( )ei t d

(1.11)

Tương tự, có thể biểu diễn các dạng xung khác nhau nhưng
có biên độ như nhau ở miền thời gian sang miền tần số.


8

Hình 1.3. Biểu diễn các xung khác nhau nhưng có giá trị điện tích
như nhau từ miền thời gian sang miền tần số
1.3.3. Quan sát dạng PD
Quan sát dạng tín hiệu PD phù hợp giúp quá trình phân tích
tín hiệu PD trở nên trực quan và dễ dàng hơn.
* Phân tích góc pha PD (Phase Resolved Partial Discharge-PRPD)
* Sơ đồ quan hệ biên độ ba pha (3PARD)
1.3.4. Lọc nhiễu
Vấn đề lớn nhất của đo PD là nhiễu tín hiệu. Đặc biệt trong
trường hợp đo PD on-line, có rất nhiều nhiễu khác nhau có thể xếp

chồng tín hiệu PD thực do biên độ tín hiệu nhiễu quá lớn. Do đó,
việc xác định tín hiệu PD thực từ tín hiệu đo được đi kèm với nhiễu
giữ vai trò quyết định trong nhận dạng PD xảy ra hay không, cũng
như để phân loại sự cố. Nhiều loại nhiễu có thể nhận biết được và
loại bỏ bằng cách xử lý tín hiệu và các phương pháp khác. Các loại
nhiễu điển hình gặp phải khi đo PD có thể được phân loại như sau:
Nhiễu dạng sóng sin; Nhiễu dạng xung (lặp lại theo chu kỳ hoặc
ngẫu nhiên); Nhiễu tổng hợp (White noise).
1.3.5. Tóm tắt và kết luận
Trong chương này ta trình bày về lý thuyết PD, các nghiên


9
cứu về nguyên nhân phát sinh PD trong MBA và cáp ngầm, khi phát
sinh PD làm thay đổi các thông số của cách điện trong thiết bị, ở đây
là MBA và cáp ngầm. Các ưu, nhược điểm và mối tương quan giữa
phương pháp đo PD truyền thống so với phương pháp đo PD phi
truyền thống. Cách phát hiện PD và lọc nhiễu trong trường hợp đo
PD on-line và Off-line. Để có cơ sở cho việc nghiên cứu, theo dõi
quá trình phát triển của hiện tượng PD trong MBA và cáp ngầm.
CHƯƠNG 2
GIÁM SÁT PD ĐỐI VỚI MBA VÀ CÁP NGẦM TRÊN HTĐ
2.1. MBA
2.1.1. MBA trong HTĐ
MBA là một trong những thành phần có cấu trúc phức tạp
nhất trong HTĐ. Thông thường hầu hết các MBA hoạt động hiệu quả
trong khoảng từ 20-35 năm, và có thể được kéo dài với việc bảo
dưỡng thích hợp [3]. Hơn nữa, mặc dù tỷ lệ hư hỏng khá thấp khoảng
0.2÷2% một năm [3], hư hỏng thường xảy ra với các bộ phận khác
nhau. Do đó, giám sát bảo dưỡng thích hợp trong khi vận hành là

điểm then chốt để ngăn ngừa sự hư hỏng của MBA. Cách điện MBA
và các đặc tính của MBA cũng khá phức tạp so với các thành phần
khác. Vật liệu cách điện phổ biến nhất trong MBA là dầu khoáng đã
được thay thế bằng dầu thân thiện với môi trường và xenlulô [3]. Tỷ
lệ hư hỏng theo các bộ phận của MBA thường bộ chuyển đổi nấc
phân áp (41%), cuộn dây (19%), thùng và dầu (13%), mối nối (12%).
2.1.2. Các kiểu PD trong MBA
Có nhiều dạng PD khác nhau trong MBA có thể phân biệt
được và được phân loại như: khe hở (void), bọc khí (Floating part),
bề mặt (surface) và phóng điện vầng quang (corona).


