Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phóng điện cục bộ để xác định tình trạng cách điện của máy biến áp 110/22KV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÀO VƯƠNG THIỆN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ
ĐỂ XÁC ĐỊNH TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY BIẾN ÁP
110/22KV
RESEARCH ON APPLICATION OF PARTIAL DISCHARGE
TECHNOLOGIES IN DETERMINING THE INSULATION
CONDITION OF 110/22KV POWER TRANSFORMERS.
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202

LUẬN VẪN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2019


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Huỳnh Quốc Việt

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày
................. tháng .... năm ................
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1 .........................................................

2 .........................................................
3 ..............................................................
4 .............................................................
5 .............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi
luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Đào Vương Thiện

MSHV: 1670831

Ngày tháng năm sinh: 03/11/1970

Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ

ĐỂ XÁC ĐỊNH TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY BIẾN ÁP 110/22KV.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tìm hiểu về hiện tuợng phóng điện cục bộ, các phuơng pháp phát hiện phóng điện
cục bộ hiện nay trên thế giới.

-

Giới thiệu các phuơng pháp phát hiện phóng điện cục bộ tại Tổng công ty điện lục
TPHCM, đặc biệt về ứng dụng cho máy biến áp lục.

-

Giới thiệu một thiết bị phát hiện phóng điện cục bộ cho máy biến áp hiện đang sủ
dụng trên thục tế.

-

Phân tích số liệu thu đuợc từ hiện truờng, từ đó đua ra đánh giá cụ thể tình trạng
cách điện của máy biến áp đuợc đo.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/3/2019.
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/8/2019.
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Huỳnh Quốc Việt.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Huỳnh Quốc Việt
TRƯỞNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ


LỜI CÁM ƠN
-------- oOo ------Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Huỳnh Quốc Việt, giảng viên Bộ môn Hệ
thống điện - trường Đại học Bách khoa TPHCM, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em
trong suốt quá trình làm luận văn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường trường Đại học Bách khoa
TPHCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Hệ thống điện nói riêng đã truyền đạt cho em
kiến thức các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều
kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, đã luôn tạo
điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận
văn tốt nghiệp.


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Máy biến áp là thiết bị quan trọng của trạm trung gian, ảnh huởng lớn đến vận hành luới

điện, do đó công tác kiểm tra, phòng ngừa sụ cố máy biến áp rất đuợc quan tâm. Luận văn
này tìm hiểu các công nghệ chẩn đoán, phát hiện PD trên thế giới và khả năng áp dụng tại
Việt Nam. Tù đó, ứng dụng công nghệ đo phóng điện cục bộ thích hợp để đánh giá tình trạng
cách điện đối với máy biến áp lục tại khu vục TP.HCM hiện nay.

Transformers are important equipment of transmission/distribution stations, greatly
affecting the operation of the grid. Therefore, the inspection and prevention of transformer
incidents are of great concerns. This thesis explores the technologies of diagnosis and
detection of PD in the world and its applicability in Vietnam. Since then, applying appropriate
partial discharge detecting technology to assess the insulation status for power transformers
in Ho Chi Minh City area.
Tên luận văn tiếng Việt: Nghiên cứu ứng dụng phóng điện cục bộ để xác định tình trạng
cách điện của máy biến áp 110/22 kv.
Name of thesis in English: Research on application of partial discharge technologies in
determining the insulation condition of 110/22kV power transformers.


LỜI CAM ĐOAN
---------oOo --------Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi duới sụ huớng
dẫn của TS Huỳnh Quốc Việt. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong luận văn này là trung
thục, những số liệu, bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá đuợc tác giả thu thập từ
nhiều nguồn khác nhau, có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình; truờng Đại học
Bách Khoa TPHCM không liên quan đến nhũng vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra
trong quá trình thục hiện (nếu có).


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

MỤC LỤC
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1
8

1.1

Mục tiêu nghiên cứu

8

1.2

Phạm vỉ nghiên cứu

8

1.3

Nội dung nghiên cứu

8

1.4

Phương pháp nghiên cứu:

8

1.5

Nội dung nghiên cứu:

9

1.6

Ỷ nghĩa thực tiễn của đề tài:

9

1.7 Tổng quan về lưới điện do Tổng công ty điện lực TPHCM: (sổ liệu tinh
đến tháng 6-2019):
9
1.8

Đặt vẩn đề nghiên cứu:

11

1.9

Tỉnh cấp thiết của đề tài

11

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỬ NGHIỆM VÀ CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ

MÁY BIẾN ÁP, HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ
13
2.1

Tiêu chuẩn, khối lượng thử nghiêm máy biển áp lực:

13

2.2

Các hạng mục thử nghiêm chinh của máy biển áp lực:

13

2.3

Khái niệm về phỏng điện cục bộ:

14

2.4

Phân loại phỏng điện cục bộ:

16

2.4.1 Phóng điện bên trong vật liệu cách điện:

16

2.4.2 Phỏng điện bề mặt:

16

2.4.3 Phóng điện corona:

16

2.5

Một sổ hình ảnh thực tế

16

2.6

Các hiện tượng vật lỷ kèm theo phỏng điện cục bộ:

17

2.7

Các phương pháp phát hiện PD:

