Nghiên cứu xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ của máy biến áp lực trên lưới điện phân phối Tp. Hồ Chí Minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.09 MB, 101 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN DIỆP ĐĂNG KHOA
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHÍ, CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ
TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH VÀ TUỔI THỌ CỦA MÁY BIẾN
ÁP LỰC TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP.HCM
Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số
: 60520202
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. Phạm Đình Anh Khôi
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Huỳnh Quốc Việt
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Đặng Mạnh Cường
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 31 tháng
8 năm 2019
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận vãn thạc sĩ)
1. Chủ tịch: TS. Lê Kỷ
2. Phản biện 1: TS. Huỳnh Quốc Việt
3. Phản biện 2: TS. Đặng Mạnh Cường
4. ủy viên: PGS. TS. Ngô Cao Cường
5. Thư ký: TS. Huỳnh Quang Minh
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
Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Diệp Đăng Khoa .................................. MSHV: 1670807
Ngày, tháng, năm sinh: 18/11/1979 ........................................... Nơi sinh: Gia Lai
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện ....................................................... Mã số: 60520202
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHÍ, CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ TÌNH
TRẠNG VẬN HÀNH VÀ TUỔI THỌ CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC TRÊN LƯỚI ĐIỆN
PHẦN PHỐI
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-
Nghiên cứu, thu thập dữ liệu vận hành, bảo trì của các máy biến áp lực trên lưới điện phân
phối thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM.
-
Tính toán, phân tích số liệu thu thập được.
-
Xác định Chỉ số tình trạng cho MBA.
-
Đánh giá khả năng ứng dụng của đề tài.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 08/04/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/7/2019
V.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Phạm Đình Anh Khôi
Tp. HCM, ngày tháng năm 2019
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
Phạm Đình Anh Khôi
TRƯỞNG KHOA
(Họ tên và chữ ký)
i
Lời cám ơn
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến giảng viên huớng dẫn PGS. TS. Phạm
Đình Anh Khôi. Xin cám ơn thầy đã tận tình giúp đỡ, cung cấp nhiều tài liệu và kinh nghiệm
quý báu giúp tôi hoàn thành luận vãn này.
Xin cám ơn tập thể thầy cô bộ môn Hệ Thống Điện, khoa Điện-Điện Tủ đã truyền đạt những
bài học quý giá trong những năm tháng học Đại Học và Cao học để học viên có nền tảng kiến
thức quý giá thục hiện luận văn.
Xin cám ơn Ban Giám Đốc và bạn bè đồng nghiệp Ban Quản lý dụ án luới điện phân phối
TP.HCM đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thục hiện luận
văn.
Xin cám ơn Ban Giám đốc Công ty Luới điện Cao thế TP.HCM, Ban Giám đốc Công ty Thí
nghiệm điện lục TP.HCM và đặc biệt xin gủi lời cám ơn đến Anh Nguyễn Vinh Phan - Phó
Giám đốc Công ty Luới điện Cao thế TP.HCM, Anh Võ Hoàng Nhân, Anh Võ Hoàng Anh
Tuấn thuộc Công ty Luới điện Cao thế TP.HCM, Anh Nguyễn Văn Tú, Em Hồ Bảo Huy thuộc
Công ty Thí nghiệm điện lục TP.HCM, Em Nguyễn Sĩ Huy Cuờng thuộc Công ty Thí nghiệm
điện miền Nam đã hỗ trợ tận tình trong việc cung cấp số liệu, tài liệu để tôi có thể hoàn thành
luận vãn này.
Xin cám ơn gia đình và những nguời thân đã luôn bên cạnh, tạo nhiều điều kiện cho tôi trong
suốt quá trình học tập.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019
Người thực hiện
Nguyễn Diệp Đăng Khoa
ii
Tóm tắt luận văn
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn tập trung nghiên cứu xây dụng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi
thọ của máy biến áp lục 110kV trên luới điện phân phối TP.HCM dụa trên kinh nghiệm của
các chuyên gia quốc tế và phuơng pháp logic mờ (đề xuất).
Chỉ số tình trạng của máy biến áp đuợc tính toán dụa trên các số liệu trong quá trình vận hành
nhu lịch sủ tải, phân tích khí hòa tan trong dầu, hệ số tổn hao điện môi, bộ chuyển nấc, thủ
nghiệm phóng điện cục bộ... thu thập tại các máy biến áp 1 lOkV do Công ty Luới điện Cao
thế TP.HCM quản lý. Tình trạng dữ liệu thu thập thục tế một số chỉ tiêu đầy đủ, bên cạnh đó
cũng có một vài chỉ tiêu còn chua đầy đủ hoặc không có.
Kết quả đề tài xác định đuợc chỉ số đánh giá tình trạng vận hành của máy biến áp trên luới
điện TP.HCM. Bảng tổng hợp chỉ số tình trạng giúp EVNHCMC chủ động trong việc lên kế
hoạch vận hành, bảo trì máy biến áp qua đó giúp tối uu hóa chi phí quản lý, bảo trì và tận dụng
hiệu quả nguồn nhân lục vận hành luới điện.
iii
Abstract
ABSTRACT
This thesis focuses on the determination of health index and life-time of power
transformers in the 110kV distribution network of Ho Chi Minh City by mean of an
international experts’s experience and a proposed fuzzy-logic method.
The Transformer’s Health Indexes are calculated based on using readily available data
including dissolved gas analysis (DGA), oil quality, power factor, and other parameters
such as on load tap changer, load history, maintenance work orders, partial discharge,
etc... The data were collected from liokv power transformers managed by the High
Voltage Power Grid Company of HCMC. The data however were not fully for the
research.