10
2.1.3. Các kỹ thuật chẩn đoán và giám sát khác nhau về MBA
Trong phần này, kỹ thuật giám sát được phân loại là thử
nghiệm dầu, điện, cơ và nhiệt của MBA.
2.1.4. Theo dõi PD on-line trên MBA
Có 02 phương pháp:
a) Phương pháp truyền thống: (Sử dụng Bushing tap để
giám sát PD theo sơ đồ IEC 60270).
b) Phương pháp phi truyền thống: (Sử dụng UHF sensors
gắn vào van dầu để đo và định vị PD bên trong MBA).
* Phương pháp đo PD sử dụng nguyên lý sóng âm (AE:
Acoustic Emission) bằng các sensor âm thanh (dùng online).

Hình 2.1. Sơ đồ dò sóng âm tần để định vị PD trong MBA
2.1.5. Các thiết bị hiện có để giám sát trực tuyến PD của MBA
Gồm các hãng: OMICRON (CH Áo); Doble Lemke;
Dynamic Ratings; IPEC Limited; Power diagnostix System GmbH;
PowerPD, Inc…

2.1.6. Tóm tắt và kết luận
Vì MBA là thành phần HTĐ phức tạp nhất nên có nhiều cách
khác nhau hoặc nhiều kỹ thuật giám sát để ngăn ngừa các lỗi có thể
xảy ra. Trong một vài năm gần đây, một số Công ty đã cung cấp hệ


11
thống giám sát PD on-line cho MBA, người ta dự đoán rằng giám sát
PD on-line trên MBA sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai gần.
Đặc biệt là ứng dụng các kỹ thuật giám sát PD có thể được kết hợp
với các biện pháp kiểm tra hóa học, cơ học hoặc nhiệt với các
phương pháp khác.
Giám sát PD on-line trên MBA tập trung vào cường độ PD
(giá trị đỉnh) và vị trí nguồn PD. Bất kể đo lường điện tích biểu kiến
hay đo UHF, thay đổi hoặc gia tăng cường độ PD bên trong MBA có
nghĩa là MBA cần kiểm tra cụ thể hơn hoặc được sửa chữa. Tuy
nhiên, với mục đích theo dõi on-line, phương pháp UHF là đáng tin
cậy hơn do khả năng khử tiếng ồn. Để xác định vị trí nguồn PD, kỹ
thuật phát hiện phát xạ âm là giải pháp xác định nguồn PD bên trong
MBA chính xác nhất.
Theo quan điểm thực tế, phương pháp giám sát on-line sử
dụng cảm biến điện dung, cảm biến UHF (loại van dẫn dầu hoặc cửa
sổ điện môi), hoặc HFCT là loại cảm biến chính xác. Ứng dụng cảm
biến điện dung tương thích với đa cảm biến cho phép so sánh các tín
hiệu PD được tạo ra từ ba pha. Nó cũng có thể được sử dụng để xử lý
tín hiệu tiếp theo và giảm tiếng ồn theo từng pha. Tuy nhiên, IEC
60270 đã đóng một vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn giám sát
PD trên MBA. Các tiêu chuẩn sắp tới cho UHF/AE, IEC 62478 [5]
sẽ là tiêu chuẩn quan trọng nhất đặc biệt là cho giám sát PD liên tục
trên MBA.

2.2. CÁP NGẦM
2.2.1. Hệ thống cáp ngầm trong HTĐ
Hệ thống mạng cáp trong HTĐ là một trong những phần
quan trọng nhất nhưng cũng là phần dễ bị tổn thương nhất. Mạng cáp
có thể được phân loại là Mạng Điện áp cực cao (EHV), Điện áp cao
(HV), Trung áp (MV) và Hạ áp/điện áp thấp (LV). Tỉ lệ hư hỏng của


