Xác định hàm lượng ẩm bằng các chẩn đoán nâng cao tại hiện trường (phần 3)

13/04/2020
DIRANA_2

Tác giả: Maik Koch và Micheal Krueger – OMICRON Áo

Ứng dụng đo tại hiện trường

Đây là ví dụ máy biến áp đã rất lão hóa cần được cân nhắc cho việc tháo dỡ máy. Trường hợp này là một cơ hội tốt để so sánh những phương pháp khác nhau để đánh giá hàm lượng ẩm. Mẫu dầu là loại Shell Diala KX6 chỉ số trung hòa 0,49mg KOH/ g, dầu được sửa dụng từ năm 1954. Với giá trị cao này cùng với độ dẫn suất của dầu là 900pS/m cho thấy ảnh hưởng cực lớn của các phụ phẩm dẫn điện sinh ra do lão hóa. Các mẫu giấy được lấy sau khi đo các thuộc tính điện môi (các dòng phân cực và khử phân cực, đáp ứng phổ miền tần số) và việc lấy mẫu dầu (hàm lượng ẩm bằng ppm và độ bão hòa hơi ẩm %). Hình 9 mô tả các dữ liệu đo được của các phép đo điện môi. Dòng phân rã nhanh theo miền thời gian và hệ số tổn hao cao trong phổ miền tần số chỉ ra độ dẫn điện của vật liệu cách điện đang ở mức cao.

Hình 10 (bên trái) so sánh các kết quả độ ẩm bởi các phương pháp đo đo và phân tích khác nhau. Chuẩn độ KF của các mẫu giấy cho ra kết quả độ ẩm 2,6% của trọng lượng. Các kết quả phân tích của các phương pháp đáp ứng điện môi cũng khác nhau: hai thuật toán (PDC, FDS) không bù dẫn suất của phụ phẩm do lão hóa xác định hàm lượng ẩm là 3,8 và 4% tỷ trọng. Phần mềm phân tích mới có xác định hàm lượng ẩm là 2,9% tỷ trọng (Dira)

dong-phan-cuc-va-he-so-ton-hao
Hình 9:
Hình trái: dòng phân cực đo được giữa cuộn dây CA và HA. Hình phải: hệ số tổn hao đo được giữa cuộn dây CA và HA.

Trong 1 mẫu dầu trực tiếp độ bão hòa hơi ẩm tại hiện trường và hàm lượng ẩm theo ppm bằng chuẩn độ KF trong phòng thí nghiệm. Qua đường đẳng nhiệt hấp thụ ẩm 11 độ bão hòa tương đối (RS) trong cellulose đọc được là 2,5%. Giá trị này khớp với những mẫu giấy và phân tích đáp ứng điện môi có bù phụ phẩm dẫn điện do lão hóa. Biểu đồ cân bằng dựa trên hàm lượng ẩm trong dầu bằng ppm đưa ra giá trị hãm lượng ẩm rất cao là 6,0% (ppm). Điều đó chứng tỏ biểu đồ cân bằng không điều chỉnh theo trạng thái lão hóa và khả năng hấp thụ độ ẩm không đủ tin cậy để đánh giá hàm lượng ẩm trong MBA lực.

ham-luong-am-va-duong-dang-nhiet
Hình 10:
Hình trái: hàm lượng ẩm trong cách điện cứng từ các phương pháp đo khác nhau.
Hình phải: đường đẳng nhiệt hút ẩm bề mặt cho vật liệu cellulose tương quan hấp thụ ẩm và hàm lượng ẩm phân loại theo tiêu chuẩn IEC 60422

Để kết luận và tìm ra biểu hiện của MBA cũ, phân tích mức độ tương tác của các thành phần bị lão hóa cần đo cả 2: căn cứ dựa trên trạng thái cân bằng ẩm và căn cứ vào thông số của điện môi.

Đánh giá phép đo độ ẩm

IEC 60422 phân loại các mức độ ẩm bão hòa trên 6.0% là tương đối ướt (moderately wet), nó tương ứng với hàm lượng ẩm xấp xỉ 2,2%. Trong vùng này, các  phân tử nước sẽ trở nên năng động hơn, dẫn đến hiệu ứng tạo ra nước rất nguy hiểm. Ở mức này, việc bảo dưỡng như sấy nên được xem xét. Hình 10 (bên phải) chỉ ra mối quan hệ giữa hàm lượng ẩm và độ bão hòa hơi ẩm hỗ trợ cho việc đánh giá các kết quả phân tích.

Tóm tắt

Bài báo thảo luận về các phương pháp đo hàm lượng ẩm trong máy biến áp sử dụng các phương pháp đáp ứng điện môi và các biểu đồ cân bằng:

  • Các phương pháp chẩn đoán điện môi để suy ra độ ẩm trong cách điện cứng từ các thuộc tính điện môi giống như các dòng phân cực khử phân cực hay hệ số tổn hao xác định theo tần số.
  • Thiết bị mới DIRANA kết hợp phương pháp đo phổ miền thời gian (PDC) và tần số (FDS) do đo làm giảm đáng kể thời gian đo.
  • Phẩn mềm mới được phát triển trên cơ sở nguồn dữ liệu mới, đo được từ tấm ép mới và cũ với các hàm lượng ẩm khác nhau và dầu thẩm thấu.
  • Thuật toán phân tích mới so sánh các phép đo đáp ứng điện môi từ máy biến áp đến các mô hình (đáp ứng điện môi), thu được từ mô hình XY. Những đặc trưng mới của phần mềm là dữ liệu ở tần số thấp và mở rộng mô hình
  • Thuật toán phân tích bù ảnh hưởng của điện dẫn đối do các phụ phẩm do lão hóa.
  • Phần mềm mới đã được ứng dụng thành công tại hiện trường và được so sánh với các phương pháp đo và phân tích khác.
  • Ứng dụng truyền thống của biểu đồ cân bằng được sử dụng để đưa ra hàm lượng ẩm trong cellulose (%) thông qua hàm lượng ẩm trong dầu (ppm) có sai số đáng kể.
  • Loại trừ ảnh hưởng do dầu lão hóa, hàm lượng ẩm trong dầu tương quan với mức độ bão hòa % phù hợp hơn thay cho đo hàm lượng ẩm trong dầu
  • Bước tiếp theo sử dụng độ ẩm tương quan với độ bão hòa trong dầu cellulose. Cách đo dễ dàng, liên tục và có độ chính xác cao.

