Đăng ký thành viên

Một máy biến áp duy nhất có thể phục vụ nhu cầu của hàng nghìn khách hàng (Ảnh st)

Từ sản xuất đến tiêu thụ điện, máy biến áp tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc giảm điện năng từ điện áp cao hơn xuống điện áp thấp hơn. Cho dù được đặt trong một trạm biến áp cấp truyền tải hay phân phối, một máy biến áp duy nhất có thể phục vụ nhu cầu của hàng nghìn khách hàng hay được chuyên sử dụng cho một nhà máy công nghiệp lớn, một trung tâm dữ liệu, một bệnh viện hoặc các hoạt động quan trọng khác.

Thảm họa cháy nổ máy biến áp (Ảnh st)

Sự phụ thuộc của chúng ta vào máy biến áp có nghĩa là bất kỳ hỏng hóc nào cũng có thể gây ảnh hưởng lớn đến các cơ sở kinh doanh và hộ gia đình cũng như ảnh hưởng đến sự an toàn. Hư hỏng máy biến áp không chỉ thể hiện ở dạng một sự cố mất điện lớn, như sự cố ảnh hưởng đến 10.000 khách hàng ở bang Kansas (Mỹ) gần đây, mà hỏng máy biến áp cũng có thể gây ra hỏa hoạn, như sự cố ở thành phố Windsor, bang Ontario (Canada) năm 2021. Và hỏa hoạn thường là mối đe dọa đối với sự an toàn của con người. Một đám cháy do nổ máy biến áp gần đây ở Bangkok, Thái Lan khiến hai người chết và nhiều người bị thương. Thực tế là vụ nổ này đã xảy ra 30 phút sau khi công ty điện lực địa phương đến thăm hiện trường, điều này cho thấy các cuộc thanh tra thông thường là chưa đủ để ngăn chặn thảm họa.

Tại sao đây là một vấn đề ngày càng nghiêm trọng hơn?

Máy biến áp là những tài sản có tuổi thọ cao với tỷ lệ hỏng hóc tăng lên đáng kể sau khoảng 30 năm (Ảnh st)

Máy biến áp là những tài sản có tuổi thọ cao với tỷ lệ hỏng hóc tăng lên đáng kể sau khoảng 30 năm. Tuổi trung bình của máy biến áp phân phối ở Mỹ là 42 năm, trong khi 70% số đường dây truyền tải và máy biến áp điện lực có tuổi thọ từ 25 năm trở lên.

Hiện tại, việc theo dõi các tài sản máy biến áp trong mạng lưới điện mới ở mức tối thiểu, trừ những tài sản lớn nhất do chi phí hiện tại và sự phức tạp của hệ thống theo dõi. Điều này dẫn đến việc thiếu tầm nhìn về tình trạng sức khỏe và độ bền chắc của tài sản, khiến cho việc quản lý tài sản mang tính thận trọng. Nếu không phân tích tình trạng sức khỏe kịp thời, hiệu quả thì cần phải quản lý thận trọng và đầu tư nhiều để tránh hỏng hóc thảm họa.

Tuy nhiên, hiện nay đang có áp lực thương mại và chính trị gay gắt nhằm giảm chi phí và cải thiện việc sử dụng cơ sở hạ tầng mà không ảnh hưởng đến tính liên tục của hoạt động kinh doanh và dịch vụ khách hàng. Đã đến lúc xem xét phương pháp quản lý chủ động hơn để tiết kiệm chi phí vốn bằng cách kéo dài tuổi thọ hữu ích.

Các công ty điện lực hiện đang nhận ra những lợi ích tiềm năng của các trạm biến áp thông minh hơn và các tài sản khác, và nhiều công ty điện lực đã đầu tư để cải thiện vận hành mạng lưới điện. 

Là một phần của chiến lược trạm biến áp thông minh này, việc theo dõi và bảo trì trì tình trạng sức khỏe của máy biến áp chưa bao giờ quan trọng hơn thế. Tuy nhiên, trước đây, việc đánh giá chính xác các yếu tố rủi ro là một vấn đề phức tạp. Hãy tìm hiểu xem tại sao lại như vậy.

Rủi ro lớn nhất đối với độ tin cậy của máy biến áp là gì?