12
hệ thống cáp xảy ra thường xuyên hơn đối với các mạng LV, nghĩa là
các mạng LV có thời gian gián đoạn lớn nhất trong tất cả các mạng
cáp hiện nay. Hơn một nửa số lỗi cáp xuất phát từ lý do điện và phần
còn lại của chúng là do tác động từ bên ngoài. Cụ thể, trong các
mạng lưới điện MV, nguyên nhân gây mất điện là cáp (81,1%), thiết
bị chuyển mạch (6,8%), MBA (3,8%) và các thiết bị khác (8,3%) [9].
2.2.2. Các cơ chế gây già hóa đối với cách điện của cáp ngầm
Hư hỏng do già hóa cách điện là một hiện tượng không thể
tránh khỏi trong hệ thống cáp ngầm và dẫn tới nguyên nhân gây ra sự
cố. Già hóa cách điện sinh ra do tác động của một vài yếu tố riêng
biệt như nhiệt, điện, cơ khí và môi trường.
Bảng 2.1. Cơ chế gây già hóa cách điện của cáp ngầm
Yếu tố tác động gây già hóa cách điện
Nhiệt độ cao

Phản ứng hóa học;
Giãn nỡ vì nhiệt;
Nóng chảy cách điện.

Nhiệt độ thấp

Sự co thể tích do nhiệt

Điện áp DC, AC, xung

Phóng điện cục bộ;
Cây điện;
Cây nước;
Đánh thủng ở bên
trong;
Tổn thất điện môi và
điện dung.

Dòng điện

Gây quá nhiệt.

Chỗ uốn cong, độ rung, độ
mỏi vật liệu, độ căng, chèn
ép, ứng suất biến dạng

Gãy vật liệu.

Nhiệt

Điện

Cơ
khí

Các cơ chế già hóa

13
Nước, độ ẩm
Nhiễm bẩn
Chất lỏng, khí

Đường dẫn gây phóng
điện;
Cây nước;
Ăn mòn;
Tổn thất điện môi và
điện dung.

Bức xạ

Tốc độ phản ứng hóa
học tăng lên.

Môi
trường

2.2.3. Các kiểu PD trong hệ thống cáp ngầm
PD xảy ra trong hệ thống cáp có thể được chia thành: Bên
trong, bề mặt, cây điện và vầng quang.
2.2.4. Các kỹ thuật chẩn đoán và giám sát cáp khác nhau
Có nhiều cách để giám sát cáp trong phòng thí nghiệm, tại
hiện trường, hoặc với các phương pháp on/off-line: Tổn hao điện môi
(Tangent Delta); Giám sát dòng điện rò; Giám sát nhiệt độ; Giám sát
PD; Phương pháp điện áp thử nghiệm cộng hưởng; Phương pháp

nguồn áp xoay chiều có biên độ giảm dần (Damped alternating
voltage – DAC; Phương pháp nguồn áp tần số thấp (Very lowfrequency voltage-VLF); Phương pháp điện áp một chiều (DC);
Phương pháp điện áp xung; Phương pháp phản xạ kế miền thời gian
(Time Domain Reflectrometry - TDR).
2.2.5. Theo dõi PD trực tuyến trên cáp ngầm
2.2.6. Các thiết bị có sẵn để giám sát PD on-line cáp
Gồm các hãng: OMICRON (CH Áo); Doble Lemke; HVPD;
IPEC; Power PD; Techimp,…
2.2.7. Tóm tắt và kết luận
Giám sát PD cáp ngầm tại hiện trường (off-line) được sử
dụng với các mức điện áp và tần số khác nhau. Mặc dù có nhiều


14
phương pháp giám sát cáp khác nhau, giám sát PD dường như là kỹ
thuật hứa hẹn nhất nhằm phát hiện những lỗi có thể xảy ra trong cáp
và giúp xác định vị trí PD của cáp.
Đối với giám sát PD on-line trên cáp, IEC 60270 không phải
là phương pháp phát hiện thích hợp vì dải tần số thấp, trong đó mức
độ tiếng ồn cao làm cho việc đo PD trở nên khó khăn. Thêm vào đó,
các đường cáp dài sẽ làm suy yếu tín hiệu lan truyền, làm cho không
thể hiệu chuẩn theo IEC 60270. Nghiên cứu gần đây cho thấy để
giám sát PD on-line trên cáp, dải tần số giám sát nên lên đến 100
MHz vì tiếng ồn thấp hơn so với khi đo tần số có băng tần thấp. Mặt
khác, cáp hoạt động như một bộ lọc thấp, do đó các xung tần số cao
hơn liên quan đến hoạt động PD chỉ được phát hiện gần nguồn PD.
Lựa chọn cảm biến thích hợp nhất cho từng trường hợp cáp
khi sử dụng ghép nối điện dung và HFCT. Các phụ kiện cáp, hộp cáp
và đầu cáp là nguyên nhân lớn nhất của các hư hỏng có thể xảy ra,
giám sát PD on-line gần hộp cáp hoặc đầu cáp đã được áp dụng rộng

