Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện đề xuất phương pháp đánh giá tình trạng vận hành và dự báo thời điểm bảo trì bộ điều áp dưới tải máy biến áp lực lưới điện 110kv long an

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện đề xuất phương pháp đánh giá tình trạng vận hành và dự báo thời điểm bảo trì bộ điều áp dưới tải máy biến áp lực lưới điện 110kV Long An.

• Tác giả: Nguyễn Công Luận
• Người hướng dẫn: Phạm Đình Anh Khôi
• Trường học: Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
• Đề tài: Đề xuất phương pháp đánh giá tình trạng vận hành và dự báo thời điểm bảo trì bộ điều áp dưới tải máy biến áp lực lưới điện 110kV Long An
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Tính thiết thực của nghiên cứu
• 1.4. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI
• 1.4.1. Nguyên lý hoạt động
• 1.4.2. Cấu trúc tổng quát
• 1.4.3. Vị trí đặt
• 1.4.4. Cấu hình đấu nối
• 1.4.5. Cấu tạo bộ phân chính
• 1.4.6. Cấu tạo hệ thống truyền động
• 1.4.7. Chu trình hoạt động
• 1.4.8. Các dạng hư hỏng thường gặp trên bộ OLTC
• 1.4.8.1. Lão hóa dầu cách điện
• 1.4.8.2. Lỗi phần điện
• 1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI
• 1.5.1. Tổng quan về các phương pháp thí nghiệm
• 1.5.2. Các phương pháp thí nghiệm hóa
• 1.5.2.1. Kiểm tra chất lượng dầu cách điện
• 1.5.2.2. Phân tích khí hòa tan trong dầu
• 1.5.3. Các phương pháp thí nghiệm điện
• 1.5.3.1. Đo điện trở một chiều
• 1.5.3.2. Đo điện trở động
• 1.5.3.3. Phân tích dòng động cơ
• 1.5.3.4. Phân tích âm thanh rung
• 1.6. Chỉ số tình trạng vận hành MBA
• 1.7. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG VÀ DỰ BÁO THỜI ĐIỂM BẢO TRÌ BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI
• 1.7.1. Phương pháp chấm điểm các hạng mục bảo trì và thí nghiệm
• 1.7.2. Đánh giá các hạng mục vận hành và bảo trì
• 1.7.3. Đánh giá hạng mục kiểm tra chất lượng dầu cách điện
• 1.7.4. Đánh giá hạng mục phân tích hàm lượng khí hòa tan
• 1.7.5. Đánh giá hạng mục đo điện trở động
• 1.7.6. Đánh giá hạng mục phân tích dòng động cơ
• 1.7.7. Đánh giá hạng mục phân tích âm thanh rung
• 1.7.8. Đề xuất phương pháp chấm điểm tình trạng vận hành bộ OLTC
• 1.7.9. Đề xuất khuyến cáo về thời điểm bảo trì bộ OLTC
• 1.7.10. Trường hợp khảo sát thực tế
• 1.8. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 1.8.1. Kết quả tính toán
• 1.9. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 1.9.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Phương pháp đánh giá bảo trì

Phương pháp đánh giá bảo trì là trọng tâm của nghiên cứu, nhằm xác định tình trạng vận hành của bộ điều áp dưới tải (OLTC) trong máy biến áp 110kV Long An. Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán chỉ số tình trạng dựa trên các kết quả thí nghiệm và kiểm tra định kỳ. Các phương pháp thí nghiệm bao gồm phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA), đo điện trở động (DRM), và phân tích dòng động cơ (MCSA). Những phương pháp này giúp đánh giá chính xác tình trạng cơ học và điện của OLTC, từ đó dự báo thời điểm bảo trì phù hợp.

1.1. Phân tích khí hòa tan trong dầu

Phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA) là phương pháp quan trọng để đánh giá tình trạng của OLTC. Dầu cách điện trong OLTC có thể bị nhiễm bẩn hoặc lão hóa, dẫn đến sự hình thành các khí hòa tan như hydro, methane, và ethylene. Các khí này là dấu hiệu của sự cố điện hoặc nhiệt trong OLTC. Nghiên cứu sử dụng tam giác Duval để chẩn đoán lỗi dựa trên tỷ lệ các khí hòa tan, giúp xác định các vấn đề như phóng điện cục bộ hoặc quá nhiệt.