Nhiệt độ và độ ẩm đẩy nhanh quá trình lão hóa máy biến áp (Ảnh st)

Câu trả lời ngắn gọn là nhiệt độ và độ ẩm. Những yếu tố này đẩy nhanh quá trình lão hóa máy biến áp. Cụ thể, nhiệt độ cao có thể làm hỏng cách điện giấy bên trong máy biến áp. Khi điều này xảy ra, máy biến áp ít có khả năng chịu được ứng suất điện khi vận hành bình thường.

Độ ẩm sẽ làm trầm trọng thêm hiệu ứng lão hóa này. Giấy Kraft hoàn toàn khô hoạt động ở 27,7^oC có thể có tuổi thọ trên 20 năm nhưng nếu thêm 2% độ ẩm thì tuổi thọ đó giảm xuống chỉ còn ba năm.

Thử thách với đo lường tình trạng sức khỏe máy biến áp

Việc đo nhiệt độ máy biến áp tương đối dễ dàng bằng cách sử dụng các cảm biến trong cuộn dây máy biến áp hoặc đo nhiệt độ lớp dầu bên trên. Đo độ ẩm khó hơn. Việc đo độ ẩm của giấy - nơi tập trung 95% độ ẩm - là không thể khi máy biến áp đang hoạt động và việc đo độ ẩm của dầu có thể dễ bị sai sót.

Có một mối quan hệ phức tạp giữa độ ẩm của giấy và dầu. Đủ để nói rằng có một mối quan hệ trực tiếp giữa chúng khi cả hai ở trạng thái “cân bằng”. Tuy nhiên, trạng thái cân bằng hiếm khi xảy ra trong máy biến áp hoạt động. Việc đo độ ẩm còn phức tạp hơn bởi các yếu tố như bản chất của dầu (tuổi, các chất ô nhiễm, v.v.), chất lượng giấy, nhiệt ảnh hưởng đến giấy khác với dầu như thế nào, độ ẩm chuyển dịch qua các lớp giấy, v.v.

Do tất cả các hoạt động động này, việc cố gắng hiểu trạng thái của một máy biến áp từ một thử nghiệm dầu duy nhất giống như cố gắng hiểu trạng thái động của toàn bộ một hệ thống điện bằng cách chỉ đo một điểm - đơn giản là nó không đủ toàn diện hoặc chính xác.

Theo dõi máy biến áp trực tuyến

Theo dõi liên tục máy biến áp có thể giúp tính trung bình những điểm không chính xác do các điều kiện biến động ở trên gây ra. Một hệ thống có thể đo liên tục nhiệt độ dầu trên cùng cũng như "độ bão hòa tương đối hoặc hoạt động của nước" có thể ước tính hàm lượng nước trong giấy chính xác hơn nhiều và do đó, tính toán tuổi và tuổi còn lại của giấy.

Tuy nhiên, do đặc tính giữ ẩm của giấy đang lão hóa, việc đánh giá hoàn toàn chính xác đòi hỏi phải xác định đường cong tuổi ở trên cùng, dưới cùng và điểm phát nóng cục bộ của máy biến áp. Cần có một thuật toán nâng cao để thực hiện các phép tính phức tạp này.

Sử dụng phân tích thông minh để dự báo tuổi thọ của máy biến áp

Phần mềm EcoStruxure Transformer Expert của Công ty Schneider Electric (Pháp) tự động hóa việc phân tích phức tạp đối với hàm lượng nước trong giấy máy biến áp, có tính đến các yêu cầu đã nêu ở trên. Phần mềm dựa trên web sử dụng dữ liệu từ Cảm biến Máy biến áp EcoStruxure, một thiết bị giá rẻ đo được rất nhiều nhiệt độ, hoạt động của nước, độ rung và các tín hiệu tần số radio (RF) cho thấy có phóng điện cục bộ.

Phân tích chính xác cho phép dự báo tuổi thọ của giấy và tuổi thọ còn lại dựa trên các đường cong phụ tải dòng điện. Sau đó, bảng điều khiển cho phép người dùng lập mô hình các dự báo khác về tuổi thọ dựa trên các đường cong phụ tải đã chọn.

Tính dễ sử dụng và khả năng của phần mềm EcoStruxure Transformer Expert có thể đơn giản hóa các phân tích phức tạp này và giúp các nhà quản lý tài sản:

• Đánh giá và dự báo tình trạng sức khỏe và tuổi thọ của các máy biến áp
• Đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu liên quan đến việc bảo trì và thay thế dựa trên xếp hạng rủi ro máy biến áp thay vì việc cho thôi hoạt động các tài sản dựa trên tuổi của chúng rất tốn kém và thận trọng.