Công nghệ dự báo sớm sự cố và quản lý vòng đời máy biến áp

Bài viết này tập trung vào so sánh các đặc điểm và giới hạn của các chỉ số hóa học này để từ đó đề xuất một công cụ mới nhằm dự báo sớm sự cố, lập lịch bảo dưỡng và tối ưu hóa đầu tư thay mới thiết bị.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ dự báo sớm sự cố và quản lý vòng đời máy biến áp PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 643 CÔNG NGHỆ DỰ BÁO SỚM SỰ CỐ VÀ QUẢN LÝ VÒNG ĐỜI MÁY BIẾN ÁP TS. Trần Duy Châu Tập đoàn Điện lực Pháp – EDF Công ty Công nghệ SIMPIRECT Hội Điện và Năng lượng tại Pháp  AEEE Tóm tắt: Phần lực trong máy biến áp được cách ly bằng giấy cách điện và được ngâm trong cách điện dầu. Do đó, dầu biến áp và giấy cách điện là một cơ sở quan trọng phản ánh tình trạng của máy. Một số kỹ thuật chẩn đoán hóa học đã được phát triển và kiểm chứng thực tiễn để theo dõi tình trạng giấy cách điện như: độ phân hủy polymer của giấy, nồng độ cacbon oxit (CO, CO2), hợp chất furan và rượu methal. Bài viết này tập trung vào so sánh các đặc điểm và giới hạn của các chỉ số hóa học này để từ đó đề xuất một công cụ mới nhằm dự báo sớm sự cố, lập lịch bảo dưỡng và tối ưu hóa đầu tư thay mới thiết bị. Từ khóa: máy biến áp, dự báo sự cố, bảo dưỡng có điều kiện, quản lý thiết bị, già hóa, dầu biến áp, chỉ số hóa học.1. TỔNG QUAN CHUNG Máy biến áp điện nói riêng và các thiết bị tẩm dầu nói chung chiếm một phần lớntrong tài sản lưới điện và là một bộ phận tối quan trọng về mặt kĩ thuật ở mọi cấp độ, từtruyền tải đến phân phối. Sự cố bất ngờ tại các thiết bị này không chỉ gây ra giảm doanhthu, ngừng cung cấp điện mà còn có thể dẫn đến tai nạn cháy nổ hoặc các thảm họa môitrường do sự tràn dầu. Vì vậy, ngành điện cần phải có sự giám sát thích hợp và kỹ thuật chẩn đoán chínhxác để phát hiện sớm các vấn đề phát sinh để tránh sự cố lan rộng trên lưới và giúp cungcấp dự đoán hiệu quả cho công tác bảo trì để cải thiện độ tin cậy của thiết bị ngâmdầu [1]. Thông thường, tình trạng của máy biến áp được đánh giá thông qua tình trạng chấtlượng của hệ thống cách điện bao gồm giấy cách điện ngâm trong dầu cách điện [2, 3].Sự cố máy biến áp thường là kết quả của sự xuống cấp trong một thời gian dài của dầuvà giấy cách điện do sự kết hợp của nhiệt (phân huỷ), độ ẩm (thủy phân) và không khí(oxy hóa) [4, 5, 6]. Dưới tác dụng của các điều kiện điện và nhiệt trong quá trình vậnhành, dầu và giấy cách điện phân hủy sinh ra nhiều sản phẩm hóa học khác nhau, mỗisản phẩm sẽ đặc trưng cho một loại sự cố nảy sinh trong máy. Trong bài viết này, tác giả giới thiệu và so sánh một số chỉ số hóa học có thể dùngđể phát hiện sớm các sự cố phát sinh, hoặc giúp theo dõi tình trạng già hóa của máybiến áp để từ đó phân loại và ưu tiên bảo dưỡng hoặc thay mới.644 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 Hình 1: Cuộn dây và cách điện giấy của một MBA truyền tải2. LÀM THẾ NÀO ĐỂ ĐÁNH GIÁ GIÀ HÓA MÁY BIẾN ÁP? Các nghiên cứu khoa học cũng như thực tiễn vận hành đã cho thấy phần quyếtđịnh tuổi thọ của máy biến áp chính là giấy cách điện vì đó là lớp bảo vệ trực tiếp chocác cuộn dây nhưng lại được cấu thành bởi các sản phẩm hữu cơ già hóa theo thời gianvà không thể dễ dàng thay thế. Ngoài ra đây là thành phần nhạy cảm với các yếu tố vậnhành như phụ tải hoặc sự hiện diện của độ ẩm. Kết quả là tuổi thọ của máy biến ápthường được đồng hóa với tuổi thọ của giấy cách điện. Giấy cách điện bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin và một số chất khoáng.Hai loại giấy cách điện thông dụng nhất là giấy Kraft và giấy Karft gia nhiệt. Giấy Karftchiếm xấp xỉ 80% cellulose, 12% hemicellulose và 8% lignin và một số chất khoáng.Giấy Kraft gia nhiệt chứa 40 đến 50% cellulose, 10  30% hemicellulose và khoảng20 30% lignin. Cellulose là một polymer tuyến tính của các phân tử glucose, được kếtnối cùng nhau thông qua liên kết glycosidic [7]. Khi giấy cách điện bị già hóa và phânhủy, các liên kết này có xu hướng đứt mạch làm cho chuỗi phân tử cellulose ngắnhơn. Kết quả là độ bền cơ học của lớp cách điện bị suy giảm gây nguy cơ chọc thủngcách điện. Độ dài trung bình của các polymer được đo bằng số phân tử cellulose trong mộtchuỗi – DP (Degree of Polymerization). Giấy cách điện mới đưa vào sử dụng trongMBA có DP là 1200 và trong quá trình sử dụng, khi DP giảm xuống 200 thì độ bền cơhọc của giấy bị giảm một nửa. Lúc này coi như giấy đã hết khả năng sử dụng và khôngthể đảm bảo khả năng cách điện của mình. Đây cũng được coi là giới hạn tuổi thọ củaMBA. PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 645 Các minh họa dưới đây sẽ làm rõ hơn mối tương quan DP và độ bền của giấycách điện. Hình 2: Đo đạc độ bền cơ học và tương quan với độ dài chuỗi polimer của giấy cách điện (DP) Bảng 1. Đánh giá thực tiễn tình trạng g ...