rãi. Tuy nhiên, kỹ thuật định vị PD sử dụng hai HFCT ở cuối mỗi
đầu cáp bằng phương pháp TDR hoặc xung đã được chứng minh
hiệu quả của nó trong việc giám sát PD on-line cho đường cáp dài.


15
CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG MBA 110KV VÀ CÁP
NGẦM TRUNG THẾ TẠI KHPC - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
ĐO PD VÀ THIẾT BỊ HỖ TRỢ CỦA HÃNG OMICRON
TRONG CHẨN ĐOÁN PD MBA 110KV TẠI TBA BÌNH TÂN
THUỘC KHPC
3.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH MBA 110kV TẠI KHPC
3.1.1. Hiện trạng MBA 110kV tại KHPC
3.1.2. Những nguyên nhân gây hư hỏng MBA
1. Hư hỏng do khiếm khuyết trong thiết kế, kỹ thuật
2. Các hư hỏng do việc chế tạo kém hiệu quả
3. Các hư hỏng do khiếm khuyết về mặt vật tư
4. Các tình trạng vận hành bất lợi
5. Các thói quen bảo dưỡng không đúng
3.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH CÁP NGẦM TRUNG THẾ TẠI
KHPC
3.2.1. Hiện trạng sử dụng cáp ngầm trung thế tại KHPC
3.2.2. Các nguyên nhân gây hư hỏng cáp ngầm
3.2.3. Tóm tắt và kết luận
Lưới điện KHPC hiện có nhiều MBA 110kV và cáp ngầm
22kV, 35kV đã vận hành lâu năm tiềm ẩn nhiều nguy cơ xảy ra sự
cố. Chất lượng MBA 110kV và cáp ngầm do đưa vào vận hành lâu
năm, nhiều nhà chế tạo và đơn vị thi công khác nhau nên chất lượng
không đồng đều. Công tác thí nghiệm hiện nay chủ yếu làm Off-line,

chu kỳ thí nghiệm 3 năm/lần nên không thể phát hiện kịp thời các
nguy cơ sự cố. Các phương pháp thử nghiệm chẩn đoán trong vận
hành chưa được quan tâm nghiên cứu áp dụng. Vì vậy, nghiên cứu và
ứng dụng các giải pháp đo PD on-line để phát hiện sớm tình trạng


16
phóng điện bên trong MBA 110kV và cáp ngầm trung thế nhằm đưa
ra giải pháp xử lý phù hợp, ngăn ngừa sự cố.
3.3. PHÂN TÍCH PD MBA 110KV TẠI TBA BÌNH TÂN
3.3.1. Mục đích
PD là kết quả của sự tích tụ tập trung điện tích với cường độ
lớn trong môi trường điện áp cao. Hiện tượng PD diễn ra theo dạng
xung điện trong khoảng thời gian rất ngắn (chưa đến 1μs), phát sóng
điện từ và thường đi kèm với các hiện tượng phát âm thanh, phát
sáng, phát nhiệt…Khi xảy ra PD nó sẽ phá huỷ nhanh chóng vật liệu
cách điện và cuối cùng dẫn đến phóng điện. Do đó, cần phải phát
hiện và chẩn đoán sớm các hiện tượng PD để đưa ra kế hoạch sửa
chữa, đặc biệt là các MBA trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng gây
thiệt hại lớn về kinh tế.
3.3.2. Phương pháp
3.3.2.1. Phương pháp điện (Electrical)
3.3.2.2. Phương pháp âm thanh (Acoustic)
Có 3 đường lan truyền
cơ bản từ nguồn PD đến vị trí
đặt sensor: Lan truyền trực tiếp
trong dầu; Lan truyền trong thép
(dọc theo thùng máy); Lan
truyền phản xạ.