1.2. Đo điện trở động

Đo điện trở động (DRM) là phương pháp đánh giá tình trạng tiếp điểm và hệ thống chuyển mạch của OLTC. Khi OLTC hoạt động, các tiếp điểm có thể bị mòn hoặc lệch, dẫn đến tăng điện trở tiếp xúc. Phương pháp DRM đo sự thay đổi điện trở trong quá trình chuyển mạch, giúp phát hiện các khuyết tật cơ học như lò xo bị lỏng hoặc bánh răng bị mòn. Kết quả đo được so sánh với giá trị tiêu chuẩn để đánh giá tình trạng của OLTC.

II. Dự báo bảo trì máy biến áp

Dự báo bảo trì máy biến áp là mục tiêu chính của nghiên cứu, nhằm tối ưu hóa thời gian bảo trì và giảm thiểu chi phí. Nghiên cứu đề xuất phương pháp dự báo dựa trên chỉ số tình trạng tổng hợp từ các kết quả thí nghiệm. Các chỉ số này được tính toán dựa trên trọng số của từng hạng mục thí nghiệm, bao gồm kiểm tra chất lượng dầu, phân tích khí hòa tan, và đo điện trở động. Kết quả dự báo giúp đơn vị quản lý chủ động lên kế hoạch bảo trì, tránh sự cố đột ngột.

2.1. Chỉ số tình trạng vận hành

Chỉ số tình trạng vận hành là công cụ quan trọng để đánh giá tổng thể tình trạng của OLTC. Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán chỉ số này dựa trên các kết quả thí nghiệm và kiểm tra định kỳ. Các hạng mục thí nghiệm được chấm điểm theo mức độ nghiêm trọng của các khuyết tật phát hiện. Chỉ số tình trạng được tính toán bằng cách tổng hợp các điểm số này, giúp xác định mức độ ưu tiên bảo trì cho từng OLTC.

2.2. Khuyến cáo bảo trì

Khuyến cáo bảo trì được đưa ra dựa trên chỉ số tình trạng và các kết quả thí nghiệm. Nghiên cứu đề xuất các mức độ bảo trì khác nhau, từ kiểm tra định kỳ đến bảo trì toàn diện, tùy thuộc vào tình trạng của OLTC. Các khuyến cáo này giúp đơn vị quản lý tối ưu hóa chi phí và thời gian bảo trì, đồng thời đảm bảo độ tin cậy của hệ thống điện.

III. Bộ điều áp dưới tải và máy biến áp 110kV

Bộ điều áp dưới tải (OLTC) là thành phần quan trọng trong máy biến áp 110kV, có chức năng điều chỉnh điện áp đầu ra. OLTC bao gồm nhiều bộ phận chuyển động, dễ bị hư hỏng do cơ chế hoạt động phức tạp. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá tình trạng của OLTC trong các máy biến áp 110kV tại Long An, nhằm giảm thiểu sự cố và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Các phương pháp thí nghiệm và đánh giá được áp dụng để xác định các khuyết tật cơ học và điện trong OLTC.

3.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của OLTC được nghiên cứu chi tiết để hiểu rõ các nguyên nhân gây hư hỏng. OLTC bao gồm các tiếp điểm chuyển mạch, lò xo, bánh răng, và hệ thống truyền động. Các bộ phận này hoạt động liên tục để điều chỉnh điện áp, dẫn đến mài mòn và hư hỏng theo thời gian. Nghiên cứu phân tích các dạng hư hỏng thường gặp, như tiếp điểm bị cháy, lò xo bị lỏng, và hệ thống truyền động bị trục trặc.

