Nghiên cứu ứng dụng đại sô gia tử trong chẩn đoán sự cố tiềm ẩn của máy biến áp lực

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG
NGHIỆP

VŨ HOÀI SƠN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ TRONG CHẨN
ĐOÁN SỰ CỐ TIỀM ẨN CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

THÁI NGUYÊN – NĂM 2019


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

VŨ HOÀI SƠN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ TRONG CHẨN ĐOÁN
SỰ CỐ TIỀM ẨN CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐỖ TRUNG HẢI

TS NGUYỄN TIẾN DUY

Thái Nguyên - Năm 2019


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ộ c lậ p – Tự do – Hạ nh
phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Vũ Hoài Sơn
Đề tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử trong chẩn đoán
sự cố tiềm ẩn của máy biến áp lực
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số:
Tác giả, Cán bộ hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác
nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
16/6/2019 với các nội dung sau:
- Bỏ bớt tài liệu tham khảo không liên quan
- Sửa lại trang bìa
- Các ký hiệu trang 35
- Việt hóa một số bảng trang 23, 24, 43, 45
- Ý nghĩa khoa học đưa lên phần đầu của luận văn
Thái Nguyên, ngày….. tháng ….năm 2019

Cán bộ hướng dẫn

Tác giả luận văn

TS Đỗ Trung Hải

Vũ Hoài Sơn

Nguyễn Tiến Duy
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS Nguyễn Như Hiển


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Vũ Hoài Sơn
Sinh ngày 31 tháng 07 năm 1986
Học viên lớp cao học khoá 20 chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Trường đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại : Tập đoàn Điện lực Việt Nam
Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử trong
chẩn đoán sự cố tiềm ẩn của máy biến áp lực” do thầy giáo TS Đỗ Trung Hải
và TS Nguyễn Tiến Duy hướng dẫn là nghiên cứu của tôi với tất cả các tài liệu
tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.
Thái Nguyên, ngày…….tháng ….. năm 2019
Học viên

Vũ Hoài Sơn


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương và được sự hướng dẫn tận
tình giúp đỡ của thầy giáo TS Đỗ Trung Hải và TS Nguyễn Tiến Duy, luận văn
với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử trong chẩn đoán sự cố tiềm ẩn
máy biến áp lực” đã được hoàn thành.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
Thầy giáo hướng dẫn TS. Đỗ Trung Hải và TS. Nguyễn Tiến Duy đã tận tình
chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn. Các thầy cô giáo Trường Đại học kỹ

thuật công nghiệp Thái Nguyên, và một số đồng nghiệp, đã quan tâm động viên,
giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập để hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã cố gắng hết sức, tuy nhiên do điều kiện thời gian và kinh nghiệm
thực tế của bản thân còn ít, cho nên đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tác
giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn bè
đồng nghiệp cho luận văn của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày……tháng……năm 2019
Tác giả luận văn

Vũ Hoài Sơn


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM
ƠN ...................................................................................................................... i
i............................................................................................................................
MỤC LỤC........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ ...............................................................vii
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................... 4
CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN SỰ
SỐ TIỀM ẨN CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC ...................................................... 5
Tổng quan về máy biến áp lực ............................................................... 5
1.1.1. Các thông số cơ bản của máy biến áp ............................................. 5
1.1.2. Thí nghiệm máy biến áp.................................................................. 7
Các phương pháp chẩn đoán lỗi tiềm ẩn.............................................. 10

1.2.1. Kiểm tra đánh giá về điều kiện cách điện ..................................... 10
1.2.2. Giám sát trực tuyến sự phóng điện một phần – PD ...................... 11
1.2.3. Phân tích độ khí hoà tan trong dầu (DGA) ................................... 12
Chẩn đoán lỗi tiềm ẩn MBA trên cơ sở DGA...................................... 14
1.3.1. Đặc tính sinh khí ........................................................................... 14
1.3.2. Các lỗi tiềm ẩn của MBA.............................................................. 15
1.3.3. Chẩn đoán lỗi dựa trên phương pháp tỉ lệ..................................... 18
Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp dựa trên DGA ........... 23
Kết luận chương ................................................................................... 23
CHƯƠNG 2 . THIẾT KẾ HỆ CHẨN ĐOÁN LỖI THEO ĐẠI SỐ GIA TỬ 24