The outcome of this thesis is the total health index of investigated power transformers.
This helps the HCMC Power Corporation active in operation planning and equipment
maintenance from now.
4
Lời cam đoan
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận vãn này là công trình của bản thân. Các số liệu xác thục
và tài liệu trích dẫn tuân thủ theo quy định và có nguồn gốc rõ ràng.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019
Người thực hiện
Nguyễn Diệp Đăng Khoa
V
Mục lục
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VÀN THẠC SĨ ............................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................. iii
ABSTRACT ................................................................................................................ iv
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... V
MỤC LỤC................................................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN ..................................................... X
DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN ..................................................... xii
CHỮ VIẾT TÁT TRONG LUẬN VĂN ................................................................... xiii
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................. 1
GIỚI THỆU ĐỀ TÀI .................................................................................................... 1
1.1
Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài .................................................................... 3
1.2.1
Mục tiêu .......................................................................................................... 3
1.2.1.1
Mục tiêu tổng quát....................................................................................... 3
1.2.1.2
Mục tiêu cụ thể ............................................................................................ 3
1.2.2
Nhiệm vụ ....................................................................................................... 3
1.3
Tầm quan trọng của đề tài............................................................................... 4
1.4
Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 4
1.5
Huớng tiếp cận đề tài ...................................................................................... 5
1.6
Tình hình thục hiện - nghiên cứu trong và ngoài nuớc ................................... 6
1.6.1
Tình hình nghiên cứu trong nuớc .................................................................... 6
1.6.2
Tình hình nghiên cứu quốc tế ......................................................................... 7
CHƯƠNG II ................................................................................................................. 9
CƠ SỞ DỮ LIỆU - YÊU CẦU, HIỆN TRẠNG DỮ LIỆU VÀ PHẦN TÍCH ĐÁNH
GIÁ............................................................................................................................... 9
2.1
Yêu cầu về dữ liệu cần thu thập ...................................................................... 9
2.2
Tình hình thu thập dữ liệu ............................................................................. 10
2.2.1
Phân tích khí hòa tan trong dầu..................................................................... 11
2.2.2
Chất lượng dầu cách điện.............................................................................13
vi
Mục lục
2.2.3
Điện trở cách điện lõi thép - đất ...................................................................18
2.2.4
Độ lệch điện trở cuộn dây ............................................................................19
2.2.5
Điện kháng rò ...............................................................................................20
2.2.6
Phân tích đáp ứng tần số quét ......................................................................20
2.2.7
Phân tích đáp ứng điện môi .........................................................................20
2.2.8
Giải tích hàm lượng Furan ...........................................................................20
2.2.9
Dữ liệu bảo trì ..............................................................................................21
2.2.10
Chất lượng dầu bộ điều áp .........................................................................21
2.2.11
Hệ số tổn hao điện môi (tanỗ) ......................................................................23
2.2.12
Lịch sử tải .................................................................................................26
2.2.13
Phóng điện cục bộ .....................................................................................28
2.3
Phân tích và đánh giá dữ liệu .......................................................................30
2.3.1
Phân tích khí hòa tan trong dầu....................................................................33
2.3.1.1
Cơ sở lý thuyết ...........................................................................................33
2.3.1.2 Phân tích và đánh giá dữ liệu .........................................................................35
2.3.1.3 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia [3] ..............................37
2.3.2
Chất lượng dầu cách điện............................................................................39
2.3.2.1
Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................39
2.3.2.2
Phân tích và đánh giá dữ liệu .....................................................................40
2.3.2.3
Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên
2.3.3
gia ......................41
Điện trở cuộn dây .........................................................................................42
2.3.3.1
Phân tích và đánh giá dữ liệu .....................................................................42
2.3.3.2
Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên
2.3.4
2.3.4.1
gia ......................42
Bộ điều áp ....................................................................................................42
Cơ sở lý thuyết ...........................................................................................42
2.3.4.2 Phân tích và đánh giá dữ liệu .........................................................................43
2.3.4.3 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia ....................................44
2.3.5
Hệ số tổn hao điện môi (tanỗ) ......................................................................44
2.3.5.1
Phân tích và đánh giá dữ liệu .....................................................................44
2.3.5.2
Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia ............................... 44
2.3.6
2.3.6.1
Lịch sử tải (Load History)............................................................................. 45
Phân tích và đánh giá dữ liệu..................................................................... 45
vii
Mục lục
2.3.6.2 Phương pháp xếp hạng theo kinh nghiệm chuyên gia ...................................46
Phóng điện cục bộ (Partial Discharge) ......................................................... 47
2.3.7
2.3.7.1
Cơ sở lý thuyết........................................................................................... 47
2.3.7.2
Phân tích và đánh giá dữ liệu..................................................................... 50
2.4 Nghiên cứu tiêu chí về dữ liệu, tiêu chuẩn đánh giá và phương pháp xác định chỉ số
tình trạng cho MBA ................................................................................................... 51
2.4.1
Tiêu chí đánh giá dữ liệu .............................................................................. 51
2.4.2
Tiêu chí về tiêu chuẩn đánh
2.4.3
Tiêu chí về phương pháp đánh giá ................................................................ 53
2.4.3.1
giá ............................................................... 52
Phương pháp theo kinh nghiệm chuyên gia [2], [3] .................................. 53
2.4.3.2 Phương pháp logic mờ ..................................................................................56
CHƯƠNG III .............................................................................................................61
CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP... 61
Phương pháp tính toán định lượng theo kinh nghiệm chuyên gia [2], [3]
............ 7. ...........................................................................................