3.2. Các dạng hư hỏng thường gặp

Các dạng hư hỏng thường gặp trong OLTC bao gồm tiếp điểm bị cháy, lò xo bị lỏng, và hệ thống truyền động bị trục trặc. Những hư hỏng này có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng, làm giảm độ tin cậy của máy biến áp. Nghiên cứu đề xuất các phương pháp phát hiện sớm các khuyết tật này thông qua các kết quả thí nghiệm và kiểm tra định kỳ, giúp ngăn ngừa sự cố đột ngột.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Máy biến áp lực (MBA) là thiết bị thiết yếu trong hệ thống điện, chịu trách nhiệm điều chỉnh và phân phối điện áp ổn định. Theo thống kê của tổ chức CIGRE, khoảng 30% sự cố MBA liên quan đến hư hỏng bộ điều áp dưới tải (On-load Tap Changer - OLTC). OLTC có vai trò điều chỉnh điện áp đầu ra của MBA thông qua các thao tác cơ học phức tạp, tuy nhiên sau một thời gian vận hành dài, OLTC dễ bị suy giảm cơ học và các khuyết tật như mụi than đóng trên tiếp điểm, lò xo bị lỏng, hệ thống truyền động động cơ trục trặc, dẫn đến giảm độ tin cậy vận hành của MBA.

Nghiên cứu này tập trung đề xuất phương pháp đánh giá tình trạng vận hành và dự báo thời điểm bảo trì bộ OLTC trên các MBA 110kV tại khu vực Long An, với phạm vi khảo sát 38 MBA tiêu biểu do Công ty Điện Lực Long An quản lý. Mục tiêu chính là xây dựng chỉ số tình trạng vận hành OLTC dựa trên các phương pháp thí nghiệm điện và hóa, từ đó dự báo thời điểm bảo trì phù hợp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm thiểu sự cố ngoài kế hoạch. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 11/2023 đến tháng 6/2024, với ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ công tác bảo trì dựa trên tình trạng (Condition-Based Maintenance - CBM) đang được EVN áp dụng rộng rãi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết vận hành OLTC: OLTC hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển mạch cơ học không làm gián đoạn dòng điện, sử dụng tiếp điểm “đóng trước khi ngắt” và điện trở chuyển tiếp để hạn chế dòng điện tuần hoàn trong quá trình chuyển nấc. Hai dạng cơ cấu chuyển mạch chính là khóa chuyển hướng (Diverter Switch) và khóa chọn nấc (Selector Switch).

• Phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA): Phương pháp này dựa trên việc phân tích các khí cháy như H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 sinh ra do hồ quang trong dầu cách điện OLTC, giúp chẩn đoán các dạng lỗi như quá nhiệt, phóng hồ quang, cốc hóa.

• Đo điện trở động (Dynamic Resistance Measurement - DRM): Phương pháp đo điện trở động trong quá trình chuyển nấc giúp phát hiện các lỗi cơ khí và điện trong OLTC thông qua phân tích đồ thị dòng điện động.

• Phân tích dòng động cơ (Motor Current Signature Analysis - MCSA): Giúp đánh giá tình trạng cơ cấu truyền động OLTC bằng cách theo dõi biến động dòng điện động cơ trong quá trình chuyển nấc.

• Phân tích âm thanh rung (Vibro-acoustic Measurement - VAM): Phân tích tín hiệu rung động phát sinh trong quá trình chuyển nấc để phát hiện các khiếm khuyết cơ khí và điện.

Các khái niệm chính bao gồm: chỉ số tình trạng vận hành (Health Index - HI), các dạng lỗi OLTC (lão hóa dầu, lỗi cơ khí, lỗi điện), và các tiêu chí đánh giá chất lượng dầu cách điện.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ 38 MBA 110kV tại Long An, bao gồm kết quả thí nghiệm điện (đo điện trở một chiều, đo điện trở động), thí nghiệm hóa (phân tích khí hòa tan trong dầu, kiểm tra chất lượng dầu), phân tích dòng động cơ và âm thanh rung. Cỡ mẫu là toàn bộ các MBA tiêu biểu do Công ty Điện Lực Long An quản lý, đảm bảo tính đại diện cho lưới điện khu vực.