17

2.7.1 Phương pháp đo PD theo tiêu chuẩn IEC 60270 (hình 1.4)

18

2.7.2 Phương pháp đo phỏng điện cục bộ bằng sóng âm (PD Acoustic):

18

2.7.3 Phương pháp đo phỏng điện cục bộ bằng UHF:

18

2.7.4 Phương pháp phân tích khỉ hòa tan trong dầu (DGA):

20

2.7.5 Phương pháp đo giá trị dòng cao tần dùng biến dòng cao tần (HFCT)23
2.8

Phăn loại các phương pháp phát hiện PD:

23

2.9

So sánh các phương pháp phát hiện PD với từng thiết bị cụ thể:

27

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 1

Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

2.10 Nhiễu trong thử nghiêm PD và cách khẳc phục:

28

2.10.1. Nguồn gây nhiễu:

28

2.10.2. Phát hiện nhiễu:

29

2.10.3. Mức nhiễu:

29

2.10.4. Giảm nhiễu:

30

2.11 Các kỹ thuật xử lỷ tín hiệu tương ủng với các loại thiết bị được thử
nghiệm khác nhau:

31

2.12 Các phương pháp phát hiện PD đang được áp dụng tại Tổng công ty

điện lực TPHCM:
32
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ THIẾT BỊ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC
BỘ VỚI MÁY BIẾN ÁP ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN
TPHCM.
34
3.1 Các phương pháp xác định phỏng điện cục bộ trong máy biển áp hiện
đang sử dụng tại Tống công ty điện lực TPHCM:
34
3.2

Ưu, nhược điểm của 3 phương pháp trên:

34

3.2.1 Phương pháp phân tích hàm lượng khi cháy hòa tan trong dầu máy biển
áp:
34
3.2.2 Phương pháp đo giá trị dòng cao tần dùng biển dòng cao tần (HFCT)34
3.2.3 Phương pháp đo phỏng điện cục bộ bằng sóng ăm (PD Acoustic):

35

3.3
Thiết bị chẩn đoán phỏng điện cục bộ đang được sử dụng tại Tổng công
ty điện lực TPHCM
35
3.3.1 Thông sổ kỹ thuật cơ bản:

36

3.3.2 Hình ảnh bên ngoài:

40

3.3.3 Cấu trúc cơ bản:

41

3.3.4 Nguyên lỷ vận hành:

41

3.3.5 Lap đặt cảm biến:

42

3.3.6 Giao diện chương trình ứng với từng chức năng cụ thể của thiết bị: 44
3.3.7 Trình tự kiểm tra chấn đoán máy biến áp đang áp dụng:

52

3.3.8 Tiêu chuấn đánh giá PD theo nhà chế tạo:

56

3.3.9 Các mâu dạng sóng của nhà chế tạo thiết bị giới thiệu

59

3.3.10 Các cơ sở lỷ thuyết và nguyên lỷ hoạt động của thiết bị:

61

CHƯƠNG 4: MỘT SỐ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TRÊN DỮ LIỆU THỬ
NGHIỆM THỰC TẾ TẠI HIỆN TRƯỜNG
4.1

Trường hợp 1:

HVTH: Đào Vương Thiện

73
73
Page 2


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

4.2

Trường hợp 2:

77

4.3

Trường hợp 3:

80

4.4

Trường hợp 4:

82

4.5

Trường hợp 5

85

4.6

Trường hợp 6

88

4.7

Một sổ vị tri hay phát sinh PD trong máy biển áp:

91

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.7

Các nội dung đã thực hiện trong luận văn và các hạn chế:

93
93

5.1.1 Các vẩn đề đã thực hiện trong luận văn:

93

5.1.2 Các vẩn đề hạn chế:

93

5.2

Hướng phát triển của luận văn:

94

5.2.1 về mặt học thuật:

94

5.2.2 về mặt ứng dụng:

94

5.3

Kết luận và kiến nghị:

94

5.3.2 Kết luận:

94

5.3.3 Kiến nghị:

95

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 3


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

DANH MỤC HÌNH ẢNH
•

Hình 2.1 Mô hình điện học của hiện tượng phỏng điện cục bộ........................... 15
Hình 2.2 Các dạng phỏng điện cục bộ ................................................................ 16
Hình 2.3 Một số hình ảnh thực tế của PD trên thiết bị điện ............................... 17
Hình 2.4 Mạch thử PD cơ bản theo IEC 60270 .................................................. 18
Hình 2.5 Cấu tạo cơ bản của cảm biến UHF dạng dĩa ....................................... 19
Hình 2.6 Mạch thử cáp ngầm dùng phương pháp UHF ...................................... 20
Hình 3.1 Bề mặt thiết bị đo .................................................................................. 40