3.1
61
Tính toán chỉ số HI thành phần (HIF)........................................................... 61
3.1.1
3.1.1.1
Tính toán xếp hạng khí hòa tan trong dầu (DGA) ..................................... 61
3.1.1.2
Tính toán xếp hạng chất lượng dầu (OQ) .................................................. 64
3.1.1.3
Tính toán xếp hạng độ lệch điện trở cuộn dây........................................... 67
3.1.1.4
Tính toán xếp hạng chất lượng dầu OLTC ................................................ 69
3.1.1.5
Tính toán xếp hạng hệ số tổn hao điện môi (PF/DF/tandelta) ...................72
3.1.1.6
Tính toán xếp hạng lịch sử tải (LF) ........................................................... 74
3.1.1.7
Tính toán xếp hạng phóng điện cục bộ (PD) ............................................. 78
3.1.2
3.2
Xác định chỉ số tình trạng cho MBA (HI) .................................................... 79
Phương pháp logic mờ .....................................................................................81
CHƯƠNG IV .............................................................................................................86
TÔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................... 86
4.1
Tổng kết đề tài .............................................................................................. 86
4.1.1
Yêu cầu và đề xuất ....................................................................................... 86
4.1.2
gia
Kết quả đánh giá theo phuơng pháp dụa trên kinh nghiệm của chuyên
...................................................................................................................... 86
4.1.3
Kết quả theo phuơng pháp logic mờ ............................................................. 86
viii
Mục lục
4.1.4
So sánh kết quả giữa 2 phương pháp ............................................................ 87
4.1.5
Thực trạng và kiến nghị................................................................................ 87
4.1.5.1
Thực trạng dữ liệu và luu trữ tại EVNHCMC .......................................... 87
4.1.5.2
Một số kiến nghị đối với EVNHCMC ...................................................... 88
4.2
Hướng phát triển ......................................................................................... 89
4.3
Khả năng ứng dụng thục tế........................................................................... 90
Tài liệu tham khảo chính ............................................................................................ 91
CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ................................................................................... 94
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ........................................................................................ 95
ix
Danh mục các bảng trong luận văn
DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
Bảng 2.1- Danh sách 115 MBA dự kiến thu thập dữ liệu
Bảng 2.2 - Dữ liệu điển hình thu thập đuợc về chỉ tiêu DGA
Bảng 2.3 - Chỉ tiêu chất luợng dầu mới (chua sủ dụng) [6]
Bảng 2.4 - Chỉ tiêu chất luợng dầu đang vận hành [1], [2], [3], [6]
Bảng 2.5 - Dữ liệu điển hình thu thập đuợc về chất luợng dầu
Bảng 2.6 - Bảng dữ liệu điển hình về thủ nghiệm điện trử cuộn dây
Bảng 2.7 - Chỉ tiêu chất luọng dầu bộ điều áp (OLTC) [1], [2], [3], [6]
Bảng 2.8 - Dũ liệu điển hình về chỉ tiêu chất luợng dầu OLTC
Bảng 2.9 - Dữ liệu điển hình thu thập đuợc về hệ số tổn hao điện môi (tan ỗ)
Bảng 2.10 - Dữ liệu điển hình về đỉnh tải MBA trong 6 tháng đầu năm 2018
Bảng 2.11- Dữ liệu điển hình thủ nghiệm phóng điện cục bộ MBA
Bảng 2.12 - Danh sách MBA thục hiện trong luận vãn này
Bảng 2.13 - Giới hạn nồng độ các khí thành phần trong các truờng hợp sau
Bảng 2.14 - Giới hạn nồng độ các khí thành phần (pl/1 hay ppm)
Bảng 2.15 - So sánh giới hạn nồng độ khí đề xuất
Bảng 2.16 - Phuong pháp phân loại chất luợng khí hòa tan trong dầu [1], [2],
[3]
Bảng 2.17 - xếp loại MBA theo hệ số DGAF [2], [3]
Bảng 2.18 - Các tiêu chuẩn thủ nghiệm chất luợng dầu [1], [2], [3]
Bảng 2.19- Các tiêu chuẩn thủ nghiệm chất luợng dầu tại EVNHCMC [2], [3],
[4]
■
''
Bảng 2.20 - Phuong pháp phân loại thông số dầu theo IEEE C57.106-2006 [13] Bảng
2.21 - Phuong pháp phân loại dầu ứng dụng trong EVNHCM [1], [2], [3], [6]
Bảng 2.22 - Mã xếp hạng các thông số chất luọng dầu [1], [2], [3]
Bảng 2.23 - Phuong pháp phân loại theo độ lệch điện trở cuộn dây [3]
Bảng 2.24 - Phuong pháp phân loại chất luọng dầu OLTC [2], [3], [4]
Bảng 2.25 - xếp loại MBA theo hệ số OLTC [2], [3]
Bảng 2.26 giới thiệu phưong pháp xếp hạng cho hệ số tổn hao điện môi (tanỗ) của
cách điện MBA.