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp các kỹ thuật thí nghiệm để xây dựng hệ thống chấm điểm tình trạng OLTC, áp dụng công thức tổng điểm trọng số dựa trên thang điểm 0-4 cho từng hạng mục, với trọng số tương ứng theo mức độ ảnh hưởng. Timeline nghiên cứu gồm giai đoạn thu thập dữ liệu (11/2023 - 02/2024), phân tích và xây dựng mô hình (03/2024 - 05/2024), và hoàn thiện báo cáo (06/2024).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ lỗi OLTC cao trong MBA 110kV Long An: Khoảng 30% sự cố MBA liên quan đến hư hỏng OLTC, phù hợp với thống kê của CIGRE. Qua phân tích khí hòa tan, có 15% mẫu dầu OLTC vượt ngưỡng khí acetylene (C2H2), cảnh báo hiện tượng phóng hồ quang nghiêm trọng.

2. Chỉ số tình trạng vận hành OLTC: Hệ thống chấm điểm tình trạng OLTC cho thấy 40% bộ OLTC có chỉ số HI dưới 70/100, cho thấy tình trạng vận hành kém và cần bảo trì sớm. So sánh với đánh giá nhân định của đơn vị vận hành, chỉ số HI phản ánh chính xác mức độ xuống cấp.

3. Phân tích điện trở động DRM: Kết quả đo DRM cho thấy 25% bộ OLTC có hiện tượng sụt dòng bất thường trong chu trình chuyển nấc, biểu hiện qua đồ thị điện trở động có các điểm gián đoạn và dao động lớn hơn 15% so với dữ liệu chuẩn.

4. Phân tích dòng động cơ và âm thanh rung: Dữ liệu MSCA và VAM phát hiện 20% bộ OLTC có dấu hiệu ma sát cơ khí và rung động bất thường, tương ứng với các lỗi lò xo tích năng và bánh răng truyền động bị mòn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các lỗi OLTC là do sự lão hóa dầu cách điện và hao mòn cơ khí trong quá trình vận hành lâu dài, đặc biệt là các tiếp điểm chuyển mạch chịu tác động của hồ quang. Kết quả phân tích khí hòa tan trong dầu cho thấy sự gia tăng khí acetylene và hydrogen là dấu hiệu cảnh báo sớm các lỗi phóng hồ quang và quá nhiệt. Phương pháp DRM cung cấp thông tin chi tiết về đặc tính chuyển nấc, giúp phát hiện các lỗi cơ khí và điện trong OLTC mà đo điện trở tĩnh không thể nhận biết.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng áp dụng CBM trong quản lý MBA, đồng thời bổ sung thêm các tiêu chí đánh giá chuyên sâu cho bộ OLTC. Việc kết hợp đa phương pháp thí nghiệm giúp tăng độ chính xác trong đánh giá tình trạng và dự báo thời điểm bảo trì, góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm thiểu sự cố ngoài kế hoạch.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố chỉ số HI OLTC, bảng so sánh kết quả DRM giữa các bộ OLTC, và biểu đồ phân tích khí hòa tan theo thời gian để minh họa xu hướng xuống cấp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống giám sát tình trạng OLTC định kỳ: Áp dụng các phương pháp DRM, DGA, MSCA và VAM để thu thập dữ liệu vận hành OLTC, nhằm phát hiện sớm các dấu hiệu xuống cấp. Thời gian thực hiện: hàng quý; Chủ thể: Công ty Điện Lực Long An phối hợp với đơn vị thí nghiệm điện.

2. Xây dựng chỉ số tình trạng OLTC chuẩn hóa: Phát triển hệ thống chấm điểm tình trạng OLTC dựa trên trọng số các hạng mục thí nghiệm, làm cơ sở cho việc dự báo thời điểm bảo trì chính xác. Thời gian: 6 tháng; Chủ thể: Phòng kỹ thuật và nghiên cứu phát triển.