Hình 3.2 Cảm. biến AE và HFCT .... ................................................................... 41
Hình 3.3 Cấu trúc cơ bản của thiết bị thử nghiệm .............................................. 41
Hình 3.4 VỊ trí lap cảm biến điển hình ................................................................ 43
Hình 3.5 Đẩu dây thực tế trên máy ...................................................................... 43
Hình 3.6 VỊ trí lap cảm biến thực tế .................................................................... 44
Hình 3.7 Cửa số chính của chương trình ............................................................ 44
Hình 3.8 Chức năngAuto ..................................................................................... 45
Hình 3.9 Giao diện của chức năng WAVE .......................................................... 46
Hình 3.10 Giao diện phân tỉch dạng sóng ỌNave Analysis) ............................ 47
Hình 3.11 Giao diện phân tỉch pho (Spectrum Analysis) .................................. 48
Hình 3.12 Giao diện Phát hiện tín hiệu (Signal Detection) .............................. 49
Hình 3.13 Chức năng dò tìm vị trí PD (Locatỉol Detection) ............................ 50
Hình 3.14 Biểu đồXung-thời gian (Pulse-Time Graph) ...................................... 51
Hình 3.15 Biểu đồ Xung-pha (Pulse-Phase Graph) ............................................ 52
Hình 3.16 Lưu đồ thực hiện kiểm tra ở bước 1 .................................................. 53
Hình 3.17 Lưu đồ thực hiện kiểm tra ở bước 2 .................................................. 53
Hình 3.18 Dạng tín hiệu AE và HFCT thu được khỉ kiếm tra với máy bình thường
.............................................................................................................................. 54
Hỉnh 3.19 Bước kiểm tra PD bằng AE khỉ phát hiện có tín hiệu HFCT bất thường
.............................................................................................................................. 54
Hỉnh 3.20 Sử dụngAE không phát hiện giả trị bất thường .................................. 55
Hỉnh 3.21 Dạng tín hiệu AE và HFCT thu được khi nhiêu điện từ truyền từ bên
ngoài .................................................................................................................... 55
Hình 3.22 Dạng tín hiệu AE và HFCT thu được khỉ xuất hiện PD trong máy...56
Hình 3.23 Đặc tỉnh dạng sóng PD...................................................................... 59
Hình 3.24 Dạng sóng khi có PD trong máy......................................................... 60
Hỉnh 3.25 Dạng sóng khi có phỏng điện trong cuộn dây ................................... 60
Hỉnh 3.26 Dạng tín hiệu thu được do rung động cơ khỉ ..................................... 60
Hỉnh 3.27 Tín hiệu thu được khi tiếp điểm của OLTC ở điềukiện tốt .............. 61
Hỉnh 3.28 Tín hiệu thu được khi tiếp điểm của OLTC ở điềukiện xấu ............ 61

Hỉnh 3.29 Tín hiệu thu được khi có phỏng điện hồ quang docơ phận lỏng lẻo 61
Hỉnh 3.30 Nguyên lỷ cấu tạo và hoạt động của cảm biến AE ............................. 62
Hình 3.31 Nguyên lý hoạt động của cảm biến HFCT ....................................... 63
Hỉnh 3.32 Tín hiệu điện gãy ra bởi PD tại đầu ra của cảm biến ........................ 64
HVTH: Đào Vương Thiện

Page 4


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

Hình 3.33 Tín hiệu sóng bao từ dạng sóng của tin hiệu gốc ............................... 65
Hình 3.34 Sơ đồ khối đơn giản của 1 bộ phát hiện PD bằng sóng âm thanh ....66
Hình 3.35 Chi tiết khối điều hòa tín hiệu tương tự .............................................. 67
Hình 3.36 Mô hình hỏa mảy biến áp và các vị trí đặt cảm biến âm thanh......... 69
Hình 3.37 Mô hình biểu diễn tọa độ của nguồn phỏng điện cục bộ và các cảm biến
.......................................................................................................................... 69
Hình 4.1 Dạng sóng tất cả cảm biến - trường hợp 1-1 ...................................... 73
Hình 4.2 Dạng sóng của cảm biến AE cỏ giá trị đo lớn nhẩt trường hợp 1-1 ..74
Hình 4.3 Dạng sóng tất cả cảm biến - trường hợp 1-2 ...................................... 75
Hình 4.4 Dạng sóng của cảm biến AE cỏ giá trị đo lớn nhẩt trường hợp 1-2...7 5
Hình 4.5 Dạng sóng tất cả cảm biến - trường hợp 1-3 ...................................... 76
Hình 4.6 Dạng sóng của cảm biến AE cỏ giá trị đo lớn nhẩt trường hợp 1-3 ...76
Hình 4.7 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 2-1 ...................................... 77
Hình 4.8 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 2-1 ...77
Hình 4.9 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 2-2 ...................................... 78
Hình 4.10 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 2-2.78
Hình 4.11 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 2-3 ..................................... 79

Hình 4.12 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 2-3.79
Hình 4.13 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 3-1 ..................................... 80
Hình 4.14 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 3-1.81
Hình 4.15 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 3-2 ..................................... 81
Hình 4.16 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 3-2.82
Hình 4.17 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 4-1 ..................................... 83
Hình 4.18 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 4-1.83
Hình 4.19 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 4-2 ..................................... 84
Hình 4.20 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhất trường hợp 4-2.84
Hình 4.21 Dạng sóng tẩt cả cảm biến - trường hợp 5-1 ..................................... 85
Hình 4.22 Dạng sóng của cảm biến AE có giá trị đo lớn nhẩt trường hợp 5-1.86
Hình 4.23 Dạng sóng tất cả cảm biến - trường hợp 5-2 ..................................... 86
Hỉnh 4.24 Dạng sóng của cảm biến AE có giả trị đo lớn nhất trường hợp 5-2.88
Hình 4.25 Dạng sóng tất cả cảm biến - trường hợp 6-l(lần 1)............................ 89
Hình 4.26 Dạng sóng tất cả cảm biến - trường hợp 6-1 (lần 2) .......................... 90
Hình 4.27 Máy biến áp được rút ruột để sửa chữa ............................................. 91
Hình 4.28 VỊ trỉphát hiện PD trên thân cuộn dây ............................................... 92
Hình 4.29 VỊ trỉphát hiện PD dưới cuộn dây ...................................................... 92
Hỉnh 4.30 VỊ trỉphát hiện tín hiệu AE do lõi thép ghép không sát, bị lệch......... 92
DANH MỤC BẢNG
•