Bảng 2.26 - Bảng xếp hạng MBA theo hệ số tổn hao điện môi [1], [2], [3]
Bảng 2.27 - Bảng xếp hạng theo hệ số tải
Bảng 2.28 - Bảng xếp hạng theo hệ số PDF (Partial Discharge Factor)
Bảng 2.29 - Phân loại chấm điểm các dũ liệu chỉ số tình trạng
Bảng 2.30 - xếp loại chỉ số tình trạng cho MBA [1], [2], [3]
Bảng 2.31 - Tổng hợp các hàm thành viên cho các dữ liệu đầu vào
Bảng 2.32 - Hệ thống 35 luật mờ
Bảng 3.1 - Bảng giá trị thành phần khí thu thập
Bảng 3.2 - Kết quả tính toán phân loại Sj cho từng MBA
X
Danh mục các bảng trong luận văn
Bảng 3.3 - Ket quả tính toán DGAF, phân loại, chỉ số tình trạng cho khí hòa tan trong
dầu
Bảng 3.4 - Giá tộ thủ nghiệm chất luợng dầu thu thập
Bảng 3.5 - Ket quả tính toán phân loại Sj cho từng MBA theo chất luợng dầu
Bảng 3.6 - Trọng số gán Wi cho các hạng mục chất luợng dầu MBA
Bảng 3.7 - Ket quả tính toán OQF, phân loại, chỉ số tình trạng cho chất luợng dầu
Bảng 3.8 - Giá trị điện trử cuộn dây của MBA
Bảng 3.9 - Ket quả tính toán, phân loại, chỉ số tình trạng độ lệch điện trở cuộn dây
Bảng 3.10- Giá trị thủ nghiệm chất luợng dầu OLTC thu thập
Bảng 3.11 - Ket quả tính toán phân loại Sj cho từng MBA theo chất luợng dầu Bảng
3.12 - Kết quả tính toán OLTCF, phân loại, chỉ số tình trạng cho chất luợng dầu OLTC
Bảng 3.13- Giá trị thủ nghiệm hệ số tổn hao điện môi thu thập
Bảng 3.14 - Ket quả tính toán, phân loại, chỉ số tình trạng hệ số tổn hao điện môi
Bảng 3.15 - Giá trị đỉnh tải vận hành 6 tháng đầu năm 2018 tính theo tỷ lệ %
Bảng 3.16 - Giá trị đỉnh tải vận hành 6 tháng cuối năm 2018 tính theo tỷ lệ %
Bảng 3.17 - Thống kê và phân loại đỉnh tải [2], [3]
Bảng 3.18 - Kết quả tính toán, phân loại, chỉ số tình trạng hệ số tải MBA
Bảng 3.19 - Dữ liệu thủ nghiệm phóng điện cục bộ thu thập đuợc [8]
Bảng 3.20 - Ket quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA
Bảng 3.21 - Ket quả chỉ số tình trạng (logic mờ)
xi
Danh mục các hình trong luận văn
DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN
Hình 2.1 - Kết quả phân tích khí hòa tan trong dầu
Hình 2.2 - Kết quả thủ nghiệm chất luợng dầu đang sủ dụng trong MBA
Hình 2.3 - Kết quả thủ nghiệm chất luợng dầu bộ điều áp
Hình 2.4 - Hình minh họa góc tổn hao điện môi [7]
Hình 2.5 - Kết quả thủ nghiệm tanỗ
Hình 2.6 - Phuong áp sủ dụng cảm biến AE và HFCT đo PD MBA [8]
Hình 2.7 - Ket quả đo phóng điện cục bộ của MBA
Hình 2.8 - Biểu đồ thống kê tỷ lệ dữ liệu thu thập đuợc
Hình 2.9 - Biểu đồ thống kê số luợng MBA có dữ liệu thu thập đuợc
Hình 2.10 - Biểu đồ lịch sủ tải của MBA trạm Chánh Hung TI năm 2018
Hình 2.11 - Sơ đồ mô phỏng hiện tuợng phóng điện cục bộ
Hình 2.12 - Hình minh họa cho hàm logic mờ của tổn hao điện môi
Hình 2.13 - Hệ thống luật mờ đánh giá tình trạng MBA
Hình 3.1 - Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA An Khánh TI
Hình 3.2 - Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA Bình Phú T2
Hình 3.3 - Kết quả tính toán chỉ số tình trạng cho MBA Chánh Hung T2
Hình 3.4 - Kết quả chỉ số tình trạng MBA Tân Hiệp T2
12
Các chữ viết tắt trong luận văn
CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
AE
Acoustic Emission
ANN
Artificial Neural Network
CBM
Condition - Based Maintenance
DF
Dissipation Factor
DGA
Dissolved Gas Analysis
DGAF
Dissolved Gas Analysis Factor
DFR
Dielectric Frequency Analysis
EVNHCMC Tổng công ty Điện lục TP.HCM
FRA
Frequency Response Analysis
HFCT
High Frequency Current Transformer
HI
Health Index
HIF
Health Index Factor
LF
Load Factor
MBA
Máy biến áp
OLTC
On Load Tap Changer
OQ
Oil Quality
OQF
PD
Oil Quality Factor
Partial Discharge
Partial Discharge Factor
PF
Power Factor
PMIS
Power Management Information System
RFCT
Radio Frequency Current Transformer
SFRA
TBA
Sweep Frequency Response Analysis
Trạm biến áp
TEV
Transient Earth Voltage
UHF
Ultra High Frequency
13
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
CHƯƠNGI
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Máy biến áp lực (MBA) là thiết bị đắt tiền và quan trọng nhất ương các trạm biến áp cao
áp (TBA) với chi phí đầu tu lớn, có thể lên đến 60-70% tổng chi phí đầu tu xây dụng
của một TBA. Làm thế nào để vận hành an toàn MBA theo đúng tuổi thọ thiết kế của
nhà chế tạo? tuổi thọ của chúng thuờng từ 20 - 30 năm. Đe vận hành đảm bảo điều đó
ngoài việc vận hành các thông số theo chế độ danh định, thục hiện đầy đủ chế độ duy
tu, bảo duỡng, thục hiện đầy đủ chế độ thủ nghiệm định kỳ. Do đó, các MBA cần thiết
phải đuợc đánh giá “chỉ số tình trạng” vận hành (Health Index) cho trạng thái hiện tại từ
đó đua ra các quyết định về khả năng vận hành, kế hoạch bảo trì hoặc thay thế kịp thời
[1].
