Những kinh nghiệm cùng với ứng dụng thực tế trong phân tích đáp ứng tần số quét cho máy biến áp (phần 2)

09/04/2020
csm_FRANEO-800

4. Các nguyên tắc để đạt được độ lặp lại.

   Cuối cùng, một hướng dẫn được tổng kết từ số lượng lớn các phép đo thành công đã được đưa ra để thiết bị có thể đo đạt được độ lặp lại tốt. Điều này là cần thiết vì tất cả các cách đánh giá đã được giải thích trong phần 3 đều dựa vào khả năng tái lập một cách chính xác các kết quả dưới những điều kiện như nhau. Thiếu bước này thường gây ra các hạn chế hoặc thậm chí không thể phân biệt được các lỗi của phép đo với sự cố thực bên trong máy biến áp được thử nghiệm.

Mọi đấu nối từ máy biến áp loại trừ nối đất vỏ máy và các kết nối phụ phải được  ngắt ra.

Các tiếp xúc với sứ phải được loại bỏ và các kẹp đấu nối phải được bắt chặt để đảm bảo tiếp xúc điện được tin cậy.

Nên sử dụng ba sợi cáp tần số cao có màn chắn với chiều dài như nhau (thường dùng cáp đồng trục).

Phải đảm bảo rằng các nối đất bổ sung của các màn chắn của cáp đo không có tiếp xúc điện với các tiếp điểm đầu dây.

Nối đất bổ sung của các đầu dây đo phải có điện cảm thấp (các dây bện rộng với bề mặt lớn, làm bằng một số lượng lớn các sợi nhỏ để giảm hiệu ứng bề mặt ở các tần số cao).

Nối đất bổ sung xuống đế sứ phải là ngắn nhất có thể và đạt được độ dốc nhỏ nhất (thường song song với trụ sứ, ND)

Một điều rất quan trọng nữa là phải đảm bảo tiếp xúc tốt giữa nối đất bổ sung và vỏ máy biến áp. Rất nhiều lỗi đo đạc liên quan đến điểm này.

Các thông tin chi tiết về cách đấu nối thí nghiệm nên được lưu trữ cùng với dữ liệu thí nghiệm. Điều này sẽ giúp tái lập các phép đo trong các thí nghiệm sau này. Các hình ảnh chi tiết về phép đo cũng được khuyến cáo.

Mọi kết quả thí nghiệm ngay lập tức nên được kiểm tra độ tin cậy và được so sánh với các kỳ vọng cùng các tham khảo sẵn có. Một đồ thị rất nhiễu thường là một dấu hiệu cho nối đất không tốt. Hình 9 đưa ra hai ví dụ điển hình cho hiện tương này. Điều quan trọng là nhận ra được các sai lỗi phép đo tại hiện trường và làm lại thí nghiệm đáng ngờ sau khi kết thúc các hiệu chỉnh cần thiết.

hình 9
Hình 9: Các kiểu ví dụ về sai lỗi đo đạc.

5. Ứng dụng của SFRA trong quá trình vận chuyển Máy biến áp

   Đánh giá quá trình vận chuyển máy biến áp là một ứng dụng phổ biến ngày càng phát triển của phương pháp SFRA. Điều này hợp lý vì khả năng cung cấp các thông tin chuyên sâu của SFRA về các cấu trúc lõi từ, cuộn dây và gông từ, với một tập hợp các thử nghiệm. Tất cả các phần này dễ bị hỏng hóc trong quá trình vận chuyển.

Như với tất cả các ứng dụng khác của SFRA, thực hiện thí nghiệm dưới cùng một điều kiện là quan trọng để có các kết quả chính xác. Do vậy, thí nghiệm ban đầu sẽ được thực hiện trên máy biến áp trong tình trạng như lúc vận chuyển. Thông thường máy biến áp sẽ được trang bị các tấm che sứ hoặc vận chuyển sứ, chúng được đưa ra để thí nghiệm được thuận lợi, và không mang dầu (phụ thuộc vào kích cỡ và các giới hạn). Bởi vậy hiển nhiên là dữ liệu cơ sở thông thường từ nhà sản xuất hoặc thí nghiệm dấu vân tay tại hiện trường không thể sử dụng cho mục đích này, bởi vì các kết quả sẽ khác nhau cho mỗi máy. Mặt khác  phải chú ý rằng các kết quả thí nghiệm vận chuyển thường không thể sử dụng như là dữ liệu cơ sở cho các thí nghiệm tương lai trong điều kiện vận hành. Đầu tiên, thí nghiệm đánh giá vận chuyển sẽ được thực hiện với phép đo hở mạch đầu dây với các đầu dây khác không nối đất. Các phép đo ngắn mạch không có khả năng hiển thị vùng lõi từ. Thí nghiệm sẽ được thực hiện bằng việc sử dụng điều chỉnh điểm đo logarít vì tỉ lệ tuyến tính có thể không bao gồm đủ vùng tần số thấp nhất liên quan đến lõi từ, nơi đặc biệt dễ bị tổn hại bởi hỏng hóc vận chuyển.