Bảng 2-1: Giả trị khỉ hòa tan tương ủng năm vận hành ...................................... 21
Bảng 2-2: Giả trị khỉ hòa tan tương ủng với dạng tình trạng vận hành bất thường
.............................................................................................................................. 21
Bảng 2-3: Tỉnh chất khiếm khuyết tương ứng với tỉ lệ hàm lượng các cặp khí..22
Bảng 2-4: Tỉnh năng các phương pháp đo khác nhau ........................................ 24
HVTH: Đào Vương Thiện

Page 5

Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật của thiết bị thử PD ................................................. 40
Bảng 3.2 Tiêu chuẩn đảnh giả PD theo nhà chế tạo ........................................... 56

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 6


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
•

- PD: Phóng điện cục bộ.
- TCT: Tổng công ty Điện lực TP.HCM.
- MBA: máy biến áp.
- EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam.
- Công ty LĐCT: Công ty Lưới điện Cao thế.
- GIS: Hệ thống thông tin địa lý/Trạm cách điện khí.
- DGA: Phân tích khí hòa tan.
- HFCT: Biến dòng cao tần.
- AE: Cảm biến âm thanh

- UHF: Tần số siêu cao.

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 7


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Mục tiêu nghiên cứu
-

Tìm hiểu các công nghệ chẩn đoán, phát hiện PD trên thế giới và khả năng
áp dụng tại Việt Nam. Đánh giá và phân tích tình hình ứng dụng công nghệ
đo phóng điện cục bộ đối với máy biến áp lực tại khu vục TP.HCM hiện
nay.

-

ứng dụng công nghệ đo phóng điện cục bộ đối với máy biến áp lục để chẩn
đoán, đánh giá đuợc hiện trạng vận hành thục tế của máy biến áp lục để đề
ra phuơng thức vận hành, kế hoạch sủa chữa, bảo trì hợp lý, từ đó góp phần
ngăn ngừa sụ cố một cách hiệu quả.

-

Dụa trên các kiến thức thu đuợc trong quá trình nghiên cứu để hệ thống hóa

tiêu chuẩn thủ nghiệm, xây dụng các quy trình kiểm tra, chẩn đoán PD phù
hợp với tình hình vận hành thục tế của các máy biến áp do Tổng công ty
quản lý.

1.2 Phạm vỉ nghiên cứu
Đối tuợng chính của nghiên cứu là máy biến áp lục tại các trạm trung gian
220-110/22kV của Tổng công ty Điện lục TP.HCM.
1.3 Nội dung nghiên cứu
-

Tổng quan về hiện trạng vận hành, cung cấp điện của hệ thống trạm 220110/22kV của Tổng công ty Điện lục TP.HCM (hiện trạng vận hành, tình
hình sụ cố trong các năm gần đây).

-

Tìm hiểu về thủ nghiệm chẩn đoán sụ cố MBA, tập trung vào công nghệ đo
phóng điện cục bộ.

-

Tìm hiểu phần mềm phân tích tín hiệu TP500AMD, phân tích một số dữ
liệu phóng điện cục bộ cụ thể thu đuợc từ thục tế hiện truờng.

1.4 Phương pháp nghiền cứu:
-

Phương pháp tổng quan tài liệu.

-

Phương pháp khảo sát và thu thập dữ liệu đo.

-

Phương pháp phân tích và xử lý dữ liệu đo bằng chương trình chuyên
dụng.

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 8


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

1.5 Nội dung nghiên cứu:
-

Tổng quan về hiện trạng vận hành, cung cấp điện của hệ thống trạm 220110/22kV của Tổng công ty Điện lục TP.HCM (hiện trạng vận hành, tình
hình sụ cố trong các năm gần đây).

-

Tìm hiểu về thủ nghiệm chẩn đoán sụ cố MBA, tập trung vào công nghệ đo
phóng điện cục bộ (partial discharge).

-

Tìm hiểu phần mềm phân tích tín hiệu TP500AMD, phân tích một số dữ

liệu phóng điện cục bộ cụ thể thu đuợc từ thục tế hiện truờng.

1.6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Tù kết quả nghiên cứu, đua ra một số đánh giá, kiến nghị:
-

ứng dụng công nghệ này trên thục tế thế nào?

-

Công nghệ này có những mặt hạn chế nào?

1.7 Tổng quan về lưới điện do Tổng công ty điện lực TPHCM: (số liệu
tính đến tháng 6-2019):
-

Nguồn cung cấp: Khu vực TP.HCM nhận nguồn cung cấp từ 04 trạm trung
gian 500/220/1 lOkV (Phú Lâm, Nhà Bè, Tân Định, cầu Bông) và 05 trạm
trung gian 220/1 lOkV (Bình Chánh, Thủ Đức, Cát Lái, Tao Đàn, Hóc Môn)
do Công ty Truyền tải điện 4 quản lý, 05 trạm trung gian 220/1 lOkV Bình
Tân, Hiệp Bình Phước, Củ Chi 2, Khu công nghệ cao, Quận 8 do Công ty
Lưới điện cao thế TP.HCM (LĐCT) quản lý với tổng công suất 2500
MVA.