Tổng quan về đại số gia tử và suy luận xấp xỉ..................................... 24
2.1.1. Cấu trúc đại số gia tử .................................................................... 24
2.1.2. Một số tính chất trong đại số gia tử .............................................. 25
2.1.3. Các hàm đo trên đại số gia tử........................................................ 28
2.1.4. Biến ngôn ngữ ............................................................................... 30
2.1.5. Suy luận xấp xỉ.............................................................................. 31
Thiết kế hệ chẩn đoán lỗi ..................................................................... 35
2.2.1. Xây dựng mô hình chẩn đoán mới theo đại số gia tử ................... 36
2.2.2. Thiết kế thuật toán cho mô hình chẩn đoán .................................. 43
Kết luận chương ................................................................................... 45
CHƯƠNG 3 . MÔ PHỎNG ........................................................................... 46
Giới thiệu về công cụ, môi trường lập trình......................................... 46
Kết quả mô phỏng ................................................................................ 47
3.2.1. Giao diện chính của chương trình ................................................. 48
3.2.2. Chức năng chẩn đoán .................................................................... 49
3.2.3. Chức năng tra cứu ......................................................................... 51
3.2.4. Chức năng in báo cáo .................................................................... 53
Kết luận chương ................................................................................... 53

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 55
PHỤ LỤC: MỘT SỐ MODUL CHÍNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH ................ 57


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DGA Dissolved Gas Analysis
HFCT High Frequency Current Transformer
IEC International Electrotechnical Commission
LRBS Linguistic Rule Base System
MBA Máy biến áp
PD Partial Discharge
TOGAS Transformer Oil Gas Analysis System
SQL Structured Query Language

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1. Bảng tiêu chuẩn của dầu MBA ................................................................10
Bảng 1. 2. Các lỗi MBA và nguyên nhân gây ra.......................................................15
Bảng 1. 3. Định nghĩa tỉ lệ và phương pháp tỉ lệ......................................................18
Bảng 1. 4. Phương pháp hệ số tỉ lệ Dornenburg ......................................................18
Bảng 1. 5. Giá trị giới hạn L1 của Dornenburg .......................................................19
Bảng 1. 6. Bảng chẩn đoán gốc của phương pháp tỉ lệ Rogers................................19
Bảng 1. 7. Mã định nghĩa của phương pháp tỉ lệ Rogers đã cải tiến .......................20
Bảng 1. 8. Chẩn đoán theo phương pháp tỉ lệ Rogers đã cải tiến ............................20
Bảng 1. 9. Tỉ lệ các thành phần khí và các lỗi tương ứng theo IEC-60599 (2015)..21

Bảng 1. 10. Mã của các tỉ số theo từng khoảng giá trị .............................................22
Bảng 1. 11. Bảng luật chuẩn đoán lỗi theo mã quy ước ...........................................22
Bảng 2. 1. Bảng luật chẩn đoán cho 8 lỗi được viết lại theo nhãn ngôn ngữ ..........42
Bảng 2. 2. Ngưỡng L1 theo IEC-599 ........................................................................43
Bảng 2. 3. Tính toán độ tin cậy kết luận của các luật chẩn đoán mờ.......................44

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1. Các cuộn dây phía 110 kV mới ................................................................16
Hình 1. 2. Phóng điện đánh thủng cách điện chưa biến dạng vòng dây ..................16
Hình 1. 3. Phóng điện đánh thủng cách điện và biến dạng vòng dây ......................17
Hình 2. 1. Sơ đồ bộ suy luận xấp xỉ theo tiếp cận fuzzy logic...................................34
Hình 2. 2. Xây dựng hàm thuộc giữa 2 giá trị ngữ nghĩa có điểm “đặc trưng” ......37
Hình 2. 3. Tập mờ cho các tỉ số ................................................................................40
Hình 3. 1. Visual Studio 2013 Ultimate ....................................................................46
Hình 3. 2. Bảng cơ sở dữ liệu....................................................................................47
Hình 3. 3. Giao diện chính của chương trình ...........................................................49
Hình 3. 4. Nhập số liệu để thực hiện chức năng chẩn đoán .....................................50
Hình 3. 5. Kết quả chẩn đoán sau khi nhập số liệu ..................................................50
Hình 3. 6. Tra cứu lịch sử chẩn đoán .......................................................................51
Hình 3. 7. Danh sách lịch sử chẩn đoán ..................................................................52
Hình 3. 8. Chi tiết kết quả tra cứu.............................................................................53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