Truớc đây, việc chẩn đoán các bất thuờng hay sụ cố tiềm ẩn trong giai đoạn đầu cho
MBA ở Tổng công ty Điện lục TP.HCM (EVNHCMC) nói riêng và Việt Nam nói chung
chua đuợc quan tâm đúng mức dù trên thế giới đây là vấn đề rất thời sụ. Khi đó, các
Tổng công ty điện lục ở Việt Nam chỉ xem công việc thủ nghiệm MBA nhu là một công
việc định kỳ không quan trọng vì nhiều lý do. Nhung hiện nay, điều này đã thay đổi và
nhiều kỹ thuật thủ nghiệm chẩn đoán đã bắt đầu đuợc áp dụng, nhằm đảm bảo tình trạng
đáp ứng vận hành của thiết bị gần nhu quan trọng nhất này trong hệ thống điện.
Các kỹ thuật chẩn đoán sự cố MBA có thể phân ra thành hai loại chính, gồm các kỹ
thuật truyền thống và các kỹ thuật nâng cao. Các kỹ thuật chẩn đoán truyền thống thuờng
sủ dụng các thiết bị điện, cách thức đo luờng và phân tích kết quả đơn giản và vì thế
không cần nhiều kiến thức chuyên môn. Tuy nhiên, việc chỉ sủ dụng các kỹ thuật chẩn
đoán truyền thống với các thiết bị đo đơn
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
giản sẽ gặp nhiều khó khăn để phát hiện các bất thường hay sự cố tiềm ẩn trong MBA,
ví dụ như sự cố cơ xảy ra trên cuộn dây và lõi thép.
Đã có nhiều nghiên cứu về đánh giá trình trạng và quản lý vòng đời cho MBA dựa trên
việc thu thập, đo lường và giám sát các thông số như khí hòa tan (DGA - Dissolved Gas
Analysis), hàm lượng nước trong cách điện, chất lượng dầu (cường độ cách điện, chỉ số
axit, màu sắc,...), phóng điện cục bộ, các thử nghiệm bộ điều áp (on load tap changer),..
.các dữ liệu này được thực hiện theo định kỳ (EVNHCMC thực hiện thử nghiệm 6
tháng/lần) hoặc dựa trên điều kiện trạng thái hiện tại của thiết bị (thiết bị xuất hiện các
dấu hiệu bất thường sẽ cho tiến hành thử nghiệm để xác định vấn đề đang gặp phải là
gì) nhưng hiện nay chưa có phương pháp nào cho phép đánh giá một cách toàn diện tình
trạng của MBA dựa trên các số liệu này để đưa ra khuyến cáo vận hành một cách chính
xác.
Các nhà sản xuất MBA nổi tiếng (ABB, Siemens, Đông Anh, Compton, Pauwels...)
thường dự báo tuổi thọ của sản phẩm từ 20 - 30 năm. Tuy nhiên, trong thực tế có nhiều
MBA đã đạt được đến độ tuổi này, thậm chí vượt quá nhưng vẫn đang tiếp tục vận hành
trên lưới điện mà không biết rõ là liệu đã hết tuổi thọ thực sự hay chưa (hiện trên lưới
điện TP.HCM vẫn còn các MBA đưa vào vận hành năm 1999 như các MBA trại trạm
llOkV Chánh Hưng, hoặc MBA tại trạm llOkV Nam Sài Gòn 1 sản xuất năm 1997,
MBA tại trạm Bàu Đung sản xuất năm 1995 đến nay vẫn còn tiếp tục vận hành).
Vì vậy, các kỹ thuật nâng cao chẩn đoán sự cố MBA đã và đang được phát triển để giải
quyết các thách thức này. Theo đó, các nhà sản xuất thiết bị đo lường phục vụ thử nghiệm
chẩn đoán trên thế giới đã giới thiệu các thiết bị sử dụng công nghệ mới; các tiểu chuẩn
quốc tế liên quan cũng đã được cập nhật và hiệu chỉnh để nâng cao chất lượng chẩn đoán
nhiều loại sự cố phổ biến trong MBA. Đe đánh giá tổng quan tình trạng vận hành hiện
tại của các MBA đang vận hành trên lưới điện TP.HCM dựa trên các dữ liệu thu thập
được trong quá trình vận hành, thử nghiệm, lịch sử tải... khái niệm chỉ số tình trạng của
MBA là cần thiết. Chỉ số tình trạng xác định định lượng tình trạng thiết bị dựa trên số
2
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
lượng lớn các tiêu chí phân loại liên quan đến sự xuống cấp dài hạn của cách điện dẫn
đến hết tuổi thọ của MBA.
Khái niệm chỉ số tình trạng giới thiệu một công cụ thực hành kết hợp các dữ liệu vận
hành, bảo trì, quan sát hiện trường và các thí nghiệm chan đoán để cho ra một chỉ số
định lượng và cụ thể cung cấp thông tin về tình trạng vận hành tổng quan và tuổi thọ dự
kiến của các MBA khảo sát.