Hình 3.1. Các đường lan truyền cơ bản từ nguồn PD đến vị trí đặt
sensor đối với MBA (thiết bị thử DUT)
3.3.3. Các thiết bị đo sử dụng
- 01 bộ MPD 600 + MCU 502 + MPP 600 + HFCT cùng các
phụ kiện đấu nối.
- 01 bộ PDL 650 + PDL 550 + MPP 600 + 04 cảm biến


17
AES075 với tần số cộng hưởng 75 kHz, dải tần 30-120 kHz cùng các
phụ kiện đấu nối.
3.3.4. Sơ đồ đấu nối

Hình 3.2. Sơ đồ đo và định vị nguồn PD sử dụng thiết bị PDL 650 kết
hợp MPD 600
3.3.5. Kết quả đo
* Kết quả đo bằng thiết bị MPD 600 - hãng OMICRON
Giá trị biên độ PD chỉ mang mục đích tham khảo cho các
phép đo trong tương lai.
* Kết quả đo PDL 650



Vị trí 1:


18

Hình 3.3. Kết quả vị trí phóng điện cục bộ thứ 1
(Trigger bằng cảm biến xanh)



Vị trí 2:

Hình 3.4. Kết quả vị trí phóng điện cục bộ thứ 2
(Trigger bằng cảm biến vàng)


19
3.3.6. Kết luận
MBA có 2 điểm phóng điện cục bộ ở mức độ thấp:
- Vị trí 1: Tọa độ (1.55/2.63/1.82), điểm PD nằm dưới chân
sứ pha A.
- Vị trí 2: Tọa độ (1.47/0.31/2.37), điểm PD nằm dưới chân
sứ pha C.
3.4. PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MBA 110KV TẠI TBA
BÌNH TÂN
3.4.1. Mục đích
- Mục đích chính của hạng mục này là đo đáp ứng tần số quét
để lấy dấu vân tay lần đầu cho các pha của MBA.
- So sánh tình trạng biến dạng cơ khí giữa pha A và pha C
(tham khảo).
3.4.2. Phương pháp
3.4.3. Các thiết bị đo sử dụng
Thiết bị FRAnalyzer của hãng OMICRON cùng các phụ kiện
đi kèm.
3.4.4. Sơ đồ đấu nối
3.4.5. Kết quả đo
3.4.6. Kết luận

- Đối với phép đo SFRA, để có kết quả đánh giá chính xác,
các pha phải được so sánh cùng với dấu vân tay của nhà sản xuất. Vì
MBA đang thí nghiệm chưa bao giờ được lấy dấu vân tay nên mục
đích chính của phép đo lần này là lấy Đặc tuyến đáp ứng tần số để
làm cơ sở cho các phép đo trong tương lai.
- Đánh giá theo tiêu chuẩn NCEPRI, cấu trúc tương đối giữa
pha A và pha C bình thường.


20
3.5. HÀM LƯỢNG ẨM TRONG CÁCH ĐIỆN RẮN
3.5.1. Mục đích
Đo hàm lượng ẩm trong cách điện cứng của MBA.
3.5.2. Phương pháp
Phương pháp đáp ứng điện môi kết hợp giữa phương pháp
phổ miền tần số (FDS) và phương pháp dòng phân cực – khử phân
cực (PDC).
3.5.3. Các thiết bị đo sử dụng:
Thiết bị DIRANA của hãng OMICRON cùng các phụ kiện
đi kèm.
3.5.4. Sơ đồ đấu nối
Sơ đồ đo: UST đo CHL (điện dung giữa cuộn cao và cuộn hạ).
3.5.5. Kết quả đo
Đánh giá tình trạng: Khô.
3.5.6. Kết luận
Cách điện cứng của MBA ở trong tình trạng khô (0.7% <
2.2%).
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Các kết quả đạt được của đề tài
Các công nghệ chẩn đoán đo phóng điện cục bộ áp dụng vào