3. Lập kế hoạch bảo trì dựa trên tình trạng (CBM): Thay thế bảo trì theo thời gian bằng bảo trì dựa trên chỉ số tình trạng OLTC, ưu tiên bảo trì các bộ OLTC có chỉ số HI dưới 70. Thời gian: triển khai trong 1 năm; Chủ thể: Ban quản lý vận hành lưới điện.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật thí nghiệm và phân tích dữ liệu OLTC cho kỹ sư vận hành và bảo trì. Thời gian: 3 tháng; Chủ thể: Trung tâm đào tạo EVN và Công ty Điện Lực Long An.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư vận hành và bảo trì MBA: Nắm bắt phương pháp đánh giá tình trạng OLTC để lập kế hoạch bảo trì hiệu quả, giảm thiểu sự cố ngoài kế hoạch.

2. Quản lý kỹ thuật tại các công ty điện lực: Áp dụng chỉ số tình trạng OLTC làm cơ sở ra quyết định đầu tư, bảo trì và nâng cấp thiết bị.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Tham khảo các phương pháp thí nghiệm và mô hình đánh giá tình trạng OLTC, phục vụ nghiên cứu và phát triển công nghệ mới.

4. Đơn vị cung cấp dịch vụ thí nghiệm điện: Cập nhật kỹ thuật đo lường và phân tích dữ liệu OLTC để nâng cao chất lượng dịch vụ và tư vấn khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp nào hiệu quả nhất để đánh giá tình trạng OLTC?
   Kết hợp đo điện trở động (DRM), phân tích khí hòa tan (DGA), phân tích dòng động cơ (MSCA) và phân tích âm thanh rung (VAM) là cách tiếp cận toàn diện nhất, giúp phát hiện đa dạng lỗi cơ khí và điện.

2. Bao lâu nên thực hiện kiểm tra OLTC?
   Theo khuyến cáo, kiểm tra khí hòa tan trong dầu nên thực hiện 6-12 tháng/lần trong điều kiện bình thường, tăng lên 1-2 tháng/lần khi phát hiện dấu hiệu bất thường.

3. Chỉ số tình trạng vận hành OLTC được tính như thế nào?
   Chỉ số HI được tính dựa trên thang điểm 0-4 cho từng hạng mục thí nghiệm, sau đó tổng hợp theo trọng số để phản ánh tổng thể tình trạng OLTC, giúp dự báo thời điểm bảo trì.

4. Làm sao phát hiện lỗi cơ khí trong OLTC?
   Phân tích dòng động cơ (MSCA) và âm thanh rung (VAM) giúp phát hiện các dấu hiệu ma sát, kẹt truyền động, lò xo hỏng thông qua biến động dòng điện và tín hiệu rung động đặc trưng.

5. Việc áp dụng CBM có lợi ích gì cho quản lý MBA?
   CBM giúp giảm chi phí bảo trì không cần thiết, tăng độ tin cậy vận hành, dự báo sớm sự cố, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống điện.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công phương pháp đánh giá tình trạng vận hành và dự báo thời điểm bảo trì bộ OLTC trên lưới điện 110kV Long An dựa trên các phương pháp thí nghiệm điện và hóa.
• Phân tích khí hòa tan, đo điện trở động, phân tích dòng động cơ và âm thanh rung là các công cụ hiệu quả để phát hiện sớm các lỗi OLTC.
• Chỉ số tình trạng vận hành OLTC giúp đơn vị quản lý vận hành đưa ra quyết định bảo trì khoa học, giảm thiểu sự cố ngoài kế hoạch.
• Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi cho các MBA 110kV khác trong khu vực và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
• Đề xuất triển khai hệ thống giám sát tình trạng OLTC định kỳ và áp dụng bảo trì dựa trên tình trạng trong vòng 1 năm tới để tối ưu hóa công tác vận hành.

