Đo và phân tích đáp ứng điện môi cho máy điện quay (Phần 2)

17/08/2018
39
  • So sánh các đường cong điện dung phức giữa các pha khác nhau

Một phương pháp khác, có thể được ứng dụng để so sánh giữa các pha, là phép so sánh các điện dung phức. Điện dung phức C bao gồm phần thực C’ đại diện cho sự phân cực, và phần ảo C” đại diện cho tổn thất trong vòng dây:

Tỉ số C”/C’ là hệ số tổn hao tan(δ):

Mặc dù việc só sánh C’ và C” có vẻ giống với việc so sánh đường cong tan(δ), nhưng phương pháp này có một số lợi ích bởi vì nó tách riêng việc phân tích sự phân cực và tổn thất trong khi phép so sánh tan(δ) luôn luôn xem xét cả hai.

C’ và C’’ có thể được chọn bằng cách chọn mục tương ứng “Capacitance” trong các cài đặt hiển thị. (Hình 14)

Các đường cong của C’’ tan(δ) rất giống nhau và phương pháp phân tích cũng giống nhau (xem chương trước). Các giá trị tăng của pha U so sánh với các pha khác được thấy rõ trong ví dụ (Hình 14).

Hình 14: Các đường cong C’ và C” đối với cách điện pha – đất của một đối tượng thí

Sự gia tăng của C’ (đại diện cho sự phân cực) cần rất thấp đối với cách điện trong tình trạng tốt. Một sự tăng nhỏ luôn luôn xảy ra, như pha 2 và 3 thể hiện (Hình 14). C’ đối với pha 1 thể hiện một sự tăng đáng kể khi hướng đến các tần số thấp, đặc biệt khi so sánh với các pha khác. Điều này cũng là một minh chứng rõ ràng cho một sự cố tại pha 1 và xác nhận các kết quả từ phép so sánh tan(δ).

Lợi ích của việc phân tích C’ là ít bị ảnh hưởng bởi các dòng điện rò hơn so với các giá trị C” hoặc tan(δ). Trong khi sự tăng các giá trị này trong pha 1 có thể bị gây ra bởi các dòng điện rò, sự gia tăng C’ chắc chắn liên quan tới các sự cố trong cách điện. Bởi vậy, nếu xuất hiện độ lệch đáng kể với các đường cong tan(δ), khuyến khích thực hiệnmột phép phân tích C’ để xác nhận các kết quả.

  • Điện trở cách điện, tỉ số phân cực
    • Điện trở cách điện (Insulation Resistance – IR)

Các thông sốthường được sử dụng cho việc môt tả trạng thái cách điện của một máy điện quay bao gồm chỉ số phân cực (PI) và tỉ số hấp thụ điện môi (DAR). Những giá trị này thường có được tại các điện áp cao hơn (vài kV) sử dụng một “thiết bị thí nghiệm cách điện” – một nguồn điện áp cao DC và một ampe kế nhạy. Lý do cho việc sử dụng điện áp cao DC được thể hiện trong lịch sử: Việc ứng dụng các điện áp cao hơn dẫn đến tạo ra các dòng điện cao hơn và các ampe kế kiểu cũ (ampe kế cơ) bị giới hạn bởi độ nhạy, bởi vậy các điện áp cao hơn là cần thiết để có thể đo được dòng điện kết quả. Tuy nhiên, các kỹ thuật đo hiện đại cho phép đo các dòng điện trong dải pA và thấp hơn. Bởi vậy, điện áp thấp cũng đủ để đo các thông số điện môi với độ chính xác cao.

Điện trở cách điện (IR) là giá trị của điện trở được tính toán bởi phép chia điện áp đặt cho dòng điện đo được. Khi thực hiện phép đo này trên một cách điện của máy điện quay, hiện tượng phân cực dẫn đến sự phân cực trong cách điện. Điều này tạo ra một dòng điện giảm dần theo thời gian, dòng điện này sẽ chỉ trở nên ổn định sau nhiều phút hoặc nhiều giờ.

Bởi vậy, điện trở cách điện không phải một điện trở thuần dạng ohm (là hằng số theo thời gian) mà là một giá trị tăng dần theo thời gian. Do đó, biết rõ thời gian giá trị được xác định là rất quan trọng.