đối tượng MBA 110kV và cáp ngầm trung thế để đánh giá hiện trạng
cách điện phục vụ công tác vận hành và bảo trì sửa chữa đã được áp
dụng rộng rãi trên thế giới nhưng hiện nay mới được quan tâm ở Việt
Nam. Trong khi đó, các MBA 110kV và cáp ngầm trung thế trên địa
bàn tỉnh Khánh Hòa hầu hết được lắp đặt ở các thành phố Nha
Trang, Cam Ranh và khu căn cứ quân sự Cam Ranh.,..chưa được
quan tâm áp dụng các phương pháp chẩn đoán trong vận hành.


21
Do đó, đề tài này được đề xuất nhằm giới thiệu những kiến
thức lý thuyết liên quan đến công nghệ đo phóng điện cục bộ MBA
110kV và cáp ngầm trung thế thuộc lưới điện KHPC nhằm phục vụ
công tác vận hành và bảo trì lưới điện, góp phần vào công cuộc hiện
đại hóa lưới điện đang được EVN chủ trương thực hiện trong các
năm gần đây và sau này.
Việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ đo PD nói riêng
và các công nghệ chẩn đoán nói chung bước đầu đã cho thấy hiệu
quả thiết thực trong công tác dự báo, phòng ngừa sự cố, nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện. Các phương pháp đo PD truyền thống và phi
truyền thống có thể được sử dụng linh hoạt cho các thiết bị điện khác
nhau, phù hợp với đặc thù cấu tạo, phương thức vận hành và môi
trường hoạt động của từng vật tư thiết bị (MBA, cáp ngầm, tủ
điện,...). Việc ứng dụng các công nghệ mới như đo PD đòi hỏi phải
có quá trình thực tế, đúc kết kinh nghiệm, so sánh đối chiếu với tiêu
chuẩn đo PD theo khuyến cáo của các nhà sản xuất để đưa ra các tiêu
chuẩn nội bộ.
* Hiệu quả của đề tài về mặt kỹ thuật:
- Ứng dụng công nghệ thí nghiệm đo phóng điện cục bộ đối
với MBA và cáp ngầm trung thế, với kết quả đo được ta có thể chẩn

đoán được hiện trạng cách điện của MBA và cáp ngầm. Từ đó có
giải pháp xử lý để chủ động ngăn ngừa, giảm thiểu sự cố, thời gian
mất điện.
- Nâng cao trình độ kỹ thuật và công nghệ cho đội ngũ cán bộ
kỹ thuật thực hiện công tác thí nghiệm, QLVH MBA và cáp ngầm.
* Hiệu quả của đề tài về mặt kinh tế, xã hội:
Với việc áp dụng và triển khai công nghệ thí nghiệm đo PD
MBA 110kV và cáp ngầm trung thế đối với lưới điện KHPC sẽ mang
lại nhiều hiệu quả về mặt kinh tế, xã hội như:


22
- Ngăn ngừa sự cố lưới điện, đáp ứng kịp thời các nhiệm vụ
do EVN và EVNCPC giao cho KHPC về việc nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện (thể hiện qua các chỉ số SAIFI, SAIDI).
- Với việc chẩn đoán được các MBA 110kV, đoạn cáp ngầm
có nguy cơ xảy ra sự cố, từ có có giải pháp cô lập xử lý, thay thế do
đó ta có thể tránh được nguy cơ sự cố xảy ra, lan rộng gây thiết hại to
lớn về mặt kinh tế (sản lượng điện không phân phối được do xảy ra
sự cố, mất điện diện rộng làm ảnh hưởng đến việc sản xuất, kinh
doanh của khách hàng,…).
* Những khó khăn gặp phải khi thí nghiệm PD MBA 110kV và
cáp ngầm trong thực tế:
- Phương pháp thí nghiệm đo PD còn phụ thuộc vào thời tiết
tại hiện trường thí nghiệm (thời tiết mưa gió phải có giải pháp che
chắn thiết bị; độ ẩm cao có thể ảnh hưởng đến kết quả đo, gây nhiễu
làm nhầm lẫn với sóng PD thực,...).
- Đối với tuyến cáp dài, một đầu cáp được cô lập, tách vận
hành trong trạm, còn đầu kia đưa lên trụ để đấu nối vào lưới nổi. Đối
với tuyến cáp dạng này, phải có 02 nhóm công tác khi thí nghiệm