Hãy bắt đầu áp dụng các giải pháp đánh giá và dự báo tình trạng OLTC để nâng cao hiệu quả quản lý MBA và đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU Hãng sản Số serial bộ STT Máy biến áp xuất bộ Mã hiệu Năm sản xuất OLTC OLTC VN1470 - ABB 380/600/C 8721832 Thạnh Hóa T1 - VVIII400Y- 35 0230182T - Vina MR 161429 2002 76-10191G Takaoka Thạnh Hóa T2 - VUCGRN 1ZSC 36 ABB 2019 VN1657 - ABB 380/450C 8727196 Thủ Thừa T1 - VUCGDN 37 ABB 1ZSC8726417 2019 VN1632 - ABB 380/600/C Vĩnh Hưng T2 - VVIII400Y- 38 MR 1861040 2017 90262A02 - Toshiba 76-10191W 1. Tính thiết thực của nghiên cứu Hiện nay, chính sách bảo trì dựa trên tình trạng (CBM) đang được Tâp đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) áp dụng trên các trạm biến áp 220kV và 110kV trên phạm vi cả nước, thay thế cho việc bảo trì theo thời gian vốn đã được áp dụng trong suốt một khoảng thời gian dài trước đây [16-22]. CBM là chính sách bảo trì tối ưu, với sự hỗ trợ của các công cụ đánh giá tình trạng, sẽ cung cấp thông tin chính xác và có giá trị về tình trạng của máy.

Một hệ thống CBM hoàn chỉnh phải có khả năng giám sát tình trạng của thiết bị trong vân hành, dự báo nhu cầu bảo trì trước khi xảy ra hư hỏng hoặc hỏng hóc đáng kể, xác định các vấn đề cần bảo trì và xác định vị trí, thâm chí ước tính tuổi thọ của MBA. Tính đến nay, cách duy nhất để xác định xem OLTC có cần bảo trì hay không là thực hiện kiểm tra mẫu dầu hoặc ngừng sử dụng máy biến áp để cho phép mở OLTC để thực hiện kiểm tra. Quá trình này có thể mất vài giờ cho đến vài tuần (tùy vào mức độ cần thiết phải bảo trì), gây thêm áp lực và làm giảm độ tin cây của lưới điện hoặc trong một số trường hợp xấu, khách hàng sẽ không có điện cho đến khi MBA được đưa vào sử dụng trở lại. GIỚI THIỆU Với nội dung nghiên cứu trong luân văn này, học viên cố gắng đóng góp giải pháp đánh giá tình trạng, cũng như dự báo thời điểm bảo trì phù hợp cho các bộ OLTC đang được gắn trong các MBA 110kV trên lưới điện Long An.

Kết quả nghiên cứu sẽ giúp cho Công ty Điện Lực Long An đánh giá được tình trạng các bộ OLTC đang vân hành, xây dựng kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng phù hợp nhằm ngăn ngừa sự cố và đảm bảo độ tin cây cung cấp điện. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI CHƯƠNG 2. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI Chương này trình bày về nguyên lý hoạt động cũng như cấu tạo cơ bản của các bộ điều áp dưới tải (OLTC). Thông qua cơ sở đó, các dạng khiếm khuyết, hư hỏng thường gặp trên OLTC sẽ được phân tích, tạo tiền đề cho việc lựa chọn phương pháp đánh giá tình trạng ở các chương sau.

Nguyên lý hoạt động Các bộ OLTC đều dựa trên nguyên tắc chuyển mạch cơ học để lựa chọn vị trí nấc điện áp mà không có bất kỳ sự gián đoạn nào về dòng điện. Nếu OLTC sử dụng một công tắc tiếp điểm duy nhất trong thao tác đổi nấc, dòng điện chắc chắn sẽ bị cắt cho đến khi công tắc được kết nối với vị trí điểm nhấn cuối cùng. Để giải quyết vấn đề cắt dòng điện, khái niệm tiếp điểm “đóng trước khi ngắt” được sử dụng. Về vấn đề này, vị trí nấc điện áp mong muốn được bắt cầu trước khi ngắt tiếp điểm khỏi vị trí nấc chính.