  • Chỉ số phân cực (PI)

Chỉ số phân cực (PI) được xác định bởi tỉ số của giá trị điện trở tại 600s chia cho giá trị điện trở tại 60s

Bởi vì điện áp đặt được giữ không đổi trong quá trình thí nghiệm, PI cũng có thể được thể hiện bởi tỉ số của dòng điện

Phần mềm DIRANAPTM tự đông tính toán giá trị PI ngay khi thời gian đo đạt tới 600s. Các giá trị được thể hiện trong thẻ “Measurements” (Hình 15).Đối với bất kỳ điện trở thuần dạng ohm nào, dù có giá trị bao nhiêu, chỉ số PI sẽ bằng “1”. Bởi vì tất cả các hệ thống cách điện sử dụng cho các máy điện quay thể hiện sự phân cực nên giá trị PI thường lớn hơn “1”.

Hình 15: Chỉ số phân cực (PI) và Tỉ số hấp thụ điện môi (DAR) trong bảng hiển thị dạng số tại cửa sổ view PDC
  • Tỉ số hấp thụ điện môi (DAR)

Tỉ số hấp thụ điện môi (DAR) cũng được xác định bằng tỉ số của các điện trở, nhưng với các thời gian ngắn hơn là 60s và 30s được sử dụng:

Bởi vì điện áp đặt giữ không đổi trong quá trình thí nghiệm, DAR cũng có thể được thể hiện qua tỉ số của các dòng điện:

  • Phân tích chỉ số phân cực (PI) và hệ số hấp thụ điện môi (DAR)

Mặc dù phép đo PI và DAR rất đơn giản và có rất nhiều giới hạn khả dụng đối với các giá trị, nhưng cần phải chú ý rằng các giá trị này có thể rất khó để phân tích. Điều này đặc biệt chính xác đối với các loại máy điện quay mới, với cách điện dạng nhựa epoxy-mica hoặc tương tự.

Bởi vì chủ đề này khá là phức tạp, hãy tham khảo các tiêu chuẩn tương tự. Một ví dụ tiêu biểu là tiêu chuẩn IEEE 43 – 2013, “Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machines”, bao gồm thông tin về các yếu tố ảnh hưởng và sự giải thích các giá trị cho các dạng cách điện mới.

Hãy luôn nhớ rằng PI và DAR thể hiện trong phần mềm DIRANAPTM là các giá trị được xác định qua các dòng điện đo được mà chưa được hiểu chuẩn theo nhiệt độ,…

  • Các thông số khác

Cũng có thể sử dụng các thông số khác đối với miền thời gian và tần số cho việc đánh giá. Phần mềm DIRANAPTM, đưa ra các phương pháp đa dạng để hiển thị hoặc xuất ra các giá trị đo hoặc tính toán. Việc xuất toàn bộ các phép đo vào Excel có thể được thực hiện thông qua chức năng “Report”, việc xuất các kết quả đo DIRANAtrong một phiên làm việc thành dạng file .csv được thực hiện thông qua chức năng “Manage” của PTM.

  1. Phụ lục
    • Nguyên lý guarding

Một phép đo đáp ứng điện môi là một phép đo ba cực bao gồm điện áp đầu ra, dòng điện đo lường và một hệ thống guard. Thông thường, điện áp đầu ra nên được kết nối tới sứ, nơi mà chịu ảnh hưởng của các nhiễu điện từ nhiều nhất. Đây là các sứ lớn hơn điển hình (sứ cao áp), chúng tạo thành các ăng-ten lớn do kích thước của chúng. Đối với máy biến áp hai cuộn dây, kênh đo lường thường kết nối tới các sứ hạ áp. Đối với máy biến áp ba cuộn dây, hai kênh đo phải được nối tới các cuộn dây gần kề với các cuộn dây nơi điện áp đầu ra được nối tới.

Guarding được yêu cầu để ngăn ngừa sự ảnh hưởng do các đường dẫn điện không mong muốn gây ra do các sứ bị bẩn và các trường điện từ bên ngoài. Hình 16 và 17 mô tả nguyên lý guarding cho máy biến áp lực. Không có guarding, ampe kế đo dòng điện chạy qua thể tích cách điện Ivol và dòng điện rò không mong muốn qua bề mặt cách điện Isur, cũng như dòng điện dung chạy qua CH và CL. Sau khi đặt một dây guard, dòng điện rò Isur, cũng như dòng điện dung chạy qua CH và CL sẽ không đi vào ampe kế mà chạy trực tiếp đến nguồn điện áp. Bằng cách như vậy, chỉ duy nhất dòng điện chạy qua thể tích liên quan được đo và CH và CL sẽ không ảnh hưởng tới phép đo. Ngoài ra, thùng máy biến áp và các cáp đo bọc vỏ sẽ ngăn chặn sự tương hỗ của trường điện từ.