(một nhóm trong trạm, trên xe thí nghiệm; một nhóm ngoài đường
dây để thông tin liên lạc, cảnh báo nguy hiểm cho người dân,...).
- Với thời gian cắt điện để thí nghiệm ngày càng hạn chế,
công tác đo PD off-line tại hiện trường phải được thực hiện hết sức
khẩn trương, từ khâu cắt điện bàn giao của đơn vị QLVH; cảnh báo
giao thông tại hiện trường (nơi đậu xe thí nghiệm); vận chuyển thiết
bị, đấu nối sơ đồ thí nghiệm; chạy máy phát điện,...Vì vậy, thời gian
còn lại để thực hiện các lần đo theo quy trình không nhiều, đòi hỏi
cán bộ kỹ thuật thực hiện đo PD phải có tay nghề, kinh nghiệm nhận
diện các sóng PD đo được.


23
2. Hướng phát triển của đề tài
- Tiếp tục triển khai thí nghiệm chẩn đoán PD cho cáp ngầm
cao thế, thiết bị GIS (Gas Insulation Switchgear), động cơ điện,...
- Nghiên cứu ứng dụng giám sát PD thường xuyên cho các
thiết bị đặc biệt quan trọng (MBA, cáp ngầm cao thế, động cơ điện,
thiết bị GIS,...) và ứng dụng cho trạm không người trực (tích hợp tín
hiệu giám sát PD vào hệ thống SCADA).
3. Kiến nghị
* Kiến nghị đối với đơn vị thí nghiệm:
Hiện nay, KHPC chưa được đầu tư thiết bị và thực hiện đo
PD cho MBA 110kV và cáp ngầm trung thế. Tuy nhiên, trong thời
điểm hiện nay và trong tương lai tới thời gian cắt điện càng hạn chế
để đáp ứng chỉ số SAIFI, SAIDI được giao.
Vì vậy, nên trang bị máy đo PD MBA và cáp ngầm trung thế.
Trước mắt, có thể đề xuất trang bị máy đo phục vụ cho Đơn vị thí
nghiệm thuộc KHPC. Song song đó, Đơn vị thí nghiệm cần cử cán
bộ có chuyên môn, năng lực phù hợp để đào tạo chuyên môn về công

tác đo PD MBA và cáp ngầm (có thể hợp đồng với các Công ty Thí
nghiệm đã có thiết bị đo PD, tập phân tích các dạng sóng PD đo
được để từng bước nâng cao tay nghề, năng lực chuyên môn). Các cá
nhân này sau khi được đào tạo và trang bị thiết bị đo PD có thể phục
vụ công tác đo PD mỗi khi có lịch cắt điện để kiểm tra định kỳ MBA
và các tuyến cáp. Từ đó nâng cao trình độ tay nghề để đo PD cho các
MBA, tuyến cáp mới đang trong giai đoạn thí nghiệm nghiệm thu,
đóng điện vận hành hoặc bị sự cố, tuyến cáp phức tạp.
Sau khi được đầu tư thiết bị và đào tạo về thí nghiệm PD nên
có chương trình quản lý dữ liệu kết quả thí nghiệm đo được của các
Điện lực để có thể so sánh, theo dõi xu hướng, tốc độ phát triển của
PD đối với từng MBA 110kV, tuyến cáp cụ thể.