Sau thí nghiệm đầu tiên trước khi bắt đầu vận chuyển, các thí nghiệm kiểm tra lặp lại có thể được thực hiện ở bất cứ thời điểm nào trong thời gian chuyển tiếp. Điều quan trọng cần  chú ý là thí nghiệm SFRA nên là thí nghiệm sau cùng trước khi vận chuyển và thí nghiệm đầu tiên sau khi đến nơi. Các thí nghiệm khác trong khoảng đó, đặc biệt là các thí nghiệm một chiều (ví dụ, thí nghiệm điện trở cuộn dây) có thể làm thay đổi trạng thái từ hóa của lõi từ và cản trở cho việc đánh giá chính xác tính nguyên vẹn của lõi từ. Tình trạng của từ dư lõi từ nên được lưu ý trong dẫn chứng bằng tài liệu thí nghiệm. Điều tương tự cũng được xét đến cho các vị trí chuyển nấc, mức dầu hoặc ngay cả thành phần vắng mặt của nó. Nếu thí nghiệm được thực hiện nhanh chóng sau khi rút dầu, việc này cũng cần phải lưu ý, bởi các ảnh hưởng của dầu còn lại trong cách điện. Một thí nghiệm lặp lại không có dầu tại hiện trường có thể dẫn đến các kết quả không thuyết phục vì dầu còn lại có thể rơi ra ngoài trong lúc vận chuyển, điều đó có thể dẫn đến các thay đổi điện dung và do đó đã thay đổi các đặc tuyến SFRA, dù là rất nhỏ.

Thêm vào đó, cách thức vận chuyển(8) (transportation configuration) của máy biến áp được chú giải đầy đủ và sẵn sàng để sử dụng cho nhân viên thí nghiệm, người phải thực hiện  các phép đo lặp lại. Có thể cần đến để nhận biết và ghi lại nhiều hơn một cách thức vận chuyển bởi máy biến áp có thể trải qua một vài chặng vận chuyển như tàu, xe tải, đường sắt, cẩu bốc dỡ… Bất cứ chặng vận chuyển nào cũng có thể gây ra chấn động vật lý quá mức cho máy biến áp. Thí nghiệm trước và sau các chặng, mà có các kiểm soát hợp lệ khác nhau, là rất thận trọng. Sau khi nhận máy biến áp ở chặng sau cùng, thí nghiệm cuối trong cách thức vận chuyển nên được làm để đánh giá quá trình vận chuyển. Nếu thí nghiệm này cho biết tình trạng tốt, các thí nghiệm SFRA khác với máy biến áp đã lắp đặt và đổ dầu giống như yêu cầu thí nghiệm điện trở cách điện nên được thực hiện để được sử dụng như dữ liệu vân tay và dữ liệu cơ sở cho thí nghiệm trong tương lai. Trong mọi trường hợp, nên chụp hình các đấu nối giữa thiết bị FRA và sứ máy biến áp.

Tiếp theo các thí nghiệm SFRA mẫu được làm trên một loạt các máy biến áp sau vận chuyển từ Châu Âu đến Châu Phi. Các chỉ báo chấn động ghi nhận nghi ngờ. Thêm nữa tìm thấy các dấu hiệu va chạm. Hình 10 cho thấy hai bức ảnh ví dụ của máy đang nghi ngờ. Không có các thí nghiệm SFRA được làm trước khi chuyển hàng nhưng may mắn là thí nghiệm dựa theo kiểu và các so sánh pha có thể thực hiện được.

hình 10
Hình 10: Các dấu hiệu va chạm chỉ thị có thể máy biến áp bị hư hại sau chuyển hàng

Phép đo phía bên trái trong hình 11 hiển thị vùng lõi từ của máy biến áp nghi ngờ trong dải tần số từ 100 Hz đến 50 kHz. Trái ngược trên hình phải là một máy biến áp cùng kiểu (sister transformer) với lõi từ trong tình trạng tốt được thể hiện cùng một dải tần số. Thông tin về từ dư có sẵn từ nhà sản xuất. Lõi từ đã được khử từ và do vậy mọi máy biến áp giống kiểu nhau cho thấy cùng một trạng thái trong vùng lõi từ dưới 5 kHz. Rõ ràng máy biến áp bên phải đối xứng ở các pha ngoài cùng (xanh dương và đỏ). Sự lêch hướng của pha giữa (xanh lá) là như dự tính. Các đặc tuyến ở hình trái thì khác – các pha ngoài cùng có tính đồng dạng kém. Dạng khác nhất biểu thị trên đặc tuyến của pha 3 bằng màu xanh dương.

hình 11
Hình 11: So sánh dựa trên kiểu của máy biến áp khả nghi (trái) với máy tương đương (phải)

Dựa vào kết quả trên và những chỉ báo chấn động được ghi lại, quyết định mở máy biến áp để kiểm tra bằng mắt. Những dò tìm chứng thực đánh giá của các kết quả SFRA.