MỞ ĐẦU
Máy biến áp (MBA) lực là một thiết bị chủ đạo trong hệ thống năng lượng. Độ
tin cậy của chúng không chỉ ảnh hưởng tới khả năng cung cấp điện mà còn ảnh
hưởng tới sự vận hành có tính kinh tế của một hộ tiêu thụ nào đó (ví dụ như các lò
luyện, dây truyền sản xuất, v.v. trong các nhà máy). Ví dụ, một lỗi của MBA phân
phối có thể làm cho hàng nghìn hộ tiêu thụ mất điện. Một lỗi của MBA tăng thế có
thể là nguyên nhân gây ra mất điện của các khu vực liền kề trong hệ thống lưới điện
đó.
Chẩn đoán sự cố tiềm ẩn của MBA lực trong hệ thống điện là một vấn đề đã
được nhiều nhà khoa học quan tâm. Để có thể đưa ra được thông tin về các lỗi (lỗi
tiềm ẩn) có thể xảy ra trong tương lai của MBA, trong một số công trình đã đưa ra
các phương pháp chẩn đoán dựa trên phân tích lượng khí hoà tan trong dầu. Ngoài ra
còn có các phương pháp chẩn đoán dựa trên đáp ứng phổ tần MBA, chẩn đoán dựa
trên độ rung của MBA. Phương pháp sắc ký khí với phân tích khí hoà tan trong dầu
[1] cần thiết phải có những thiết bị đo chuyên dụng và đòi hỏi độ chính xác cao. Dựa
trên những kỹ thuật này, đã có nhiều kỹ thuật hiện đại cho phép chẩn đoán tốt hơn
Error! Reference source not found., tuy nhiên một điểm chung của các phương p
háp này là phải dựa trên các kỹ thuật đo đạc chính xác. Vì vậy, kết quả chẩn đoán
cũng phụ thuộc nhiều vào độ chính xác kết của của các phép đo. Một phương pháp
chẩn đoán khác có thể kế thừa được tri thức chuyên gia dưới dạng luật thống kê đã
được giới thiệu Error! Reference source not found., Error! Reference source not
fo und.. Phương pháp này được phát triển dựa trên sử dụng mạng neural nhân tạo.
Để có được kết quả chẩn đoán chính xác, theo phương pháp sử dụng mạng neural
cần phải có bộ dữ liệu thực nghiệm “đủ lớn” để huấn luyện mạng và lựa chọn được
một cấu trúc mạng hợp lí. Thực tế cho thấy, theo tiếp cận này có rất nhiều cấu trúc
mạng có thể được lựa chọn với những kết quả chẩn đoán khác nhau. Thời gian huấn
luyện mạng lớn cũng là một nhược điểm của phương pháp này. Ngoài ra, các
phương pháp sử dụng fuzzy logic, mờ-neural cũng được đề xuất Error! Reference

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




source not f ound., Error! Reference source not found., Error! Reference
source not found..

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Điểm chung của các phương pháp này đó là kế thừa được tri thức chuyên gia trên cơ
sở hệ luật.
Ở Việt Nam, các hệ hỗ trợ quyết định dựa trên trí tuệ nhân tạo được phát triển
trên cở sở sử dụng tri thức chuyên gia như hệ chuyên gia, mạng neural, fuzzy logic,
v.v. cũng dần được phát triển rộng rãi. Có thể thấy một số nghiên cứu đã được công
bố như ứng dụng hệ mờ [2], mạng neureal [3], hệ chuyên gia [4], hay kết hợp hệ
chuyên gia, mạng neural và fuzzy logic để phát triển hệ chẩn đoán sự cố tiềm ẩn
MBA [5] - [10]. Điểm chung của các nghiên cứu này đó là có sử dụng hệ tri thức
chuyên gia. Tuy nhiên, việc nghiên cứu tìm kiếm các phương pháp mới hiệu quả
hơn luôn là đòi hỏi của quá trình phát triển.
Đại số gia tử đã được phát triển để mô hình hoá ngữ nghĩa dựa trên thứ tự của
các từ ngôn ngữ (giá trị ngôn ngữ) của các biến ngôn ngữ Error! Reference source
n ot found., Error! Reference source not found.. Từ quan hệ thứ tự tự nhiên của
ngữ nghĩa đó, N.C.Ho & W.Wechler Error! Reference source not found. đã xây
dựng một cấu trúc đại số gọi là đại số gia tử (HA – Hedge Algebra) cho phép tính
toán giá trị ngữ nghĩa trên miền của biến ngôn ngữ. Từ đó, giải bài toán lập luận dựa

