Chẩn đoán hư hỏng tiềm ẩn MBA dựa trên việc phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA)

Đăng lúc: 22-05-2017 - Đã xem: 7432

Chẩn đoán hư hỏng tiềm ẩn MBA dựa trên việc phân tích khí hòa tan trong dầu (DGA)

Phân tích khí hoà tan DGA là công cụ quan trọng nhất trong việc xác định trạng thái của một MBA. Đó là dấu hiệu đầu tiên có thể nhận biết được hư hỏng cách điện và dầu, quá nhiệt, các điểm nóng phóng điện cục bộ và hồ quang. Chất lượng của dầu phản ảnh tuổi thọ của MBA, vì vậy việc phân tích phải được lấy mẫu gởi đến phòng thí nghiệm phân tích theo tiêu chuẩn IEC 60599 và IEEE C57-104TM.

1. Chuẩn đoàn MBA theo quy trình làm khô đặc biệt và phân tích khí hòa tan toàn phần:

Để phân loại các rủi ro của MBA có thể dựa vào 04 trạng thái DGA như sau:

* Trạng thái 1: Khí đốt hoà tan toàn phần (TDCG) dưới mức được mô tả trong bảng 1 chỉ thị MBA đang làm việc rất tốt. Bất kỳ khí đốt riêng biệt nào vượt qua các mức được mô tả trong bảng 2 thì nên kiểm tra thêm (Chú ý: CO2 không tính đến phần cộng thêm lượng TDCG vì nó không phải là khí đốt).

Bảng 1. Các giới hạn làm khô khí hoà tan tính theo đơn vị phần triệu (ppm).

Bảng 2. Các quy trình thực hiện dựa vào khí đốt hoà tan (chuyển đổi từ bảng 1).

* Trạng thái 2: TDCG có giới hạn chỉ thị lớn hơn mức khí đốt bình thường. Bất kỳ khí đốt riêng biệt nào vượt qua các mức mô tả trong bảng 2 thì nên kiểm tra thêm. Sự cố có thể xuất hiện ít nhất 1 lần, thường lấy mẫu DGA đủ để tính toán lượng khí tổng trong 1 ngày đối với mỗi loại khí (Xem bảng 2 để đề nghị lấy mẫu dựa trên tần suất và thao tác).

* Trạng thái 3: TDCG có giới hạn chỉ thị một mức cao về sự phân huỷ của cách điện giấy và/hoặc dầu. Bất kỳ khí đốt riêng biệt nào vượt qua các mức được mô tả trong bảng 1 thì nên kiểm tra thêm. Sự cố có thể xuất hiện một hoặc vài lần, thường lấy mẫu DGA đủ để tính toán lượng khí tổng trong 1 ngày đối với mỗi loại khí.

* Trạng thái 4: TDCG có giới hạn chỉ thị sự phân huỷ vượt mức về cách điện giấy hoặc/và dầu. Vận hành liên tục có thể gây ra sự cố MBA.

* Lưu ý: MBA tạo ra một vài khí đốt từ trạng thái vận hành bình thường, và một số trạng thái đối với khí hoà tan đưa ra trong IEEE C57-104-1991TM (Bảng 1) là cực kỳ quan trọng. Các MBA có thể vận hành an toàn với các khí riêng biệt trong trạng thái mà không có vấn đề gì. Chúng rất ổn định và các khí không tăng hoặc tăng rất chậm. Nếu TDCG và các khí riêng biệt tăng đáng kể (>30ppm/ngày); có thể dẫn đến sự cố, MBA nên cô lập khi đạt đến các mức trạng thái 4.