Tiểu sử tác giả:

Maik Koch chịu trách nhiệm quản lý sản phẩm tại OMICRON – CH Áo. Trước đó, ông làm nghiên cứu sinh tại Đại học Stuttgart – CHLB Đức và tốt nghiệp với bằng tiến sĩ. Lĩnh vực nghiên cứu của ông là về già hóa và xác định hàm lượng ẩm trong cách điện giấy dầu của máy biến áp sử dụng phương pháp phân tích hóa học và điện môi. Ông nhận bằng kĩ sư điện tại Đại học Bách khoa Cottbus – CHLB Đức. Ông đã viết khoảng 20 bài báo khoa học và cộng tác với các nhóm làm việc của Cigre.

Michael Krueger đứng đầu nhóm chuyên gia thí nghiệm nhất thứ của OMICRON. Ông học về kĩ thuật điện tại Đại học Aachen (RWTH) và Đại học Kaiserslautern (CHLB Đức) và tốt nghiệp năm 1976 (bằng kĩ sư). Năm 1990 ông nhận bằng tiến sĩ khoa học từ Đại học Vienna. Michael Krueger có 30 năm kinh nghiệm về kỹ thuật điện cao áp và chuẩn đoán cách điện. Ông là thành viên của VDE, Cigré và IEEE.

Tài liệu tham khảo:

  • Koch, S. Tenbohlen: “The Breakdown Voltage of Insulation Oil under the Influence of Humidity, Acidity, Particles and Pressure”, International Conference on Advances in Processing, Testing and Application of Dielectric Materials APTADM, 26.-28.09.2007, Wroclaw.
  • E. Lundgaard, W. Hansen, D. Linhjell, T. J. Painter: “Aging of oil-impregnated paper in power transformers”, IEEE Transactions on Power Delivery, Jan. 2004 Volume: 19, Issue 1, p. 230- 239.
  • Koch, S. Tenbohlen, T. Stirl: “Advanced Online Moisture Measurements in Power Transformers” CMD 2006 International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis, Changwon, Korea, 2006
  • Koch, S. Tenbohlen, I. Hoehlein and J. Blennow: “Reliability and Improvements of Water Titration by the Karl Fischer Technique” Proceedings of the XVth International Symposium on High Voltage Engineering, ISH, Ljubljana, Slovenia, 2007
  • M. Gubanski, P. Boss, G. Csepes, V.D. Houhanessian, J. Filippini, P. Guuinic, U. Gafvert, V. Karius, J. Lapworth, G. Urbani, P. Werelius, W. S. Zaengl: “Dielectric Response Methods for Diagnostics of Power Transformers” CIGRÉ Task Force 15.01, Technical Brochure 254, Paris, 2004
  • S. Zaengl “Dielectric Spectroscopy in Time and Frequency Domain for HV Power Equipment, Part I: Theoretical Considerations” IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol 19, No. 5 pp.5-18, September / October 2003
  • Borsi, E. Gockenbach, M. Krueger “Method and Device for Measuring a Dielectric Response of an Electrical Insulation System” European Patent EP1729139
  • Koch, S. Tenbohlen, M. Krüger and A. Kraetge: “A Comparative Test and Consequent Improvements on Dielectric Response Methods” Proceedings of the XVth International Symposium on High Voltage Engineering, ISH, Ljubljana, Slovenia, 2007
  • Ekanayake: “Diagnosis of Moisture in Transformer Insulation”, Ph.D. dissertation, Dep. of Materials and Manufacturing Technology, Chalmers University of Technology, 2006
  • Gafvert, G. Frimpong, and J. Fuhr: “Modelling of dielectric measurements on power transformers”, Proc. 37th Session “Large High Voltage Electric Systems” (CIGRE), paper 103, Paris, France, 1998
  • Koch, S. Tenbohlen, D. Giselbrecht, C. Homagk, T. Leibfried: “Onsite, Online and Post Mortem Insulation Diagnostics at Power Transformers”, Cigré SC A2 & D1 Colloquium, Brugge, Belgium 2007
  • V. Oommen: “Moisture Equilibrium Charts for Transformer Insulation Drying Practice” IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-103, No. 10, Oct. 1984, pp. 3063-3067
  • Pahlavanpour, M. Eklund K. Sundqvist “Revised IEC Standard for Maintenance of In- Service Insulating Oil” Weidmann Third Annual Technical Conference, Sacramento, USA. 2004
  • Du, M. Zahn, et al. “A Review of Moisture Equilibrium in Transformer Paper-Oil Systems” IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol. 15, No. 1, pp. 11-20, January- February 1999

 

Mời bạn đọc thêm các nội dung liên quan:

Các phương pháp nâng cao để chẩn đoán cách điện cho máy biến áp lực (phần 1)

Chẩn đoán cách điện chuyên sâu bằng phổ điện môi (phần 1)

Chẩn đoán cách điện chuyên sâu bằng phổ điện môi (phần 2)

 

 

 

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

Send us
an Email

Contact