Vì vây, tiếp điểm OLTC kết nối hai nấc cùng lúc và sau đó tạo ra dòng điện tuần hoàn. Để hạn chế dòng điện tuần hoàn, trở kháng chuyển tiếp được sử dụng ở dạng điện trở hoặc cuộn kháng. Các bộ OLTC theo nguyên lý điện trở chuyển mạch phù hợp với các MBA có cấp điện áp cao, nhưng đòi hỏi có cơ cấu chuyển tiếp nhanh để đóng và ngắt điện trở vào mạch chính trong khoảng thời gian ngắn, thường vào khoảng 50 – 150 ms [23]. Nguyên lý điện kháng thường được ứng dụng trong các bộ OLTC ở cấp điện áp thấp hơn 138 kV, nhưng có khả năng mang dòng tải cao và cũng không yêu cầu phải có cơ cấu chuyển tiếp nhanh.

Các bộ OLTC dạng điện kháng sử dụng một biến áp tự ngẫu là một phần của mạch chính (thông thường phải do nhà sản xuất máy biến áp thiết kế nằm trong thân máy máy biến chính). Nguyên lý này được sử dụng phổ biến ở Bắc My; còn ở Việt Nam thì phần lớn các bộ OLTC được sử dụng trong các máy biến áp truyền tải đều sử dụng nguyên lý điện trở chuyển mạch. Quá trình chuyển mạch được thực hiện một cách nhanh chóng, với thời gian chuyển tiếp khoảng 40 ms đến 60 ms tùy thuộc vào loại và thiết kế. Chu trình vân hành tiếp điểm hồ quang được thực hiện ngay khi lò xo tích năng được nhả ra.

BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI điện trở chuyển tiếp được nối vào mạch trong thời gian ngắn khoảng 20 - 30 ms (tùy thuộc vào loại và thiết kế). Tổng thời gian để thay đổi một nấc từ khi khởi động cơ cấu truyền động động cơ đến khi hoàn thành thao tác thay đổi nấc là từ 2 giây đến 10 giây, tùy thuộc vào nhà sản xuất [24, 25]. Có hai dạng cơ cấu chuyển mạch trong các bộ OLTC: khóa chuyển hướng (Diverter Switch) và khóa chọn nấc (Selector Switch). Cơ cấu khóa chuyển hướng sử dụng khóa chuyển mạch nối tiếp với bộ phân chọn nấc có các cặp tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động phối hợp với nhau để dẫn dòng điện.

Các bộ OLTC dùng cơ cấu chuyển mạch dạng khóa chọn nấc thì lại có bộ phân chọn nấc và dao chuyển mạch nằm chung trong một cơ cấu duy nhất, và vì vây nên chủ yếu được ứng dụng trong các MBA có công suất thấp hơn. Cả hai dạng cơ cấu chuyển mạch có thể có hệ thống tiếp điểm ngâm trong dầu, hoặc hiện nay đang phổ biến hơn là dạng khóa chân không [1].1: So sánh ưu và nhược điểm của các dạng khóa chuyển mạch trong OLTC Cơ cấu Ưu điểm Nhược điểm Khóa chuyển - Bộ phân chọn nấc ít bị hư hại - Đối mặt với hiện tượng dầu hướng (Diverter - Có thể thay thế dao chuyển nhiễm bẩn Switch) hướng nếu có dự phòng (khi cần bảo trì) Khóa chọn nấc - Cấu trúc đơn giản - Đối mặt với hiện tượng dầu (Selector Switch) - Kết cấu gọn nhiễm bẩn - Các tiếp điểm chọn nấc dễ bị lão hóa (vì bộ phân chọn nấc nằm cùng cơ cấu với các dao chuyển mạch) Khóa chân không - Không cần bảo trì nhiều (Vacuum Switch) - Tránh được hiện tượng dầu nhiễm bẩn 11 CHƯƠNG 2. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI Hình 2.1: Cơ cấu OLTC khóa chuyển hướng (bên trái) và khóa chọn nấc (bên phải) ngâm dầu [1] 2. Cấu trúc tổng quát 2.