-

Lưới truyền tải: do Công ty LĐCT TPHCM quản lý bao gồm 99,811 km
đường dây 220kV; l,092km cáp ngầm 220kV; 653,69 km đường dây llOkV;
86,29 km cáp ngầm llOkV cung cấp cho 55 trạm biến áp 1 lOkV với tổng
dung lượng MBT lắp đặt là 6592 MVA.

-

Sản lượng điện nhận: trong tháng 06 đạt 2.304 triệu kWh, tăng 8,29% so
với cùng kỳ (2.127 triệu kWh). Lũy kế năm 2019 (06 tháng) của Công ty
đạt 13,270 triệu kWh (bình quân 73 triệu kWh/ngày), tăng 8,59% so với
cùng kỳ năm 2018 (12.221 triệu kWh). Sản lượng điện thương phẩm: trong
tháng 06 đạt 2.291 triệu kWh, tăng 8,5% so với cùng kỳ (2.111 triệu kWh).

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 9


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

Lũy kế năm 2019 của Công ty đạt 13.213 triệu kWh, đạt 50,43% kế hoạch
Tổng Công ty giao năm 2019 (26.200 triệu kWh), tăng 8,59% so với cùng
kỳ 2018 (12.168 triệu kWh).
-

Tình hình vận hành đường dây: Tính đến thời điểm hiện tại, số đường dây,
nhánh rẽ 220-1 lOkV đang vận hành là 128 đường dây (10 đường dây
220kV và 118 đường dây llOkV). Tình hình vận hành chung trong 06 tháng
năm 2019: 00/128 đường dây vận hành trên 100% Iđm; 14/128 đường dây
vận hành từ 80-100% Iđm; 66/128 đường dây vận hành tải từ 40-79% Iđm
và 48/128 đường dây vận hành dưới 40% Iđm.

-

Tình hình vận hành trạm biến áp: Tính đến thời điểm hiện tại, tổng số MBA
220-1 lOkV đang vận hành trên lưới là 126 MBA (08 MBA 220kV và 118
MBA HOkV). Tình hình vận hành tháng 06/2019: 00/126 MBA vận hành
trên 100% Iđm; 40/126 MBA vận hành từ 80- 100% Iđm; 60/126 MBA vận
hành tải từ 40-79% Iđm và 26/126 MBA vận hành dưới 40% Iđm.

-

Tình hình nhân sự thực hiện công tác kiểm tra, chẩn đoán phóng điện cục
bộ: Tính đến thời điểm tháng 6/2019, tổ kiểm tra, chẩn đoán PD MBA thuộc
Công ty Lưới điện Cao thế - Tổng công ty điện lực TPHCM chỉ có 5 thành
viên, trong đó có 4 thành viên trực tiếp công tác tại hiện trường.

-

Tình hình thiết bị thực hiện công tác chẩn đoán phóng điện cục bộ: Tổ công
tác hiện đang quản lý 02 máy thử PD (01 máy dùng cho kiểm tra tủ máy cắt
hợp bộ 24kV, 01 máy dùng cho máy biến áp, cả 02 máy có thời gian sử
dụng khoảng 5 năm ) và 01 bộ phân tích khí hòa tan trong dầu.
1.8 Đặt vấn đề nghiên cứu:
Hiện nay, lưới điện khu vực TP.HCM đang được cải tạo nâng cấp đồng bộ

trên tất cả các cấp điện áp, từ đường dây đến các trạm biến áp, trong đó các trạm
biến áp trung gian được áp dụng các công nghệ như GIS, SCADA, trạm không
người trực... Bên cạnh đó, công tác quản lý, kiểm tra, bảo trì sửa chữa vận hành
thiết bị trong trạm cũng từng bước cải thiện, góp phần quan trọng trong vận hành
an toàn và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của Tổng công ty.
Đối với trang thiết bị trong trạm, máy biến áp được ví như trái tim của trạm

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 10


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

trung gian, có chi phí đầu tư lớn và đóng vai trò quan trọng trong vận hành lưới
điện. Sự cố máy biến áp đòi hỏi thời gian xử lý dài, gây thiệt hại lớn về kinh tế và
ảnh hưởng đến phương thức vận hành lưới điện, do đó công tác kiểm tra, phòng
ngừa sự cố máy biến áp rất được quan tâm.
Ngoài việc kiểm tra được thực hiện thông qua các thử nghiệm định kỳ, thử
nghiệm sau sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng.. .bằng các phương pháp truyền thống thì
các công nghệ thử nghiệm chẩn đoán cũng đang được áp dụng rộng rãi và cho thấy
một số hiệu quả nhất định, trong đó có thể kể đến công nghệ đo phóng điện cục bộ
để dự đoán khả năng sự cố hoặc khoanh vùng sự cố trong máy biến áp. Từ các kết
quả đo ta có thể đưa ra các đánh giá về tình hình vận hành máy biến áp cũng như
lập kế hoạch bảo trì, thay thế nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
1.9 Tính cấp thiết của đề tài
Với việc Tổng Công ty Điện lực TP. HCM là đơn vị đầu tiên trong Tập đoàn
điện lực Việt Nam (EVN) thực hiện mô hình trạm không người trực, việc kiểm tra
và giám sát tình trạng cách điện, phát nhiệt, phóng điện cục bộ trong MBA trong
điều kiện thường xuyên không có người vận hành là vô cùng cần thiết.
Tại EVN, việc quản lý và đánh giá chất lượng MBA đang vận hành trên hệ
thống vẫn chỉ quy định áp dụng theo các thông số, hạng mục thí nghiệm sau lắp đặt
hay sau đại tu, cũng như thí nghiệm định kỳ cho MBA. Tuy nhiên, nếu theo các
hạng mục quy định, cũng khó phát hiện được các nguy cơ tiềm ẩn gây ra sự cố, vì
khi các số liệu đo vượt ngưỡng cho phép thì MBA đó đã có vấn đề hư hỏng tương