Sự gia tăng đột ngột các khí hòa tan và tỷ lệ sản phẩm khí là quan trọng hơn nhiều trong việc đánh giá MBA hơn là lượng khí được tích tụ. Một khí được xem là rất quan trọng là C2H2. Tổng lượng khí này lớn hơn một vài phần triệu biểu thị có hiện tượng hồ quang năng lượng cao. Một vài lượng nhỏ (một vài phần triệu) có thể được tạo ra bởi một sự cố nhiệt có nhiệt độ rất cao (500°C hoặc cao hơn). Mỗi lần xuất hiện hồ quang, gây ra bằng cách tương tự như phóng điện tia chớp (phóng điện sét) hoặc phóng điện điện áp cao, cũng có thể tạo ra một lượng nhỏ C2H2. Nếu C2H2 được tìm thấy khi DGA, nên lấy mẫu dầu hằng tuần hoặc thấm chí hằng ngày để xác định xem có tạo ra thêm C2H2 hay không. Nếu không có và mức độ nằm dưới IEEEÒ trạng thái 4, MBA có thể tiếp tục làm việc. Tuy nhiên, nếu C2H2 tiếp tục tăng thì MBA xuất hiện hồ quang năng lượng cao và nên cô lập ngay lập tức. Nếu tiếp tục vận hành thì cực kỳ nguy hiểm và có thể gây ra hậu quả gây nổ lớn sự cố của thùng máy, làm dầu cháy lan rộng ra một vùng rộng lớn.

* Đánh giá:

1. Hoặc là trạng thái cao nhất dựa vào khí đốt riêng biệt hoặc là TDCG có thể xác định trạng thái (1, 2, 3 hoặc 4) của MBA. Chẳng hạn, nếu TDCG nằm giữa 1941 ppm và 2630 ppm, điều này chỉ thị trạng thái 3. Tuy nhiên, nếu H2 > 1800 ppm thì MBA ở trạng thái 4, như trình bày trong bảng 2.

2. Khi bảng diễn tả "xác định sự phụ thuộc của tải", có nghĩa là cố gắng tìm nếu tỷ lệ tổng của khí theo đơn vị ppm/ngày tăng và giảm theo tải. MBA có thể bị quá tải hoặc có vấn đề về làm  mát. Lấy mẫu dầu mỗi lần thay đổi tải; nếu sự thay đổi tải là quá thường xuyên thì điều này có thể không xảy ra.

3. Để tính tỷ lệ tổng TDCG, chia sự thay đổi trong TDCG bởi số ngày giữa các lần lấy mẫu mà MBA đó mang tải. Không tính đến các ngày trước đó. Tỷ lệ tổng của khí riêng biệt theo đơn vị ppm/ngày được xác định bằng phương pháp tương tự.

Bảng 2 giả thiết rằng, các thí nghiệm DGA trước đó không thực hiện trên MBA hoặc không tồn tại trong thời gian gần đây. Nếu đã thực hiện DGA trước đó thì nên xem xét lại để xác định về tình trạng ổn định  (các khí không tăng đáng kể) hoặc không ổn định (các khí tăng đáng kể). Xem bảng 3 về các tỷ lệ tổng để xác định có hay không có lượng khí gia tăng đáng kể.

2. Chẩn đoán MBA dùng phương pháp phân tích khí hoà tan kết hợp phương pháp tam giác Duval:

* Lưu ý: Đừng sử dụng tam giác Duval để xác định MBA có vấn đề hay không. Sử dụng phương pháp IEEEÒ ở trên hoặc bảng 3 để xác định xem thử vấn đề có tồn tại khi ứng dụng tam giác Duval hay không. Tam giác Duval chỉ được dùng để chẩn đoán vấn đề ở đây là gì?.

2.1 Bản chất của tam giác Duval:

Michel Duval của Hydro Quebec đã phát minh phương pháp này vào những năm 1960 dùng cơ sở dữ liệu của hàng ngàn phép DGA và các chẩn đoán vấn đề của MBA. Gần đây hơn, phương pháp này được hợp thành phần mềm  phân tích dầu MBA phiên bản 4 (TOA4), phát minh bởi viện nghiên cứu Delta X và được sử dụng nhiều trong công nghiệp ứng dụng để chẩn đoán các vấn đề của MBA. Phương pháp này đã thử tính chính xác và tính phụ thuộc qua nhiều năm và bây giờ đang rất phổ biến. Phương pháp và cách để sử dụng nó được mô tả bên dưới.