trên HA có thể vượt qua khó khăn của logic mờ và cho phép giải các bài toán suy
luận xấp xỉ cho kết quả tốt hơn. Đã có nhiều ứng dụng của HA như bài toán quyết
định mờ [11], lập luận xấp xỉ dựa trên giá trị định lượng ngữ nghĩa Error!
Reference source not found., Error! Reference source not found., Error!
Reference source not found..
Vì vậy, dưới sự định hướng của các thầy hướng dẫn, em xin lựa chọn đề tài “
Nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử trong chẩn đoán sự cố tiềm ẩn của máy biến áp
lực” làm đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ kỹ thuật.
Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Mục tiêu: Phân tích được cơ sở dữ liệu và các dấu hiệu nhận biết để phát
hiện và chẩn đoán được chính xác các sự cố (tiềm ẩn) của MBA lực. Nghiên cứu đề
xuất cấu trúc chẩn đoán sự cố tiềm ẩn của MBA lực dựa trên đại số gia tử.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




- Đối tượng nghiên cứu là: Các phương pháp chẩn đoán của MBA lực trong
các trạm biến áp hạ thế. Nghiên cứu về lý thuyết đại số gia tử, hệ chuyên gia và suy
luận xấp xỉ.
- Về phạm vi nghiên cứu: Giới hạn công suất MBA từ 50KVA đến 2000 KVA.
Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu về các lỗi thường xảy ra đối với MBA lực khi vận hành trong hệ
thống điện. Nghiên cứu về quá trình chẩn đoán, cơ sở lý thuyết và các phương pháp
chẩn đoán. Tìm hiểu những kết quả nghiên cứu trước đây đã được công bố trong và
ngoài nước về chẩn đoán sự cố MBA. Đặc biệt, tìm hiểu về phương pháp chẩn đoán
sự cố MBA dựa trên phân tích khí hoà tan (DGA - Dissolved Gas Analysis). Đánh
giá ưu nhược điểm của phương pháp. Đề xuất mô hình lập luận xấp xỉ mới cho hệ
chẩn đoán theo tiếp cận đại số gia tử. Trao đổi với các chuyên gia thí nghiệm điện.
- Cài đặt phần mềm dựa trên thuật toán đã được thiết kế; Kiểm nghiệm trên dữ