Vị trí đặt Vị trí đặt của bộ OLTC được thiết kế để các sản phẩm phụ trong quá trình dâp hồ quang ở khóa chuyển hướng hay khóa chọn nấc ảnh hưởng đến các phần tử tích cực trong máy biến áp.2 phân tích ưu điểm và nhược điểm của các thiết kế khác nhau.2: Các dạng cấu trúc tổng thể của bộ OLTC [1] Thiết kế Hình minh họa Phân tích Ưu điểm: - Thùng dầu phụ của bộ OLTC có thể được loại bỏ trong một số trường hợp Thùng rời - Dễ tiếp cân để bảo trì (Compartment) Nhược điểm: - Có khả năng rỉ dầu ra môi trường - Dầu bẩn ở khóa chuyển hướng sẽ đi xuống bộ phân chọn nấc Ưu điểm: Thùng đôi rời - Dễ tiếp cân để bảo trì (Double - Ít phải xử lý dầu Compartment) - Dầu của bộ phân chọn nấc ít có khả 12 CHƯƠNG 2. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI Thiết kế Hình minh họa Phân tích năng bị nhiễm tạp chất Nhược điểm: - Có khả năng rỉ dầu ra môi trường Ưu điểm: - Ít phải xử lý dầu - Có thể dễ dàng bảo trì, thay thế Nằm trong thân máy khóa chuyển hướng (In-Tank) Nhược điểm: - Dầu bẩn có thể rò rỉ sang thân máy - Phải có cần cẩu để rút khóa chuyển hướng ra khi bảo trì Ưu điểm: - Tương tự như loại nằm trong thân máy - Có thể kiểm tra / bảo trì bộ phân Nằm buồng riêng chọn nấc mà không cần phải rút hết trong thân máy / có dầu chính trong thân máy ra rào chắn một phần Nhược điểm: (Weir Type) - Tương tự như loại nằm trong thân máy - Đòi hỏi kích thước thân máy to hơn - Thiết kế phức tạp hơn - Nhiều chi tiết hơn Ký hiệu: Khóa chuyển hướng Bộ phân chọn nấc Trong các dạng nêu trên, dạng nằm buồng riêng trong thân máy và có rào chắn là dạng đang được sử dụng phổ biến nhất trên các bộ OLTC tại Việt Nam. Với loại này, kể cả dầu OLTC có bị nhiễm bẩn thì cũng không lan ra dầu chính trong khoang MBA. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI 2.

Cấu hình đấu nối Việc thay đổi tỷ số được thực hiện bằng cách cộng hoặc trừ số vòng dây ở cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. Ba cách sắp xếp cơ bản được thể hiện trong hình 2. Tùy thuộc vào hệ thống và các thông số thiết kế của bố trí máy biến áp a), b) hoặc c) có thể được áp dụng. Cách bố trí tuyến tính như trong hình 2.2(a) thường được áp dụng cho phạm vi điều chỉnh điện áp tối đa 20%.

Nếu sử dụng bộ chọn chuyển đổi đảo chiều như trong hình 2.2(b), thì điện áp cuộn dây có nấc điều chỉnh có thể được cộng hoặc trừ khỏi điện áp cuộn dây chính; phạm vi điều chỉnh có thể tăng lên hoặc số lượng nấc điều chỉnh trên cuộn dây có nấc điều chỉnh có thể giảm đi. Các MBA phân phối và truyền tải tại Việt Nam hiện nay đều sử dụng cấu hình OLTC dạng đảo chiều theo phương thức này.2(c) thể hiện dạng điều chỉnh thô/tinh. Ưu điểm của cách bố trí này là tổn thất có tải thấp hơn ở vị trí nấc phân áp với số vòng dây tối thiểu. Tuy nhiên, từ quan điểm thiết kế độ bền điện môi, sự sắp xếp này đòi hỏi cách bố trí cuộn dây phức tạp hơn.

Sự sắp xếp nhiều bước thô tạo ra phạm vi điều chỉnh lớn, cũng như nấc điều chỉnh tinh hơn, thường áp dụng cho các máy biến áp chỉnh lưu và máy biến áp lò nung.2: Các cấu hình để mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp [24] 14 CHƯƠNG 2. BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI Việc bố trí bộ OLTC đấu nối ở đâu trong cuộn dây là một vấn đề cực kỳ quan trọng. Nếu cuộn dây đấu hình sao, bộ OLTC đấu nối ở đầu trung tính sẽ hợp lý hơn về mặt kinh tế và ky thuât (hình 2.