Đăng ký thành viên

Giám sát vận hành các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp của hệ thống truyền tải điện Việt Nam

Thực hiện Đề án Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 về việc ứng dụng các công nghệ mới trong quản lý vận hành nhằm nâng cao độ tin cậy, đảm bảo hệ thống điện quốc gia vận hành an toàn, liên tục, Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT) đã giao Công ty Truyền tải điện 3 (PTC3) thực hiện đề tài khoa học công nghệ “giám sát vận hành các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp” hoàn thành trong năm 2022.

PTC3 đã triển khai nghiên cứu ứng dụng việc giám sát vận hành của các thiết bị nhất thứ theo thời gian thực nhằm chẩn đoán sớm các hư hỏng tiềm ẩn để đưa ra biện pháp khắc phục, hạn chế sự cố, đóng vai trò quan trọng về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.

Nhiều chức năng giám sát đã được nghiên cứu áp dụng như: Giám sát độ hao mòn; giám sát bộ đếm; giám sát độ ẩm độ tinh khiết khí SF6 máy cắt; sử dụng thiết bị lựa chọn thời điểm thao tác máy cắt kháng độc lập với nhà sản xuất máy cắt; giám sát dòng rò qua chống sét van; giám sát tụ phân áp, nhiệt độ biến điện áp. Tất cả các thông tin đều được kết nối về hệ thống điều khiển trạm biến áp, sẵn sàng để chia sẻ đến trung tâm giám sát vận hành qua SCADA.

Song song với một số chức năng giám sát thiết bị nhất thứ đã thực hiện nhưng còn rời rạc, lần đầu tiên độ ẩm, độ tinh khiết khí SF6 trong máy cắt, dòng rò điện trở qua chống sét van được giám sát theo thời gian thực. Như vậy, cùng với việc giám sát khí trong dầu online cho kháng điện và máy biến áp 500 kV, giám sát bản thể cho các máy biến áp 500 kV đã được triển khai, đề tài đã bổ sung thêm việc giám sát trực tuyến cho máy cắt, biến điện áp, chống sét van đã bổ sung một mảnh ghép quan trọng góp phần hoàn thiện thêm khả năng giám sát trực tuyến cho các thiết bị nhất thứ trong trạm biến áp.

1. Giới thiệu:

Hiện nay, việc theo dõi, đánh giá tình trạng vận hành các thiết bị nhất thứ tại các trạm biến áp (TBA 500 kV, 220 kV) chủ yếu dựa vào công tác theo dõi trong vận hành và công tác thí nghiệm định kỳ thiết bị. Điều này dẫn đến hạn chế trong việc phát hiện tức thời các bất thường, hư hỏng thiết bị xảy ra do không giám sát được sự thay đổi các thông số, diễn tiến nội tại bên trong thiết bị… dẫn đến các sự cố lưới điện. Do đó, vấn đề đặt ra cần có công cụ để theo dõi, đánh giá, phân tích tình trạng vận hành trực tuyến của thiết bị nhằm kịp thời đưa ra phương án, giải pháp xử lý ngăn ngừa sự cố do hư hỏng, bất thường thiết bị gây ra.

Trong những năm qua, tại các TBA 500 kV đã ứng dụng, đưa vào vận hành hệ thống giám sát khí trong dầu online cho kháng điện và máy biến áp 500 kV; hệ thống giám sát bản thể cho các máy biến áp 500 kV. Tuy nhiên chưa triển khai được giải pháp giám sát trực tuyến cho các thiết bị nhất thứ còn lại như: Máy cắt, biến điện áp, chống sét van trong khi sự cố do hư hỏng các thiết bị này chiếm phần lớn trong các sự cố do thiết bị nhất thứ.

Xuất phát từ yêu cầu giám sát trực tuyến các thiết bị nhất thứ bao gồm: Máy cắt, biến điện áp, chống sét van nêu trên để người vận hành có thể đánh giá, phân tích được tình trạng vận hành trực tuyến của thiết bị góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm sự cố, nhóm nghiên cứu báo tập trung vào giải pháp chính như sau:

Đối với máy cắt: Giám sát khí SF6, độ hao mòn tiếp điểm chính, giám sát quá trình đóng/cắt tải cảm kháng/dung kháng, giám sát số lần thao tác, giám sát nhiệt độ độ ẩm tủ truyền động máy cắt.

Đối với biến điện áp: Giám sát nhiệt độ khối điện từ EMU, chất lượng tụ phân áp.