liệu thực tế và hiệu chỉnh phần mềm.
Những nội dung nghiên cứu chính và bố cục luận văn
Dự kiến nội dung báo cáo của luận văn gồm: phần mở đầu, 3 chương chính,
phần kết luận và tài liệu tham khảo. Bố cục được trình bày như sau:
Phần mở đầu: Nêu lý do chọn đề tài, tính cấp thiết và hướng nghiên cứu chính.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN SỰ SỐ
TIỀM ẨN CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC
Nội dung trọng tâm của chương là nghiên cứu về: Các lỗi thường xảy ra đối
với MBA lực khi vận hành trong hệ thống điện; Quá trình chẩn đoán, cơ sở lý thuyết
và các phương pháp chẩn đoán; Những kết quả nghiên cứu trước đây đã được công
bố về chẩn đoán sự cố MBA; Phương pháp chẩn đoán sự cố MBA dựa trên phân
tích khí hoà tan. Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp.
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ CHẨN ĐOÁN LỖI THEO ĐẠI SỐ GIA TỬ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Nội dung trọng tâm của chương là nghiên cứu tổng quan về lý thuyết đại số gia
tử, suy luận xấp xỉ dựa trên đại số gia tử và ứng dụng trong các hệ chuyên gia. Xây
dựng mô hình mờ cho hệ chẩn đoán dựa trên tiêu chuẩn chẩn đoán IEC-599 với kết
quả phân tích DGA bằng một bộ suy luận mờ theo tiếp cận đại số gia tử. Thiết kế
thuật toán chi tiết cho mô hình mờ trên.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG
Nội dung trọng tâm của chương là cài đặt phần mềm chẩn đoán chạy trên môi
trường web dựa trên thuật toán đã thiết kế trong chương 2; Kiểm nghiệm thuật toán
chẩn đoán sự cố tiềm ẩn MBA với những bộ dữ liệu thực tế và hiệu chỉnh phần
mềm.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
- Về ý nghĩa khoa học: Học viên thực hiện đề tài đã nghiên cứu các phương
pháp chẩn đoán dựa trên kết quả của kỹ thuật DGA như Dornembug, Roger và tiêu
chuẩn IEC-599; Tìm hiểm các kết quả nghiên cứu về chẩn đoán đã được các tác giả
quốc tế công bố; Phân tích những ưu điểm, tồn tại của các kết quả nói trên. Từ đó đã
đề xuất một mô hình chẩn đoán theo tiếp cận Fuzzy logic với sự thiết kế các hàm
thuộc là phù hợp với thực tế. Mô hình chẩn đoán đã được thiết kế cụ thể thành thuật
toán hoàn chỉnh để trở thành một phần mềm hệ chuyên gia trong chẩn đoán sự số
tiềm ẩn của MBA lực.
- Về ý nghĩa thực tiễn: Với thuật toán chẩn đoán được thiết kế, phần mềm đã
được cài đặt hoàn chỉnh chạy trên môi trường web. Phầm mềm đã được kiểm thử
với nhiều bộ dữ liệu thực tế và đã có những hiệu chỉnh cần thiết để kết quả chẩn
đoán trở nên tin cậy hơn. Sản phẩm phần mềm này hoàn toàn có thể áp dụng trong
thực tế đối với công tác thí nghiệm nghiệm MBA tại các Công ty, Trung tâm thí
nghiệm điện.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN
SỰ SỐ TIỀM ẨN CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC
Nội dung trọng tâm của chương là nghiên cứu về: Các lỗi thường xảy ra đối
với MBA lực khi vận hành trong hệ thống điện; Quá trình chẩn đoán, cơ sở lý thuyết
và các phương pháp chẩn đoán; Những kết quả nghiên cứu trước đây đã được công
bố về chẩn đoán sự cố MBA; Phương pháp chẩn đoán sự cố MBA dựa trên phân
tích khí hoà tan. Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp. Nội dung được thể
hiện bằng
các mục sau.

Tổng quan về máy biến áp lực
Như ta đã biết điện năng là loại năng lượng được sử dụng rộng rãi trong sản
xuất và đời sống, việc điện khí hoá công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và
các ngành kinh tế khác đòi hỏi phải có thiết bị khác nhau. Việc truyền tải điện năng
từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện và trạm biến áp
(trạm biến áp giảm áp ở cuối đường dây cho phù hợp với điện áp của phụ tải tiêu
thụ). Từ đó ta cũng thấy rõ MBA chỉ làm nhiệm vụ thay đổi cấp điện áp, hoặc phân
phối năng lượng chứ không phải là chuyển hoá năng lượng.
Hiện nay ngành chế tạo MBA của nước ta đã sản xuất được nhiều chủng loại
MBA khác nhau, trước khi đưa MBA đưa vào vận hành đều phải thí nghiệm nghiệm
thu, nhằm xác định chất lượng của MBA thông qua các thông số kỹ thuật.
1.1.1. Các thông số cơ bản của máy biến áp
Các thông số định mức được ghi trên các máy, các thông số khác được nhà chế
tạo ghi trong lý lịch máy. Cụ thể từng thông số như sau.
a) Công suất định mức
Là công suất biểu kiến (công suất toàn phần) đưa ra từ phía thứ cấp của MBA.
-