2.2 Cách sử dụng tam giác Duval:

1. Trước hết phải xác định có hay không có vấn đề tồn tại bằng cách dùng phương pháp IEEEÒ ở trên, và/hoặc bảng 3 bên dưới. Ít nhất một trong các khí CxHy hoặc H2 phải ở trạng thái 3 của IEEEÒ, và tăng theo một tỷ lệ tổng (G2) từ bảng bên dưới, trước khi một vấn đề được xác nhận. Để sử dụng bảng 3 bên dưới mà bằng phương pháp IEEEÒ, ít nhất một trong các khí riêng biệt phải nằm ở mức L1 hoặc trên mức đó và ít nhất tỷ lệ tổng của khí ở G2. Mức giới hạn L1 và các tỷ lệ tổng của khí từ bảng 3 bên dưới là tin cậy hơn phương pháp IEEEÒ; tuy nhiên, nên sử dụng cả 2 phương pháp để xác nhận các vấn đề tồn tại.

* Chú thích:

PD: Phóng điện từng phần.

T1: Nhiệt độ sự cố < 300°C.

T2: Nhiệt độ sự cố 300°C - 700°C.

T3: Nhiệt độ sự cố > 700°C.

D1: Phóng điện năng lượng thấp (Phóng điện sét).

D2: Phóng điện năng lượng cao (Phóng điện hồ quang).

DT: Các sự cố xếp chồng về nhiệt và điện.

Bảng 3. Các giới hạn L1 và các giới hạn tỷ lệ tổng/tháng.

2. Mỗi lần một vấn đề được xác định tồn tại, sử dụng lượng tích tụ toàn phần của 3 khí tam giác Duval và vẽ tỷ lệ phần trăm lên tam giác đó để đi đến một chẩn đoán. Tương tự tính tổng 3 lượng khí được sử dụng trong tam giác Duval, được tạo ra kể từ khi lượng khí bắt đầu tăng đột ngột. Thực hiện phép trừ lượng khí phát sinh trước khi tăng đột ngột tạo ra lượng khí đó kể từ khi sự cố bắt đầu.

                        a. Lấy lượng CH4 tính theo đơn vị ppm khi DGA và trừ đi lượng CH4 DGA trước đó, trước khi khí gia tăng đột ngột. Điều này sẽ cho ta lượng CH4 phát sinh kể từ khi bắt đầu có vấn đề.

                        b. Lập lại chu trình này đối với 2 khí còn lại là C2H4 và C2H2.

3. Cộng 3 lượng khí thu được bởi chu trình của bước 2 ở trên. Điều này cho ta  100% 3 khí khóa phát sinh kể từ khi sự cố, được sử dụng trong tam giác Duval.

4. Chia mỗi khí riêng biệt cho 100% của 3 khí thu được ở bước 3 ở trên. Điều này cho ta phần trăm sự gia tăng mỗi khí so với sự gia tăng toàn phần.

5. Vẽ % mỗi khí lên tam giác Duval, bắt đầu từ mức % đạt được ở bước 4. Vẽ các đường thẳng nằm ngang qua tam giác đó đối với mỗi khí song song với các dấu đã đánh thể hiện trên mỗi phía của tam giác.

* Chú ý: Trong hầu hết các trường hợp, C2H2 sẽ bằng 0, và kết quả sẽ là một điểm bên phía phải của tam giác Duval.

So sánh việc chẩn đoán khí tich tụ toàn phần và chẩn đoán thu được bằng cách chỉ dùng lượng khí gia tăng sau khi sự cố. Nếu sự cố thỉnh thoảng tồn tại, hoặc nếu các tỷ lệ tổng là cao, thì 2 chẩn đoán sẽ giống nhau. Nếu các chẩn đoán đó không giống nhau thì luôn luôn sử dụng chẩn đoán về sự gia tăng của khí phát sinh bởi nó đem lại tính chính xác hơn. Xem ví dụ về cải tạo MBA nơi mà việc chẩn đoán dùng sự gia tăng lượng khí là chính xác hơn nhiều khi dùng khí tích tụ toàn phần.

* Ví dụ: Dùng hình 4 và thông tin bên dưới, thu được 2 chẩn đoán về cải tạo MBA. Chẩn đoán đầu tiên (điểm 1), thu được bằng cách dùng lượng toàn phần của 3 khí sử dụng bởi tam giác Duval. Chẩn đoán thứ 2 (điểm 2) thu được bằng cách chỉ dùng các khí gia tăng giữa CO và CO2 được sử dụng để đánh giá giấy cách điện.