Đối với chống sét van: Giám sát dòng rò điện trở thuần; dòng rò tổng; số lần làm việc theo dòng điện qua chống sét van.

Các thông số giám sát trực tuyến thiết bị được thu thập, kết nối về hệ thống điều khiển tích hợp TBA để giám sát vận hành, đánh giá, phân tích tình trạng các thiết bị và phục vụ cho kết nối SCADA.

Trên cơ sở yêu cầu giám sát trực tuyến các thông số trên, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu thiết bị của các hãng trên thế giới để xây dựng mô hình kết nối, thu thập và truyền dữ liệu từ thiết bị đến hệ thống điều khiển tích hợp TBA.

2. Cơ sở lý thuyết/phương pháp nghiên cứu:

Các thiết bị nhất thứ nói chung, các thiết bị như máy cắt, biến điện áp, chống sét van nói riêng đều được thí nghiệm định kỳ trong quá trình vận hành (theo bộ quy định vận hành sửa chữa ban hành kèm Quyết định số: 0020/QĐ-EVNNPT ngày 08/01/2018). Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu tìm hiểu, đánh giá, lựa chọn công nghệ, lựa chọn thiết bị, cảm biến của các hãng sản xuất có thể thu thập, giám sát được các thông số chính của thiết bị thay vì phải phụ thuộc vào kế hoạch thí nghiệm định kỳ, đồng thời giám sát được một vài thông số quan trọng khác giúp người vận hành có thể phân tích, đánh giá được tình trạng thiết bị. Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

Bảng 1: Các nhiệm vụ nghiên cứu chi tiết

Để triển khai chi tiết các nhiệm vụ nghiên cứu trên, nhóm nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu cụ thể như sau:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích và so sánh thông số kỹ thuật, tính năng của những đối tượng nghiên cứu (các thiết bị, cảm biến của các nhà sản xuất trên thế giới), từ đó tổng hợp, đánh giá, xây dựng phương án thực hiện đối với từng đối tượng nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng phương pháp thực nghiệm, lựa chọn 1 đến 2 loại thiết bị, cảm biến của các hãng khác nhau để quan sát, so sánh dữ liệu thu thập được với các thông tin theo phương pháp truyền thống từ đó rút ra những kinh nghiệm áp dụng cho công tác vận hành để tăng cường tuổi thọ thiết bị, giảm thiểu sự cố lưới điện.

- Phương pháp dự báo khoa học: Tổng hợp phân tích đánh giá kết quả đạt được, từ đó dự báo nguy cơ và thời điểm có thể xảy ra nguy cơ để sớm ngăn chặn.

Trên cơ sở nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu nêu trên, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được mô hình kết nối thông tin từ thiết bị đến hệ thống điều khiển tích hợp, SCADA của TBA:

Hình 1: Sơ đồ kết nối các thiết bị, cảm biến giám sát

3. Kết quả nghiên cứu:

Ngăn lộ được lựa chọn nghiên cứu, thử nghiệm là ngăn lộ 581 đường dây 500 kV Pleiku2 - Dốc Sỏi tại TBA 500 kV Pleiku 2 bao gồm: Các máy cắt K591, 581, 561; các chống sét van CSKH591, CSKH581; biến điện áp TU581.

Căn cứ nhiệm vụ đặt ra, tác giả đã nghiên cứu, tính toán, lựa chọn được các thiết bị, cảm biến phù hợp với mô hình kết nối thông tin từ các thiết bị, cảm biến lên hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp, cụ thể:

Bảng 2: Các thiết bị, cảm biến của các hãng sản xuất được lựa chọn

Một số hình ảnh lắp đặt thiết bị, cảm biến tại các thiết bị nhất thứ ngăn lộ 581 ĐZ 500 kV Pleiku2 - Dốc Sỏi tại TBA 500 kV Pleiku:

Hình ảnh kết quả các thông số giám sát thiết bị được thu thập, kết nối về hệ thống điều khiển tích hợp TBA 500 kV Pleiku 2 (hệ thống @Station của hãng ATS):

Hình 6: Kết quả giám sát tổng thể MC kháng K591 trên HMI

Hình 9: Kết quả giám sát tổng thể ngăn MC 581, 561 trên HMI

Hình 10: Đồ thị dạng sóng thiết bị Vizimax ghi nhận khi thao tác đóng/cắt kháng điện KH591