Ký hiệu: Sđm

-

Đơn vị tính: kVA (hay VA).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




b) Điện áp định mức

Điện áp sơ cấp định mức: là điện áp của cuộn dây sơ cấp.
-

Ký hiệu: U1đm

-

Đơn vị tính: kV (hay V).
Điện áp thứ cấp định mức: là điện áp của dây quấn thứ cấp khi MBA không tải

và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.
-

Ký hiệu: U2đm

-

Đơn vị tính: kV (hay V).
Đối với MBA 3 cuộn dây có UTđm, UHđm.

c) Dòng điện định mức sơ cấp và thứ cấp:
Là những dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và
điện áp định mức.
-

Ký hiệu: I1đm, I2đm

- Đơn vị tính: (hay A)
Đối với MBA 1 pha:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




I1dm 

Sdm
U1dm

I 2dm 

Sdm
U 2dm

(0.1)
(0.2)

Đối với MBA 3 pha:
I1dm 

Sdm
3U1dm

Sdm
I 2dm  3U
2d

(0.3)
(0.4)

m

d) Tần số định mức: Tần số công nghiệp 50Hz
-

Ký hiệu: fđm.

-

Đơn vị tính: Hz.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




e) Điện áp ngắn mạch của MBA
- Là điện áp đo được khi ngắn mạch một phía của cuộn dây sao cho dòng điện
đạt giá trị định mức đối với MBA hai cuộn dây, ta có: Ucao-hạ.
- 3 giá trị điện áp ngắn mạch với 3 cặp cuộn dây: Cao–Hạ; Cao–Trung; Trung–


Hạ.
- Điện áp ngắn mạch tính theo % (Uk %).
f) Dòng điện không tải I0 (A)
Dòng điện không tải là giá trị hiệu dụng của dòng điện đi qua cuộn dây, khi
điện áp điện áp đặt vào cuộn dây đó là định mức với tần số định mức còn các cuộn
dây khác để hở mạch, dòng điện này còn gọi là dòng từ hoá.
g) Tổn hao không tải

Là công suất tác dụng bị hấp thụ khi không có tải đi qua cuộn dây. Tổn hao
này còn gọi là tổn hao sắt. Đơn vị (kW) ký hiệu P0.
h) Tổn hao ngắn mạch
Là phần công suất tác dụng bị hấp thụ trong dây quấn MBA khi có dòng tải đi
qua cuộn dây. Khi có dòng điện định mức đi qua các cực của một trong các cuộn
dây, còn các cực của cuộn dây kia nối tắt lại. Nếu có các cuộn dây khác thì các cuộn
dây này để hở mạch (IEC.76.1).
-

Ký hiệu: Pn

-

Đơn vị tính: W (hay kW).

i) Tổ đấu dây
Là góc lệch pha của điện áp dây sơ cấp và thứ cấp, có 12 tổ dấu dây, các cuộn
dây có thể nối với nhau  hay .
1.1.2. Thí nghiệm máy biến áp
Việc thí nghiệm MBA để xác định tình trạng các thành phần và sự làm việc của
MBA.


a) Kiểm tra tổng thể bên ngoài
-

Sứ không bị sứt mẻ.

-

Gioăng không dò dầu, hạt chống ẩm không đổi mầu.

-

Hệ thống quạt gió tốt, mức dầu đủ.