Hình 4: Ví dụ về cải tạo MBA dựa vào chẩn đoán tam giác Duval.

* Các bước để đạt được chẩn đoán thứ 1 (điểm 1) trên tam giác Duval (Hình4):

1. Sử dụng khí tích tụ toàn phần từ DGA 2 = 369.

2. Chia mỗi khí cho lượng toàn phần đó để tìm % mỗi khí của tổng:

%CH4 = 192/369 = 52%, %C2H4 = 170/369 = 46%, %C2H2 = 7/369 = 2%

3. Vẽ 3 đường thẳng ngang qua tam giác Duval bắt đầu từ mức % đạt được ở bước 2. Những đường thẳng này phải được kẻ song song với dấu đã đánh bên mỗi phía liên quan. Xem các đường gạch nối màu đen trong hình 4 ở trên.

4. Điểm 1 thu được từ các đường giao nhau mà có vùng chẩn đoán T2 của tam giác, mà chỉ thị một nhiệt độ sự cố giữa 300°C-700°C. Xem chú thích hình 3 ở trên.

* Các bước để đạt được chẩn đoán thứ 2 (điểm 2) trên tam giác Duval (Hình4):

1. Sử dụng lượng khí tăng toàn phần từ  = 139.

2. Chia mỗi khí tăng cho tổng lượng tăng đó để tìm % mỗi khí của tổng:

%lượng tăng CH4 = 50/139 = 36%, %lượng tăng C2H4 = 86/139 = 46%, %lượng tăng C2H2 = 3/139 = 2%

3. Vẽ 3 đường thẳng ngang qua tam giác Duval bắt đầu từ mức % đạt được ở bước 2. Những đường thẳng này phải được kẻ song song với dấu đã đánh bên mỗi phía liên quan. Xem các đường gạch nối màu trắng trong hình 4 ở trên. Chú ý rằng C2H2 có mức % giống nhau (2%) cả 2 lần do đó cả 2 đường thẳng đều giống nhau.

4. Điểm 2 thu được từ các đường giao nhau mà có vùng chẩn đoán T3 của tam giác, mà chỉ thị một nhiệt độ sự cố >700°C. Xem chú thích hình 3 ở trên.

* Đánh giá:

1. Điểm 2 là đạt được chẩn đoán chính xác hơn nhiều bằng cách dùng lượng khí gia tăng hơn là khí tích tụ toàn phần. Thực hiện cả 2 phương pháp khi kiểm tra thì rất có ích, cả 2 chẩn đoán thực hiện giống nhau qua nhiều lần.

2. Lượng khí CO và CO2 phát sinh chỉ thể hiện trong đánh giá việc phân huỷ cách điện giấy theo phương pháp tỷ số CO2/CO.

Tỷ số của khí tích tụ toàn phần: CO2/CO =2326/199 = 11,7.

Tỷ số lượng tăng CO2/CO =1317/23 = 57. Cả 2 tỷ số này đều không đủ thấp, điều này biểu thị rằng sự cố về nhiệt là không đủ lớn đối với cách điện giấy để gây ra phân huỷ nhiệt của cách điện. Một lượng gia tăng lớn về CO2 có thể có nghĩa là rò rỉ pha tạp khí quyển. Sự cố có thể là do việc đấu nối không tốt ở đáy sứ, tiếp xúc không tốt hoặc đấu không tốt ở bộ phận áp, hoặc có vấn đề về nối đất lõi. Các vấn đề này đều có khả năng sửa chữa tại trạm.

3. Khuyến nghị:

Nên tham khảo chuyên gia về MBA các vấn đề qua phân tích DGA. Nhà sản xuất MBA nên tham khảo nhân viên vận hành phòng thí nghiệm DGA, các chuyên gia khác về kinh nghiệm bảo trì MBA và các chẩn đoán. Đừng bao giờ thực hiện một chẩn đoán dựa vào một DGA, bởi vì một mẫu có thể bị lấy nhầm hoặc nhầm lẫn hoặc là tại xưởng hoặc là tại phòng thí nghiệm.

Phan Tú Dương - CPCETC

Biên dịch tổng hợp từ - Facilities instructions, standards, and techniques Volume 3-31of Transformer diagnostics. 

Các bài viết khác