Trụ từ 3 bị dịch chuyển về phía bên phải. Thanh kẹp được tìm thấy bị uốn cong và khung gông bằng gỗ phía trên bị gãy một phần. Lực đẩy của thanh kẹp đã bị giảm mạnh trên pha hư hỏng. Cuối cùng máy biến áp được vận chuyển trở về nhà máy để sửa chữa.

hình 12
Hình 12: Trụ từ bị dịch chuyển của pha 3 (trái), thanh kẹp bị uốn cong và khung gông bị gãy (phải)

6. Các kết luận

   SFRA là phương pháp rất hiệu quả cho sự phát hiện và chẩn đoán các khiếm khuyết trong thành phần động của các máy biến áp. Nó có thể đem lại những thông tin rất có ích về tình trạng cơ khí cũng như điện của lõi từ, cuộn dây, các đấu nối và tiếp xúc bên trong. Không một phương pháp thí nghiệm đơn nào khác cho đánh giá tình trạng của các máy biến áp có thể đem đến nhiều thông tin như vậy. Bởi thế SFRA là một thí nghiệm phổ biến ngày càng phát triển. Giá trị của dữ liệu vân tay ngày càng được nhận dạng nhiều hơn bởi người sử dụng trên toàn thế giới. So sánh miền thời gian và miền tần số, các phương pháp thí nghiệm FRA, dường như rõ ràng là SFRA – đo lường trực tiếp trong miền tần số – chiếm ưu thế. Tính lặp lại được là chìa khóa cho một ứng dụng thành công của SFRA. Bởi vậy khi thiết lập các đấu nối cần phải có độ chính xác cao nhất. Do nghiên cứu thống nhất của Cigré WG A2/26 về ứng dụng hiệu quả và chính xác của phương pháp này đã được hoàn tất. Các tác giả gửi lời cảm ơn đến các thành viên của WG này vì công trình của họ.

Tài liệu tham khảo:

  1. H. Bartley, “Analysis of transformer failures”, 36. Annual Conference of engineering insurers, Stockholm, 2003
  2. The Electric Power Industry Standard of People’s Republic of China, “Frequency Response Analysis on Winding Deformation of Power Transformers”, China, 2005
  3. Cigré WG A2/26, “Mechanical condition assessment of transformer windings using Frequency Response Analysis (FRA)”, Brochure 342, Paris, 2008
  4. Cigré WG A2/26, “Mechanical condition assessment of transformer windings using Frequency Response Analysis (FRA)”, Electra N°228, Paris, 2006

Chú thích:

  1. SFRA: Sweep Frequencey Respond Analysis, phân tích đáp ứng tần số quét
  2. Reference date: dữ liệu tham khảo. Các dữ liệu thu nhận được từ thí nghiệm xuất xưởng từ nhà sản xuất. Dữ liệu tham khảo rất quan trọng trong việc phân tích các đặc tuyến đáp ứng tần số của máy biến áp, sử dụng để so sánh trong đánh giá tình trạng máy sau vận chuyển, thí nghiệm định kỳ và sau sự cố.
  3. Fingerprint: dấu vân tay. Thấy rằng một đặc tuyến đáp ứng tần số của một máy biến áp cụ thể là duy nhất.
  4. Tiêu chuẩn đầu tiên trên thế giới về đáp ứng tần số, được đưa ra từ Trung Quốc. DL/T 911-2004: Frequency Respond Analysis on Winding deformation of Power Transformer.
  5. Tiêu chuẩn IEEE C57.149: IEEE guide for the Application and Intepretation of Frequency Analysis for Oil-immersed Transformers được ban hành vào tháng 4/2012, Mr. Charles Sweetser – OMICRON USA là chairman của tiêu chuẩn này; Tiêu chuẩn IEC 60076-18: Measurement of frequency response đã được ban hành vào tháng 07/2012.
  6. Time-based; b. Type-based; c. Phase comparison
  7. Sister-transformer
  8. Transportation Configuration (cấu hình vận chuyển): Từ dùng trong lĩnh vực hậu cần (logistic), định nghĩa các bước cần thực hiện để hoàn thiện một qui trình vận chuyển nào đó.

 

 

Dịch và chú thích

NGUYỄN MẠNH THẮNG

Hiệu đính

TRƯƠNG XUÂN TRƯỜNG

ENTEC A&T

 

 

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

Send us
an Email

Contact