đối nặng và chỉ có cách tách vận hành để đại tu, sửa chữa; dẫn đến mất nhiều thời
gian xử lý, thay đổi phương thức vận hành lưới điện.
Bên cạnh đó, đo phóng điện cục bộ là phương pháp thử nghiệm không phá
hủy, không làm xấu đi tình trạng cách điện của thiết bị và có thể thực hiện trên thiết
bị đang vận hành, từ đó có thể chẩn đoán sớm nguy cơ và phạm vi xảy ra sự cố, đưa
ra các cảnh báo và phương hướng xử lý chủ động, kịp thời.
Hiện nay, Tổng Công ty Điện lực TP. HCM đang áp dụng công nghệ đo
phóng điện cục bộ cho các máy biến áp lực tại các trạm đang quản lý, tuy nhiên kết
quả phân tích chính xác dạng nguy cơ và vị trí sự cố phụ thuộc rất nhiều vào kinh
HVTH: Đào Vương Thiện

Page 11


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

nghiệm và khả năng phân tích của các chuyên gia, nhân viên kỹ thuật thực hiện.
Bên cạnh đó, một số nhiễu tín hiệu trong điều kiện lưới điện đang vận hành cũng
làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích.

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 12


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỬ NGHIÊM VÀ CHẨN ĐOÁN
Sự CỐ MÁY BIẾN ÁP, HIỆN TƯỢNG PHONG ĐIỆN cục Bộ
2.1 Tiêu chuẩn, khối lượng thử nghiệm máy biến áp lực:
Các máy biến áp điện lực phải được thử nghiệm để xác định chất lượng thiết bị trong
quá trình chế tạo, khi xuất xưởng, hay trong vận hành hàng năm. Công tác thử nghiệm
nhằm mục đích giám sát chất lượng sản xuất và chất lượng vận hành của thiết bị nhằm
giảm xác suất sự cố cũng như tiến hành các kế hoạch bảo dưỡng dự phòng, sửa chữa. Khối
lượng các hạng mục, tiêu chuẩn và thời gian thử nghiệm máy biến áp tùy thuộc vào nhiều
yếu tố như điện áp và dung lượng định mức của máy biến áp, điều kiện làm việc của máy
biến áp, tầm quan trọng của máy biến áp...
2.2 Các hạng mục thử nghiệm chính của máy biến áp lực:
1. Kiểm tra tình trạng bên ngoài
2. Đo điện trở cách điện.
3. Xác định tang góc tổn hao điện môi (tgỗ)
4. Thử nghiệm chịu điện áp một chiều tăng cao và xác định dòng điện rò.
5. Thử nghiệm chịu điện áp xoay chiều tăng cao tần số công nghiệp.
6. Thử nghiệm chịu điện áp xung thao tác.
7. Thử nghiệm chịu điện áp xung sét tiêu chuẩn.
8. Thử nghiệm phóng điện cục bộ.
9. Thử nghiệm chịu điện áp quá áp cảm ứng tần số cao.
10. Thử nghiệm xác định chất lượng dầu cách điện :
11. Thử nghiệm xác định tổ đấu dây.
12. Thử nghiệm xác định tỉ số biến áp.
13. Thử nghiệm không tải.
Trong đó các thử nghiệm quan trọng của máy biến áp đều là các thử nghiệm trên
cách điện (từ 2 đến 10), tuy nhiên phần lớn các thử nghiệm đã nêu đểu phải cắt điện máy
biến áp mới thực hiện được, chỉ có các thử nghiệm phóng điện cục bộ và xác định chất
lượng dầu cách điện là những thử nghiệm chẩn đoán không phá hủy có thể thực hiện khi
máy biến áp đang vận hành, rất thuận tiện để phát hiện sớm hiện tượng phóng điện cục bộ

trước khi chất lượng cách điện bị suy giảm nặng dẫn đến phóng điện hoàn toàn và gây nên
HVTH: Đào Vương Thiện