Đối với máy cắt điện: Lần đầu tiên việc giám sát khí SF6 bao gồm việc kiểm tra áp lực khối khí, đo hàm lượng ẩm, nhiệt độ điểm sương, mật độ khí, nhiệt độ khối khí được thực hiện đồng thời trong khi hiện tại chỉ giám sát được áp lực khí SF6. Ngoài ra còn giám sát được nhiệt độ, độ ẩm của tủ máy cắt, giám sát độ hao mòn điện, hao mòn cơ khí của MC. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu, thử nghiệm và đưa vào vận hành thiết bị lựa chọn thời điểm thao tác máy cắt cho kháng điện (thiết bị Point-On-Wave) của một hãng sản xuất thiết bị độc lập với nhà sản xuất máy cắt được thực hiện góp phần làm giảm sự phụ thuộc vào nhà sản xuất, tăng sự cạnh tranh và có thêm sự lựa chọn thiết bị.

Đối với biến điện áp, đã bổ sung giải pháp giám sát trực tuyến nhiệt độ khối điện từ EMU kết hợp với giám sát điện áp đo lường nhị thứ 3U0/U2 hiện tại để đánh giá, phân tích tình trạng thiết bị, kịp thời đưa ra giải pháp xử lý.

Đối với thiết bị chống sét van: Lần đầu tiên việc giám sát dòng điện rò điện trở, là thông số phản ảnh chính xác tình trạng lão hóa của chống sét van, được giám sát trực tuyến. Theo phương án giám sát truyền thống, dòng rò đo được qua chống sét van là dòng điện rò tổng (bao gồm dòng điện rò điện dung và dòng rò điện trở) tỏ ra kém nhạy để theo dõi tình trạng hư hỏng của chống sét van. Phương pháp B2 theo IEC 60099-5 được đánh giá là phương pháp tốt nhất để xác định dòng điện rò điện trở qua việc phân tích sóng hài bậc ba. Không chỉ giám sát được dòng điện rò điện trở, bộ đếm cho chống sét van ngoài đếm số lần làm việc tổng cộng còn đếm được số lần tác động theo các ngưỡng dòng khác nhau (100-999 A, 1000-4999 A, 5000-9999 A và ≥ 10000 A). Kết hợp với dòng rò điện trở, đây là công cụ rất hữu hiệu đánh giá được chất lượng hiện tại của chống sét van.

Cảm biến giám sát khí SF6 lắp đặt trên máy cắt 500 kV

4. Kết luận:

Hiện nay nhiều thông tin quan trọng của thiết bị nhất thứ chỉ được theo dõi trong quá trình kiểm tra thiết bị hàng ngày, hàng tuần hoặc thí nghiệm định kỳ (chu trình 3-6 năm) nên không thể phát hiện kịp thời các bất thường, tiền hư hỏng của thiết bị. Trong khi đó, các hãng sản xuất thiết bị nhất thứ trên thế giới cũng chưa chú trọng vào công tác phát triển hệ thống giám sát trực tuyến thiết bị theo thời gian thực để cảnh báo, hỗ trợ người dùng có thể phân tích, đánh giá, kết luận được tình trạng thiết bị.

Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc tính toán, nghiên cứu lựa chọn thiết bị, cảm biến các hãng khác nhau với công nghệ giám sát mới chưa từng được áp dụng trên lưới điện truyền tải để giám sát xa thiết bị nhất thứ bao gồm máy cắt, biến điện áp, chống sét van từ hệ thống điều khiển máy tính, hệ thống SCADA trạm biến áp.

Như vậy, cùng với việc giám sát khí trong dầu online cho kháng điện và máy biến áp 500 kV, giám sát bản thể cho các máy biến áp 500 kV đã được triển khai, nhóm nghiên cứu đã bổ sung thêm giải pháp giám sát trực tuyến cho máy cắt, biến điện áp, chống sét van, qua đó góp phần hoàn thiện thêm khả năng giám sát trực tuyến cho các thiết bị nhất thứ quan trọng trong trạm biến áp, hỗ trợ đắc lực cho người vận hành đặc biệt đối với các TBA vận hành theo chế độ không người trực.

Với kết quả khả quan nêu trên, nhóm nghiên cứu đề xuất triển khai ứng dụng giải pháp giám sát này cho toàn bộ các thiết bị nhất thứ (máy cắt, chống sét van, biến điện áp) còn lại trong trạm 500 kV Pleiku 2, tiến tới là toàn bộ các trạm biến áp 500 kV, 220 kV trên lưới điện truyền tải quốc gia.

Nguyễn Văn Thắng st

Theo " nangluongvietnam.vn"