Mục tiều và nhiệm vụ của đề tài
1.2
1.2.1 Mục tiêu
1.2.1.1 Mục tiêu tống quát
Xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ của máy biến áp lực
trên lưới điện phân phối thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM.
1.2.1.2
Mục tiêu cụ thể
Giới thiệu phương pháp tính toán định lượng chỉ số tình trạng của các máy biến áp lực
khảo sát, kết hợp các dữ liệu vận hành, bảo trì, quan sát hiện trường và các thí nghiệm
chẩn đoán.
1.2.2
Nhiệm vụ
Dựa trên các mục tiêu đề ra, nhiệm vụ của luận văn bao gồm:
-
Nghiên cứu, thu thập dữ liệu vận hành, bảo trì của các máy biến áp lực trên lưới điện
phân phối thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM.
-
Đánh giá tổng quan dữ liệu thu thập được.
-
Tính toán, phân tích số liệu thu thập được.
-
Xác định Chỉ số tình trạng cho MBA.
-
Đánh giá khả năng ứng dụng của đề tài.
1.3 Tầm quan trọng của đề tài
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về chỉ số tình trạng cho MBA. Tuy nhiên,
3
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
đặc thù ở Việt Nam nói chung và khu vục Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng cũng còn
hạn chế về tài chính, công nghệ... nên hiện vẫn chua có công trình nghiên cứu nào trong
nuớc nào đi chuyên sâu về nghiên cứu tính toán và đua ra chỉ số tình trạng MBA để áp
dụng tại Việt Nam và EVNHCMC. Do đó, sau khi hoàn tất đề tài truớc mắt việc đua ra
đuợc kết quả chỉ số tình trạng MBA sẽ ứng dụng tại EVNHCMC để cung cấp thông tin
về tình trạng vận hành tổng quan và tuổi thọ dụ kiến của các MBA. Việc này giúp
EVNHCMC tránh đuợc việc bị động trong công tác vận hành, giảm thiểu về chi phí bảo
trì, bảo duỡng do xác định đuợc cụ thể MBA nào cần phải bảo trì, máy nào vẫn còn tiếp
tục đuợc phép vận hành thêm một thời gian nũa mà không phải thục hiện nhu truớc đây
cứ mỗi 6 năm là thay mới hoặc sủa chữa lớn MBA.
Ngoài ra, việc xác định chính xác chỉ số tình trạng của MBA góp phần nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện, đảm bảo mục tiêu và chiến luợc vận hành của EVNHCMC vì MBA
là một phần tử hết sức quan trọng của luới điện. Việc sụ cố MBA sẽ gây mất điện diện
rộng và kéo dài nhiều giờ, gây ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt và sản xuất của người dân.
1.4 Phạm vỉ nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu xây dựng tiêu chí, chỉ số đánh giá tình trạng vận hành và tuổi thọ
của máy biến áp lực trên lưới điện phân phối trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh (phạm
vi khảo sát sẽ lấy dữ liệu từ 100 MBA 1 ìokv do Công ty Lưới điện cao thế TP.HCM
đang quản lý vận hành).
1.5 Hướng tiếp cận đề tài
EVNHCMC với phương châm hoạt động là “Lương tâm - Trách nhiệm - Hiệu quả” và
đối với khách hàng phải “Thỏa mãn nhu cầu của khách hàng sử dụng điện với chất lượng
ngày càng cao và dịch vụ ngày càng hoàn hảo”. Hiện nay, EVNHCMC đã và đang rất
quan tâm đến chất lượng vận hành của các MBA vì đây là một trong những phần tử rất
quan trọng và chiếm số lượng lớn trên toàn bộ hệ thống lưới điện TP.HCM.
Việc mất điện MBA do sự cố sẽ dẫn đến sự mất điện trên diện rộng làm ảnh hưởng rất
lớn đến lượng khách hàng mất điện. Thời gian qua, các MBA đang vận hành trên lưới
4
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
điện đều đã được thu thập dữ liệu về vận hành, lịch sử tải, dữ liệu bảo trì... nhằm sớm
đưa ra giải pháp ngăn ngừa sự cố xảy ra. Tuy nhiên, với dữ liệu thu thập được hiện nay
việc ngăn ngừa và dự báo tình trạng vận hành của MBA chưa thực sự đáp ứng hoàn toàn
mong muốn của Tổng công ty. Tổng công ty cũng đã nhìn nhận ra vấn đề này là cấp
thiết và đã xúc tiến các thủ tục để ký kết thực hiện hợp đồng với đối tác Malaysia để
thực hiện nghiên cứu, tính toán để đưa ra chỉ số tình trạng vận hành của các MBA trên
lưới điện TP.HCM nhằm đánh giá một cách chính xác tuổi thọ còn lại của MBA, tình
trạng vận hành hoặc kế hoạch bảo trì... (ngày 05/8/2019 Tổng công ty Điện lực TP.HCM
đã tổ chức lễ kỷ kết “Hợp đồng tư vấn xãy dựng hướng dẫn chung và quy trình sửa chữa
bảo dưỡng các vật tư thiết bị từ llOkV trở xuống theo phương pháp CBM” với Vỉện
nghiên cứu Unỉten R&D (thuộc Đỉện lực TNB- Malaysỉa).
Hiện nay theo định kỳ sửa chữa lớn cứ định kỳ 6 năm là thay mới hoặc sửa theo phương
châm “thà nhầm còn hơn sót”. Như vậy việc sữa chữa lớn như hiện nay gây lãng phí rất
nhiều chi phí do việc không đánh giá chính xác được tình trạng MBA. Vì vậy, việc xây
dựng chỉ số tình trạng MBA sẽ giúp Tổng công ty Điện lực TP.HCM giải quyết triệt để
bài toán về kỹ thuật và kinh tế.