Page 13


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

sự cố mất điện.
2.3 Khái niệm về phóng điện cục bộ:
Phóng điện cục bộ (Partial Discharge) là hiện tượng phóng điện xảy ra trong và trên
bề mặt chất cách điện tại các vị trí khiếm khuyết (nứt, gãy), tại bề mặt ranh giới giữa chất
cách điện và vật dẫn điện trong điện môi rắn và lỏng, những bọt khí nằm trong điện môi
lỏng. Phóng điện cục bộ cũng có thể xuất hiện dọc theo ranh giới giữa những vật liệu cách
điện khác nhau do điện trường phân bố không đều trong chất cách điện và khi cường độ
điện trường tại các vị trí này đạt tới một giá trị nhất định.
Xét về mô hình điện có thể hình dung đơn giản như sau: khi đặt vật liệu cách điện
vào trong một điện trường, phần cách điện yếu là nơi tạo ra một điện trường tập trung cao
hơn những vùng khác giống như điện trường ở 2 bản cực của một tụ điện hay như khe hở
giữa 2 điện cực. Khi điện trường này vượt quá giá trị tới hạn nào đó thì xảy ra phóng điện
giống như sự đánh thủng tụ điện do quá điện áp. Sự phóng điện này gọi là phóng điện cục
bộ. Hiện tượng này xảy ra rất nhanh và gây ra các xung dòng điện có tần số cao gây ra
nhiễu cao tần cho nguồn cung cấp. Nhưng do điện áp nguồn có cường độ lớn hơn nhiều so
với điện áp phóng điện này cho nên sự phóng điện này thông thường bị dập tắt rất nhanh
(khi phóng điện thì lỗ thủng bị phá huỷ trở nên dẫn điện, khi điện trường tại đây bị triệt
tiêu thì lỗ hổng lại tái xuất hiện), khi cường độ điện trường tiếp tục tăng lên đến một mức
nào đó thì lại xuất hiện phóng điện cục bộ tiếp theo. Sự phóng điện này lặp đi lặp lại trong
vật liệu cách điện.

I

n

Hình 2.1 Mô hình điện học của hiện tượng phóng điện cục bộ

Hiện tượng phóng điện cục bộ được mô tả một cách đơn giản bằng mạch tương
đương như hình vẽ 2.1: a là điện dung của toàn bộ khối vật liệu cách điện, c là điện dung
của lỗ bọt khí (hay chỗ khiếm khuyết cách điện) và b là điện dung của vật liệu cách điện
nối nối tiếp với c. Khi điện áp Vc tăng đủ lớn đến mức tới hạn, lập tức có sự phóng điện
HVTH: Đào Vương Thiện

Page 14


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

trong bọt khí, tương tự trường hợp c phóng điện và điện áp dọc theo bọt khí triệt tiêu trong
khoảng thời gian rất ngắn (từ 1 đến 1000 ns). Quan hệ giữa biên độ phóng điện hay năng
lượng phóng điện toàn phần q và điện áp Uc như sau:
Q = b X Uc
Sự phóng điện này tạo ra một xung dòng điện và gây ra thành phần điện áp biến đổi
nhanh. Sự thay đổi này có thể đo được bằng bộ đo điện áp kiểu điện dung (capacitive
voltage divider) và máy biến áp xung.
Mặc dù phóng điện cục bộ chỉ diễn ra trong một pham vị hẹp (cục bộ) với một cường
độ yếu, nhưng khi đã phát sinh sẽ tiếp tục phát triển và có thể dẫn tới phá hủy môi trường
cách điện.

-

Có sự bắn phá do các ion trong vật liệu cách điện gây ra phát nhiệt cục bộ có thể
dẫn đến sự thay đổi và suy giảm đặc tính hoá học của vật liệu cách điện, tăng
tốc độ già hoá của vật liệu. Trong trường hợp xấu, điểm phóng điện cục bộ lan
rộng dẫn đến phá huỷ dần vật liệu cách điện theo thời gian.

-

Phóng điện cục bộ gây ra điện trường cao quanh vùng phóng điện có thể dẫn
đến phóng điện thứ phát (do tạo ra môi trường dẫn điện xung quanh chỗ phóng
điện làm suy yếu tính chất cách điện của điện môi -

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 15


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

hiện tượng cây điện). Hiện tượng này cũng làm xấu các đặc tính điện của vật
liệu cách điện và làm tăng tổn hao, tăng nhiệt độ, giảm tuổi thọ của thiết bị.
2.4 Phân loại phóng điện cục bộ:
2.4.1 Phóng điện bên trong vật liệu cách điện:
Nguyên nhân phần lớn do lỗi vật liệu cách điện (các vết nứt, bọt khí) xảy ra trong
quá trình sản xuất (chất liệu lẫn tạp chất) hoặc sai sót trong quá trình thi công (vệ sinh
không tốt, thao tác không đúng kỹ thuật); hiện tượng phóng điện này có thể xảy ra mọi
dạng cách điện: thể rắn (lớp XLPE của cáp ngầm, vỏ epoxy của thiết bị, giấy cách điện

máy biến áp...), thể lỏng (dầu máy biến áp), thể khí (khí SF6 trong thiết bị GIS).
2.4.2 Phóng điện bề mặt:
Xảy ra trên bề mặt cách điện, nguyên nhân phần lớn do thời tiết, môi trường vận
hành thiết bị (khí hậu oi nóng, độ ẩm cao, hoặc ở vùng biển); do thi công sai (tác động lực
lớn lên bề mặt cách điện, vệ sinh kém...) thường thấy ở thiết bị như sứ, đầu cáp, giá đỡ
cách điện; ngoài ra còn có thể do tiếp xúc xấu.
2.4.3 Phóng điện corona:
Còn gọi là phóng điện vầng quang, do hiện tượng ion hóa vùng không khí bên ngoài
vật liệu cách điện khi thiết bị vận hành với điện áp cao

(a)

(b)

(0

(d)