- Các chi tiết được lắp đặt đúng thiết kế. Các thông số của MBA phù hợp với
tài liệu.
b) Thí nghiệm không tải
Mục đích: xác định tình trạng cuộn dây và lõi thép có bị chạm chập, xê dịch
hoặc mạch từ bị xô, bu lông không ép chặt, chất lượng lõi thép xấu. Thí nghiệm
không tải là hạng mục kiểm tra đầu tiên trước khi tiến hành thí nghiệm các hạng
mục để tránh từ dư trong mạch từ khi nạp dòng điện một chiều. Kết quả đo được so
với số liệu xuất xưởng hoặc giá trị cho trên mác máy. Nếu kết quả đo không bình
thường ta cần tìm lý do như khử từ và tiến hành thí nghiệm tỷ số biến và đo trên
điện trở một chiều để kết luận chính xác.
c) Đo điện trở cách điện và hệ số hấp thụ cuộn dây máy biến áp
Đây là chỉ tiêu để đánh giá tình trạng cách điện của các cuộn dây thông qua trị
số của điện trở R60” và R15”. Giá trị R60” phải đáp ứng được với cấp điện áp mà nó
làm việc. Giá trị điện trở cách điện yêu cầu phụ thuộc vào thông số của nhà chế tạo.
- Với thiết bị dùng để đo điện trở cách điện dùng mêgôm 2500V hoặc 5000V.
Các cuộn dây được nối tắt và nối đất ít nhất 5 phút để phóng hết điện tích gây sai số
đo.
- Đo điện trở cách giữa các cuôn dây với nhau, giữa các cuộn dây với vỏ, và
nối vỏ với đất.
d) Đo điện trở một chiều các cuộn dây
Mục đích:
- Xác định tình trạng nguyên vẹn của cuộn dây, tiếp xúc mối hàn, mối nối, tiếp
xúc các dao lựa chọn của bộ chuyển nấc.

- Quá trình thực hiện phép đo được tiến hành ở tất cả các cuộn dây cao áp,
trung áp, hạ áp và ở các nhánh của cuộn dây, ở tất cả các pha.
-

Với MBA có các thiết bị chuyển mạch ta phải đo ở tất cả các nấc.
Kết quả đo cho ta biết được các đầu phân nhánh đưa ra có đúng hay không.

e) Kiểm tra tỷ số biến
Mục đích: Xác định số vòng quấn của cuộn dây ở tất cả các nấc phân áp. Kết
hợp với các chỉ tiêu khác xác định chạm chập vòng dây. Xác định điện áp cuộn cao
áp và cuộn hạ áp.
f) Kiểm tra tổ nối dây
Tổ nối dây là góc lệch pha giữa điện áp dây (hoặc điện áp pha) cuộn dây bên
cao áp so với điện áp dây (điện áp pha) cuộn dây bên hạ áp cùng tên.
Ký hiệu:
-

Đầu dây cao áp ABC cuối là XYZ.

-

Đầu dây hạ áp abc cuối là xyz.
Tổ đấu dây của MBA là một trong những điều kiện đưa MBA vào vận hành

song song. Để xác định tổ đấu dây có đúng với ký hiệu ghi trên mác máy hay không,
ta có thể dùng thiết bị chuyên dụng TETTEX-2793 để đo hoặc dùng phương pháp
xung một chiều 3 trị số. Việc xác định tổ đấu dây còn làm cơ sở cho việc đấu đúng
sơ đồ bảo vệ MBA.
g) Thí nghiệm dầu cách điện

Nhiệm vụ của dầu trong MBA là cách điện và làm mát. Tiêu chuẩn của dầu
MBA như trong Bảng 1. 1.
Thí nghiệm dầu MBA: để đảm bảo vận hành an toàn của MBA ta phải kiểm tra
chất lượng của dầu thông qua các hạng mục. Đo điện áp phóng điện đánh thủng, đo
góc tổn hao điện môi ở 90oC.


Bảng 1. 1. Bảng tiêu chuẩn của dầu MBA
Hạng mục TN Udl (KV)

Dầu mới trong máy

Dầu đang vận hành

Cấp Điện áp 110 – 220KV

60

55

tg % không quá ở 900C

2.2

7

Trên đây là giới thiệu một số thí nghiệm xác định thông số cơ bản , ngoài ra
còn phải kể đến một số thí nghiệm xác định các thông số khác như:
- Đo điện trở cách điện và tổn hao điện môi sứ đầu ra của MBA có cách điện
giấy dầu.

-

Đo góc tổn hao điện môi phản ánh phẩm chất cách điện của cuộn dây.

-

Thí nghiệm máy biến dòng lắp sẵn ở MBA.

-

Kiểm tra đồ thị vòng bộ điều chỉnh biến áp.

