Giải pháp giám sát trực tuyến phóng điện cục bộ (PD) để đánh giá tình trạng cách điện cuộn dây stator máy phát của nhà máy điện trực thuộc tổng công ty điện lực dầu khí việt nam (PV Power)

Bài viết trình bày một số giải pháp giám sát trực tuyến phóng điện cục bộ (PD) để đánh giá tình trạng cách điện cuộn dây stator máy phát của nhà máy điện trực thuộc tổng công ty điện lực dầu khí việt nam (PV Power).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp giám sát trực tuyến phóng điện cục bộ (PD) để đánh giá tình trạng cách điện cuộn dây stator máy phát của nhà máy điện trực thuộc tổng công ty điện lực dầu khí việt nam (PV Power) KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 GIẢI PHÁP GIÁM SÁT TRỰC TUYẾN PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ (PD) ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN CUỘN DÂY STATOR MÁY PHÁT CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN TRỰC THUỘC TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC DẦU KHÍ VIỆT NAM (PV POWER) Lê Quí Tự Ban Kỹ thuật – Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam – CTCP, Email: lequytu@pvpower.vn Tóm tắt: Máy phát điện là tài sản lớn, là thiết bị tối quan trọng trong việc sản xuất kinh doanh của Doanh nghiệp sản xuất điện. Những bất thường chiếm tỷ trọng lớn là tiền đề cho hư hỏng máy phát như: cuộn dây stator ( 63%), lõi stator (12%), cuộn dây rô to (12%), bearing/trục (12%) và các trường hợp khác (1%) (số liệu của Tập đoàn bảo hiểm Allianz của Đức thống kê các sự cố máy phát từ năm 1996-1999) Các tổ máy phát điện thuôc các nhà máy điện trực PV Power đã vận hành trong thời gian dài, các tổ máy mới nhất cũng đã 10 năm vận hành như nhà máy điện Vũng Áng 1. Các tổ máy phát cũng đã có các tình trạng rung động mạnh các đầu cuối cuộn dây stator, hư hỏng các lớp bán dẫn của cuộn dây. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, các giải pháp giám sát trực tuyến tình trạng thiết bị đem lại hiệu quả trong quá trình đánh giá độ tin cậy của thiết bị và phương án bảo dưỡng sủa chữa phù hợp với thiết bị. Vì vậy cần thiết phải trang bị các hệ thống giám sát trực tuyến để nắm bắt tình trạng của các tổ máy, từ đó có kế hoạch dừng máy, phương án bảo dưỡng sửa chữa tối ưu nhất. Theo thống kê từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (EERE) *, các cuộc khảo sát độc lập cho thấy mức tiết kiệm trung bình công nghiệp sau đây từ việc bắt đầu bảo trì dựa theo tình trạng so với các bảo dưỡng sửa chữa theo truyền thống (định kỳ …): - Giảm chi phí bảo trì: 25% đến 30% - Giảm sự cố: 70% đến 75% - Giảm thời gian dừng máy: 35% đến 45% - Lợi tức đầu tư: 10 lần *Source; US Department of Energy (Website: http://www1.eere.energy.gov Với những lợi ích mang lại, hiện tại PV Power đang triển khai thực hiện giải pháp giám sát tình trạng trực tuyến các cơ phận chính ảnh hưởng đến độ tin cậy của máy phát, một trong những giải pháp đó là giám sát tình trạng cách điện cuộn dây stator bằng phương pháp đo phóng điện cục bộ. 1. TỔNG QUAN 1.1. Phóng điện cục bộ và phương pháp đo Phóng điện cục bộ (PD) là hiện tượng phá hủy điện môi cục bộ trong một phần nhỏ của hệ thống cách điện rắn hoặc lỏng dưới ứng suất điện áp cao. 386 CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Theo IEC 60270-2000, phóng điện cục bộ là các phóng điện nối tắt một phần cách điện giữa các điện cực và có thể xảy ra ở gần điện cực hoặc không, nó có thể gây ra các hư hỏng không thể sửa chữa tới các hệ thống cách điện lỏng và rắn. Phóng điện cục bộ xảy ra do hậu quả của: Cường độ điện trường mạnh, phát nhiệt cục bộ (tạo ra các lỗ hổng và bóng khí), hư hỏng trong vật liệu cách điện, sự phân lớp, sự ăn mòn, ứng suất cơ (rung, dao động), hiện tượng cây nước (Water treeing) Hình 1. Sơ đồ mạch tương đương của điện dung trong vật liệu cách điện Điện môi của một điện dung CF bao gồm một bọc khí và sơ đồ mạch tương đương của điện môi này như hình phía trên bên trái. Các điện dung CS và CF tạo nên một bộ chia điện dung trong vật liệu cách điện, điện áp rơi U1 trên CF nhỏ hơn điện áp đặt Ut (hình phía trên bên phải). Nếu cường độ điện trường trong cách điện cao hơn so với cường độ cách điện trong bọc khí, phóng điện sẽ xuất hiện trong bọc khí. Tại thời điểm này, khóa S đóng lại và điện áp U1 hạ xuống trên điện dung bọc khí. Độ rơi điện áp của U1 sẽ dập tắt phóng điện. Quá trình này lặp lại khi mà cường độ điện trường trong cách điện lại lớn hơn cường độ cách điện trong bọc khí. Quá trình này xuất hiện tại các điểm giao 0 của điện áp Ut phụ thuộc vào độ dốc điện áp. 387 KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 1.2. Các dạng PD trong cách điện cuộn dây stator Hình 2. Cấu tạo cách điện cuộn dây stator Hiện tượng lão hóa cách điện của cuộn dây stator máy phát điện có thể xảy ra bên trong lớp cách điện, ở cả trong rãnh hoặc phần đầu cuối cuộn dây stator. Nếu tình trạng cách điện không được giám sát thường xuyên, các chuẩn đoán thiếu sót có thể dẫn đến kế hoạch bảo trì không hợp lý, có thể dẫn đến hư hỏng cách điện và chi phí sửa chữa lớn. Theo dõi PD là một biện pháp đáng tin cậy để đánh giá tình trạng cách điện, nó thường là biểu hiện của bất thường cách điện mà có thể dẫn tới hư hỏng thiết bị. Do đó, giám sát trực tuyến PD là một giải pháp hiệu quả để đánh giá liên tục tình trạng hệ thống cách điện stator của máy điện quay. Giám sát PD trực tuyến giúp thu thập liên tục các thông tin về hoạt động PD trong máy điện quay trong suốt quá trình vận hành mà không cần phải ngừng máy, giúp người sử dụng tối ưu hóa công tác quản lý thiết bị, đưa ra các chiến lược bảo dưỡng, sửa chữa thích hợp để ngăn ngừa sự cố và đảm bảo tuổi thọ vận hành tốt nhất cho thiết bị. Một số hư hỏng - nguyên nhân gây ra sinh ra phóng điện cục bộ bên trong máy phát gồm: Hình 3. các nguyên nhân gây hư hỏng cuộn dây stator máy phát điện 388 CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Hình 4. Các vị trí xảy ra PD trong cách điện cuộn dây stator  Các khuyết tật sinh ra từ quá trình sản xuất, gia công cách điện của nhà sản xuất.  Lỗ trống, vết nứt nhỏ trong cách điện chính.  Phần cuộn dây trong rãnh stator rung lắc do tác động cơ khí, lỏng nêm, đệm.  Hiện tượng phân lớp cách điện do tác độn ...