Hình 2.2 Các dạng phóng điện cục bộ

2.5 Một số hình ảnh thực tế

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 16


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

Hình 2.3 Một sổ hình ảnh thực tế của PD trên thiết bị điện

2.6 Các hiện tượng vật lý kèm theo phóng điện cục bộ:
Các hiện tượng thứ phát đi theo hiện tượng phóng điện cục bộ bao gồm hiên tượng
phát sáng, phát âm thanh, sinh ra dòng điện cao tần, sóng điện từ, sổng vô tuyến tần số
radio, tần số siêu cao và tác dụng hỏa học với cách điện lỏng (dầu).
2.7 Các phương pháp phát hiện PD:
Dựa trên các hiện tượng thứ phát, các phương pháp đo PD được phát triển và được
phân chia thành các phương pháp truyền thống và phi truyền thống, bao gồm:
- Phương pháp truyền thống: Đo các xung dòng theo tiêu chuẩn IEC 60270 băng
thông 100 -5- 500 kHz đùng để phát hiện, định lượng, theo dõi xu hướng phát triển
PD. Tuy nhiên, thường thì rất khó thực hiện đo dòng trực tiếp khi làm thử nghiệm
tại hiện trường, do đổ trong thực tế khi đo tại hiện trường thường dùng các phương
pháp phỉ truyền thống.
- Phương pháp phi truyền thống: dựa trên các đại lượng thứ phát đi theo hiện tượng
PD: đo lường sóng điện từ siêu cao tần - UHF; sóng âm thanh (Acoustic Emission).

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 17


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

2.7.1 Phương pháp đo PD theo tiêu chuẩn IEC 60270 (hình 1.4)
- Đo các xung dòng xuất hiện trong quá trình phóng điện cục bộ.
- Các xung dòng phóng điện cục bộ nói trên trong MBA và các thiết bị điện khác có

chu kỳ nhỏ hơn 1 ps. Tín hiệu PD được thu thông qua Bushing tap hoặc coupling
capacitor.
- Phương pháp này đo điện tích biểu kiến với giá trị được xác định bằng pC.
High Voltage Source

Hình 2.4 Mạch thử PD cơ bản theo IEC 60270

2.7.2 Phương pháp đo phóng điện cục bộ bằng sóng âm (PD Acoustic):
Hiện tượng phóng điện cục bộ sinh ra các sóng âm với biên độ rất bé và tần số cao.
Các sóng âm đó sẽ truyền qua các vật liệu cách điện (rắn, lỏng) tới vỏ thiết bị rồi đến các
cảm biến được đặt bên ngoài từ đó có thể xác định được hiện tượng phóng điện cục bộ.
Bằng việc di chuyển vị trí các cảm biến kết nối với máy định vị PD Acoustic, có thể
định vị được tương đối chính xác các điểm phát sinh phóng điện cục bộ bên trong thiết bị
điện. Phương pháp này sẽ được đế cập rõ hơn ở phần sau.
2.7.3 Phương pháp đo phóng điện cục bộ bằng UHF:
Hiện tượng phóng điện cục bộ cũng sinh ra các sóng siêu cao tần (UHF); các xung
PD xuất hiện rất nhanh, với thời gian tăng thậm chí dưới 1 nano giây, do đó, chúng có thể
phát ra sóng điện từ có phổ tần số đến 1 GHz hoặc cao hơn.

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 18


Luận văn thạc sĩ

CBHD: TS. Huỳnh Quốc Việt

Khi có phóng điện bên trong khoang GIS hoặc trong máy biến áp, các xung có thời lượng
lên tới 1 ILLS.

Mặc dù các cảm biến UHF đo PD bằng sóng vô tuyến, chúng thường được dùng
trong phạm vi gần, vì công suất sóng điện từ của tín hiệu PD là không đáng kể. Cảm biến
UHF có thể được phân loại là bộ phận kết nối bên trong hoặc bên ngoài, tùy theo việc
chúng được gắn bên trong hay bên ngoài thiết bị cao áp. Các cảm biến UHF bên trong
thường được gắn trong quá trình lắp ráp vỏ của các khoang GIS, đôi khi được lắp trong
các máy biến áp hoặc cũng có thể được gắn kèm trong các phụ kiện cáp. Các cảm biến bên
ngoài bao gồm các bộ phận kết nối di động được lắp trong các ngăn kiểm tra hoặc trong
các khung kim loại, vỏ các thiết bị cao áp như GIS, thiết bị đóng cắt hoặc động cơ. Các
cảm biến bên ngoài cũng có thể được ghép nối với vỏ cáp lực và trên các phụ kiện của
chúng. Đối với máy biến áp, sử dụng cảm biến siêu cao tần (cảm biến UHF) gắn vào van
xả dầu của MBA để lấy tín hiệu PD, kèm theo một bộ kích hoạt (trigger) trong quá trình
đo; phương pháp này đo độ lớn phóng điện cục bộ với giá trị được xác định bằng mV.
Các cảm biến UHF phổ biến nhất cho ứng dụng này là ăng ten dạng đĩa, thể hiện
khả năng chống nhiễu đối với môi trường tiếng ồn vì nó có tính định hướng cao và chỉ đo
được sóng điện từ truyền theo một hướng. Đây là một lợi thế với các phép đo PD (hình
2.5).

Ground plate

Hình 2.5 Cấu tạo cơ bản của cảm biến UHF dạng đĩa

Tổn hao của các xung PD phụ thuộc vào môi trường cách điện, ví dụ, trong trường
hợp của một hệ thống GIS độ suy giảm có thể là 2 dB/m. Tuy

HVTH: Đào Vương Thiện

Page 19