Đe giải quyết vấn đề dự báo tình trạng vận hành của MBA trên lưới điện TP.HCM, trong
phạm vi luận văn này sẽ đưa ra giải pháp chẩn đoán sự cố MBA với các kỹ thuật nâng
cao (dựa trên các dữ liệu vận hành thu thập thực tế tại các trạm biến áp do Công ty Lưới
điện cao thế TP.HCM đang quản lý vận hành) mà hiện nay các nước trên thế giới đã giới
thiệu các thiết bị công nghệ mới và các tiêu chuẩn quốc tế cũng đã cập nhật.
1.6 Tình hình thực hiện - nghiên cứu trong và ngoài nước
1.6.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Đe đánh giá tổng quan tình trạng vận hành hiện tại của các thiết bị điện phức tạp như
MBA dựa trên tất cả các loại dữ liệu có giá trị được thu thập trong quá trình quản lý vận
hành, khái niệm “Chỉ số tình trạng” là cần thiết. Chỉ số tình trạng xác định định lượng
tình trạng thiết bị dựa trên số lượng lớn các tiêu chí phân loại liên quan đến sự xuống
5
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
cấp cách điện dài hạn dẫn tới suy hao và đi đến hết tuổi thọ thiết bị. Kết luận về tình
trạng đáp ứng vận hành của MBA theo Chỉ số tình trạng hoàn toàn khác với các thử
nghiệm bảo trì và chẩn đoán theo trạng thái hiện tại, vốn tập trung vào các hư hỏng hay
sự cố cho việc sữa chữa khắc phục giúp thiết bị vận hành trong khoảng thời gian ấn định.
Hiện nay, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM là đơn vị đi đầu trong nước về việc
nghiên cứu về chỉ số tình trạng MBA lực. Tiêu biểu trong đó là PGS. TS Phạm Đình
Anh Khôi đã dành rất nhiều thời gian nghiên cứu, tham khảo thêm các thông tin tài liệu,
tiêu chuẩn quốc tế... và đã biên soạn được một trong những tài liệu tham khảo chính
thức đầu tiên về kỹ thuật nâng cao trong thử nghiệm chẩn đoán MBA. Đây là tài liệu rất
có giá trị, xứng đáng để tham khảo khi cần nghiên cứu chuyên sâu về thử nghiệm chẩn
đoán và xác định chỉ số tình trạng cho MBA.
về phía Tổng công ty Điện lực TP.HCM hiện nay đã ký kết hợp tác với đối tác Malaysia
(Điện lực TNB) thực hiện đề án “Tư vấn xây dựng hướng dẫn chung và quy trình sửa
chữa bảo dưỡng các vật tư thiết bị tù 1 lOkV trở xuống theo phương pháp CBM”. Theo
đó, Bảo trì theo điều kiện hay bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị (Condition- Based
Maintenance - CBM) là một giải pháp bảo trì tiên tiến theo thời gian thực nhằm giải
quyết vấn đề làm sao để lập kế hoạch và theo dõi tốt hơn các quy trình bảo trì tại cá thiết
bị quan trọng. Trong phương pháp này, các chiến lược bảo trì được đưa ra và thực hiện
dựa trên việc phân tích các điều kiện thực tế về thiết bị (nhật ký vận hành, dữ liệu hồi
cố về hao mòn trong quá trình sử dụng, dữ liệu tình trạng thiết bị thu thập qua các thiết
bị giám sát...). Tuy nhiên, đề án này hiện nay mới ở giai đoạn ký kết hợp đồng và chưa
đi vào triển khai thu thập dữ liệu, nghiên cứu cụ thể.
1.6.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế
Đã có nhiều nghiên cứu về “đánh giá tình trạng” và “quản lý vòng đời” cho MBA dựa
trên các giải pháp đo lường và giám sát khí hòa tan (DGA - Dissolved Gas Analysis),
nhiệt độ dầu và cuộn dây, hàm lượng nước trong cách điện, chất lượng dầu (cường độ
cách điện, chỉ số axit, màu sắc, ứng suất mặt - interfacial tension), phóng điện cục bộ
6
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI
(Partial Discharge), phân tích đáp ứng tần số (FRA - Frequency Response Analysis),
điện áp phục hồi (recovery voltage), hình ảnh nhiệt (thermal imagning), các thử nghiệm
bộ điều áp (tap- changer), đầu sứ xuyên (bushing)... các thử nghiệm này được thực hiện
theo định kỳ hay dựa trên điều kiện trạng thái hiện tại nhưng hiện nay chưa có phương
pháp nào cho phép đánh giá toàn diện tình trạng của MBA dựa trên các dữ liệu này [2],
[3],
về phía đối tác của EVNHCMC, Công ty Điện lực TNB Malaysia, cũng đã có nhiều
nghiên cứu về chỉ số tình trạng MBA lực. Cụ thể năm 2017 đã giới thiệu bài báo với
tiêu đề “Estimation of Transformer Health Index Based on the Markov Chain” [4] được
công bố trên website www.mdpi.com (tạm dịch: ước tính chỉ số tình trạng MBA dựa
trên mô hình Markov). Kết quả cụ thể TNB cũng đã xây dựng được phương pháp thực
hành dựa trên số liệu thu thập được trong quá trình vận hành để tính toán chỉ số tình
trạng, xác định chỉ số tình trạng trung bình, dự đoán chỉ số tình trạng tương lai của MBA
từ đó đánh giá tuổi thọ còn lại của MBA.