Hình 16: Một phép đo đáp ứng điện môi không có guarding
Hình 17: Một phép đo đáp ứng điện môi có guarding

 

 

 

 

 

 

Các lỗi đo lường

  • Quá tải nguồn điện áp

Nếu thiết bị không thể đạt tới điện áp mong muốn, một thông báo lỗi sẽ chỉ rằng thiết bị bị quá tải. Để xử lý vấn đề:

  • Kiểm tra xem sơ đồ đấu nối có gây ra ngắn mạch không.
  • Nếu các dòng điện dung gây ra quá tải (thường đối với các cáp dài), giảm điện áp đầu ra hoặcbắt đầu phép đo tại các tần số thấp hơn 1000Hz, chẳng hạn như tại 100 Hz.
    • Hệ số tổn hao âm

Đường cong hệ số tổn hao có thể bị âm tại các tần số cao, xem hình 18. Nguyên nhân của vấn đề này có thể do: thứ nhất, tổng trở guarding cao; thứ hai, một điện dung nhỏ đo được tiếp nối với một điện dung guarding lớn; thứ ba, các dòng điện guard lớn (các sứ bẩn); và cuối cùng, độ dẫn điện của các cuộn dây.

Hình 18: Phép đo điện môi với hệ số tổn hao âm

Để giải quyết vấn đề:

  • Đấu nối guarding cho tất cả các cáp đo lường, nếu có thể, nối thêm mộtdây dẫn từ mặt trướccủa DIRANA đến thùng MBA.
  • Cố gắng giảm các dòng điện guard (lau các sứ, ngắt kết nối tất cả các thiết bị mà có thể vẫnnối tới MBA).
  • Kiểm tra tỉ số của các điện dung (chỉ đo các cuộn dây gần kề).
  • Chắc chắn một kết nối hợp lý từ vỏ của DIRANA đến điện thế quy chiếu, thường là thùng máy biến áp.
    • Độ dốc tại vị trí chuyển tiếp từ miền thời gian sang miền tần số

Tại vị trí chuyển tiếp từ miền thời gian (PDC) sang miền tần số (FDS), một đoạn dốc có thể xuất hiện. Hai lý do có thể gây ra điều này là: thứ nhất, một hiện tượng phân cực dư của điện môi, thứ hai, các nhiễu loạn trong phép đo miền thời gian (xem trong mục 4.2.4).

Hình 19 mô tả một đoạn dốc gây ra bởi hiện tượng phân cực dư. Đối với máy biến áp này, điện trở của điện môi được thí nghiệm với dòng 5 kV DC trước khi thí nghiệm đáp ứng điện môi sử dụng DIRANA. Sự phân cực dư gây dịch chuyển dòng điện miền thời gian cũng như hệ số tổn hao khi hiển thị trong miền tần số.

Hình 19: Đoạn dốc tại vị trí chuyển tiếp từ miền tần số (FDS)sang miền thời gian (PDC)
  • Khử phân cực điện môi bằng cách kết nối các cực của sứ cao áp và hạ áp với nhau và tới vỏ MBA. Thời gian khử phân cực nên ít nhất dài bằng thời gian phân cực (khoảng thời gian mà điệnáp đặt lên), tuy nhiên, điều này cũng phụ thuộc và điện áp đặt. Sau khi thực hiện xong, phép đovới DIRANA có thể được lặp lại.
  • Đo đáp ứng điện môi sử dụng DIRANA trước phép thí nghiệm đo điện trở điện môi.
  • Các nhiễu loạn trong phép đo miền thời gian

Các nhiễu loạn trong dòng điện miền thời gian được chuyển sang miền tần số và ảnh hưởng tới các kết quả hiện thị tại đó (ví dụ, hệ số tổn hao). Hình 20 thể hiện các nhiễu loạn trong dòng điện miền thời gian cho một chu kỳ đo 600 – 1100s như một ví dụ. Điều này gây ra các nhiễu loạn trong hệ số tổn hao tại các tần số thấp.

Hình 20: Dòng điện miền thời gian với các nhiễu loạn trong khoảng 1000s (trái) và sự biến đổi của nó trong miền tần số với các nhiễu loạn tại tần số thấp (phải). Lý do có các nhiễu loạn là do hệ thống guarding không được áp dụng cho phép đo CL.

Để giải quyết vấn đề này:

This entry was posted in . Bookmark the permalink.
024 6683 0230

Send us
an Email

Contact