-

Thí nghiệm điện áp xoay chiều tăng cao tần số công nghiệp.
Các phương pháp chẩn đoán lỗi tiềm ẩn
Mối quan tâm chính về các lỗi tiềm ẩn của MBA lực là sự suy giảm phẩm chất

của hệ thống cách điện. Điều này có thể dẫn đến vấn đề là hệ thống cách điện sẽ bị
đánh thủng bởi xung dòng điện (các lực điện động trên cuộn dây) hay quá điện áp.
Chẩn đoán lỗi tiềm ẩn MBA là gắn liền với việc đánh giá các điều kiện cách điện
của các vật liệu cách điện trong MBA. Việc đánh giá có thể được thực hiện một cách
trực tiếp bằng thử cách định hoặc đánh giá gián tiếp qua các phương pháp khác
nhau.
1.2.1. Kiểm tra đánh giá về điều kiện cách điện
Kiểm tra đánh giá về điều kiện cách điện chủ yếu muốn nói tới các kiểm tra
off- line định kỳ, bao gồm việc đo điện trở cách điện (IR), hệ số tổn hao chất điện
môi (DLF), sự phân cực hoá bề mặt (IP) có sử dụng IR bất thường và tần số phân
tán của điện dung, hệ số xoay (TP), điện trở cuộn dây, điện trở cọc tiếp địa (CGR)
và một số kiểm tra khác. Các kiểm tra trên được ứng dụng cho toàn bộ MBA và đó

là sự đo đạc chính với điều kiện cách điện. Chúng có thể cho thấy một số vấn đề về


tình trạng MBA nhưng có thể không tìm được lỗi tiềm ẩn. Các kiểm tra khác về
giấy hay mẫu


bìa cách điện được lấy từ MBA. Những kiểm tra trên bao gồm việc đo đạc độ
polyme hoá (DP) và sức căng (TS). Một số phương pháp mới có liên quan như việc
phân tích mầu sắc của dầu cách điện, đo đạc phổ phân cực bề mặt ISP nhờ sử dụng
điện áp phản hồi (RV) và các kỹ thuật hoá phân tích cũng được sử dụng với cùng
mục đích. Các kỹ thuật kiểm tra mà phải can thiệp vào bên trong MBA là không
thuận lợi bởi vì quá trình lấy mẫu có thể gây nguy hiểm cho tình trạng nguyên vẹn
của hệ thống cách điện, nhưng cũng có thể là cần thiết với những MBA đã quá cũ.
Các phương pháp kiểm định tối ưu nhất cho việc đánh giá sự cách điện của
MBA lực là các dạng on-line (trực tuyến), bao gồm việc giám sát phóng điện một
phần (PD – partial discharge) và phân tích độ hoà tan khí trong. Các kiểm định trực
tuyến này cũng là các phương pháp chính trong chẩn đoán các lỗi tiềm ẩn.
1.2.2. Giám sát trực tuyến sự phóng điện một phần – PD
PD được tạo ra bởi các tình trạng lỗi có liên quan tới độ ẩm, các lỗ hổng trong
các chất cách điện đặc, các phần tử kim loại và các bong bóng khí. Thậm chí có thể
gây ra phá hỏng chất điện môi. Một sự gia tăng đáng kể mức PD và trong hệ số gia
tăng của hoạt động PD có thể cho biết một dấu hiệu sớm về một lỗi tiềm ẩn.
Các phương pháp giám sát PD trực tuyến thường rơi vào hai dạng: Phương
pháp điện và phương pháp âm. Theo như cách sử dụng cảm biến, cả hai dạng trên lại
được phân vào hai dạng nhỏ hơn: giám sát không xâm nhập và giám sát xâm nhập
(xâm nhập ở đây chỉ đến sự can thiệp vào bên trong MBA). Việc giám sát không
xâm nhập sử dụng các cảm biến được gắn ở bên ngoài MBA như là mắc thêm tụ,
các biến dòng tần số cao, đồng hồ gia tốc kiểu áp lực, v.v.
Điều kiện xâm nhập phải đặt các cảm biến PD vào trong MBA do vậy sự can

thiệp này sẽ gây ra nguy hiểm tới các bộ phận trong MBA và tốn kém hơn. Vì các lý
do an toàn, người ta thường sử dụng các cảm biến sợi quang hơn so với các loại cảm
biến khác khi giám sát PD kiểu xâm nhập.
Trong việc giám sát PD dạng điện, dòng điện xung PD thường được đo trực
tiếp thông qua một mạch điện dung hoặc một máy biến dòng tần số cao (HFCT high