Ngày
11/6/2009
Công
ty
TNB
cũng
công
bố
bài
báo
trên
tạp
chí
với tiêu đề bài báo như sau “TNB experience in condition
assessment and life management of distribution power transformers” [5] (tạm dịch: Kinh
nghiệm của TNB trong đánh giá các điều kiện và quản lý tuổi thọ của máy biến áp điện
phân phối). Trong đó TNB đề xuất phương pháp thu thập và tính toán các chỉ số về khí
hoàn tan trong dầu, chất lượng dầu, hàm lượng Furan, tỷ số vòng dây, điện trở cuộn dây,
hệ số tổn hao điện môi tan delta, phân tích đáp ứng tần số,.. .từ đó đưa ra được chỉ số
tình trạng cho MBA được gọi là THI (Transformer Health Index).
7
CHƯƠNG II Cơ SỞ DỮ LỆU - YÊU CẦU, HỆN TRẠNG DỮ LỆU VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ
CHƯƠNG II
Cơ SỞ DỮ LIỆU - YÊU CÀU, HIỆN TRẠNG DỮ LIỆU VÀ PHÂN
TÍCH ĐÁNH GIÁ
2.1 Yêu cầu về dữ liệu cần thu thập
Mục tiêu của luận vãn là tiến hành thu thập dữ liệu vận hành thục tế tại Công ty Luới điện cao
thế TP.HCM (đối với các máy biến áp cấp điện áp llOkV) trong khoảng thời gian từ năm 2018
đến nay. Các hạng mục dữ liệu dụ kiến thu thập thục tế gồm những nội dung nhu sau [1], [2],
[3]:
a) Phân tích khí hòa tan trong dầu
b) Thủ nghiệm chất luợng dầu cách điện
c) Điện trở cách điện lõi thép - đất
d) Độ lệch điện trở cuộn dây
e) Điện kháng rò
f)
Phân tích đáp ứng tần số
g) Phân tích đáp ứng điện môi
h) Giải tích hàm luợng Furan
i)
Dữ liệu bảo trì
j)
Dữ liệu Bộ điều áp
k) Hệ số tổn hao điện môi (tanỗ)
l)
Lịch sủ tải
m) Phóng điện cục bộ
Tuy nhiên, đặc thù vận hành tại EVNHCMC trước đây các dữ liệu phần lớn thu thập thủ công,
và lưu trữ cục bộ tại các trạm mà chưa hệ thống lại thành trung tâm dữ liệu để phục vụ công
tác phân tích, tính toán, chẩn đoán tình trạng MBA. Ngoài ra, trang thiết bị tại EVNHCMC còn
hạn chế nên chỉ tập trung vào một số dữ liệu quan trọng, cấp thiết và ảnh hưởng lớn đến khả
8
CHƯƠNG II Cơ SỞ DỮ LỆU - YÊU CẦU, HỆN TRẠNG DỮ LỆU VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ
năng vận hành MBA. Đối với các dữ liệu còn lại EVNHCMC đang tiếp tục đầu tư thiết bị để
thu thập dữ liệu (đây là việc trong tương lai và chưa có tiến độ thực hiện cụ thể).
2.2 Tình hình thu thập dữ liệu
Hiện nay, Công ty Lưới điện Cao thế TP.HCM đang quản lý vận hành 115 MBA liokv trên địa
bàn Thành phố Hồ Chí Minh. Bảng 2.1 thể hiện danh sách 115 MBA dự kiến sẽ thu thập dữ
liệu.
Bảng 2.1 - Danh sách 115 MBA dự kiến thu thập dữ liệu
STT
Tên MBA
STT
Tên MBA (tt)
STT
Tên MBA (tt)
An Khánh TI
An Khánh T2
An Nghĩa T2
Bà Quẹo TI
41
42
43
44
Hòa Hưng TI
Hòa Hưng T2
Hỏa Xa TI
Hỏa Xa T2
81
82
83
84
5 Bà Quẹo T3
6 Bà Quẹo T2
7 Bà Quẹo T3
8 Bàu Đung TI
9 Bốn Thành TI
10 Bốn Thành T2
11 Bình Lợi T2
12 Bình Phú TI
13 Bình Phú T2
14 Bình Tân T4
15 Bình Tân T5
16 Bình Trị Đông TI
17 Bình Trị Đông T2
18 Bình Triệu TI
19 Cần Giờ TI
20 Chánh Hưng TI
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Hùng Vương TI
Hùng Vương T2
Láng Cát TI
Láng Cát T2
LĐ Bà Điểm TI
Lê Minh Xuân TI
Lê Minh Xuân T2
Linh Trung 1 TI
Linh Trung 1 T2
Linh Trung 2 TI
Linh Trung 2 T2
Long Thới TI
Long Thới T2
Nam Sài Gòn 1 TI
Nam Sài Gòn 1 T2
Nam Sài Gòn 2 TI
85 Tân Tạo TI
86 Tân Tạo T2
87 Tân Thuận TI
88 Tân Thuận T2
89 Tân Thuận T3
90 Tân Thuận T4
91 Tân Túc Tl
92 Tân Túc T2
93 Tăng Nhơn Phú TI
94 Tăng Nhơn Phú T2
95 Tham Lương Tl
96 Tham Lương T2
97 Thanh Đa Tl
98 Thanh Đa T2
99 Thạnh Lộc TI
100 Thạnh Lộc T2
1
2
3
4
9
Tân Quy TI
Tân Quy T2
Tân Sơn Nhất TI
Tân Sơn Nhất T2
