Những kiến thức cơ bản về thử nghiệm và bảo dưỡng các thiết bị trong hệ thống điện (In lần thứ tư): Phần 1

Chia sẻ: Vô Sắc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:164

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 cuốn sách "Những kiến thức cơ bản về bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị trong hệ thống điện" trình bày các nội dung: Đại cương về bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện, thử nghiệm thiết bị bằng điện áp một chiều, các phương pháp thử nghiệm thiết bị điện bằng điện áp xoay chiều, dầu, chất lỏng và khí cách điện, máy biến áp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Những kiến thức cơ bản về thử nghiệm và bảo dưỡng các thiết bị trong hệ thống điện (In lần thứ tư): Phần 1

LÊ VĂN DOANH (chủ biên) PHẠM VĂN CHỚI NGUYỄN THẾ CÔNG NGUYỄN ĐÌNH THIÊN sTHự NGHIÊM THU VIEN DAI HOC NHA TRANG PKÒữCỶ uàt t íu r (MỘK c ủ a cồú*t
LÊ VĂN DOANH, PHẠM VĂN CHỬI NGUYỄN THẾ CÔNG, NGUYỄN ĐÌNH THIÊN BẢO DƯỠNG VÀ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG BIỆN (In lăn thứ 4 có bổ sung và sửa chữa) M Ảm i NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2008
Chịu trá ch nhiệm xuất b à n : PGS.TS. TÔ ĐĂNG HẢI Biên tạ p : NGUYỄN THỊ NGỌC KHUÊ, NGUYỄN ĐÃNG Trình b à y và c h ế b á n : HUY HOÀN Vẽ b ia : TRẦN THANG In 500 cuốn, khổ 16 X 24cm, tại Công ty CP In Hàng không. Cuyết định xuất bản số: 75-2007/CXB/265-02/KHKT In xong và nộp lưu chiểu tháng 10/2007.
LỜI NÓI ĐẨU Đê đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, hệ thống điện Việt Nam đang được ph át triển nhanh chóng. Sản lượng điện năm 1998 đạt tới 21,6 tỉ kWh gấp 5 lần năm 1985. Tính đến cuối năm 1998 Việt Nam có tám nhà máy thuỷ điện lớn và vừa, ba nhà máy nhiệt điện chạy than, hai nhà máy chạy dầu và năm nhà máy chạy tua bin kh í với tổng công suất đặt lên tới 5055MW. Lưới điện truyền tải 110 - 220- 500kV gồm 6000 km đường dây, trên 9000 MVA tổng công suảt các máy biến áp, trong đó lưới ỎOOkV với tổng dung lượng bôn trạm, biến áp là 2850 MVA, chiều dài 1500 km. Tuyến 500 kV thứ hai nối nhả máy thuỷ điện Yali với hệ thống điện đang được triền khai. Lưới phân phối 35-6kV có khoảng 4000km với tổng dung lượng máy biến áp khoảng 4000 MVA. Cho đến nay tat cả 61 tỉnh thành đã có lưới điện quốc gia, 90,7% s ố huyện, 63% s ổ xã và 50,7% s ố hộ nông dàn đã có điện lưới sử dụng. Trong hệ thông điện Việt Nam. có mặt các thiết bị điện của tất cả các hãng nổi tiếng trên th ế giới như General Electric, ABB, Siemens, Schneider, Electrosila, Thomson, Mitsubishi... với công nghệ tiền tiến nhất. Độ tin cậy cao, khá năng săn sàng làm việc cao là các chỉ tiêu hàng đầu của các thiết bị trong hệ thống điện. Hệ thống điện Việt Nam trải dài trên toàn lãnh thò, chiu ảnh hưởng trực tiếp của cac yếu tô môi trường, kh í hậu, thời tiết phức tạp, do đỏ vấn đề bảo dưỡng dự phòng, thủ nghiệm thiết bị điện đóng vai trò rất quan trọng. Quyển sách ‘'Bảo d ư ờ n g, th ử n g h iêm cá c thiết bi tro n g h ẻ th ố n g d i ê n '’ được biên soạn nhằm trang bị cho bạn đọc những kiến thức cơ sở và thực tiễn của công tác bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện. Quyến sách có ích cho các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật ngành điện trong công tác hàng ngày của họ. Quyền sách này củng lả tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành điện của các trường đại học và trung học ch uyên nghiệp. 1
Sách gờm 11 chương : Chương 1 trình bày đại cương về bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện . Chương 2 trình bày những vấn đề thử nghiệm thiết bị điện bằng điện áp một chiều. Chương 3 trình bày những vấn đề thử nghiệm thiết bị điện băng điện áp ị xoay chiều. Chương 4 trình bày các đặc tính của dầu, chất lỏng và chất kh í cách điện. Chương 5 trình bày vấn đề bảo dưỡng và thử nghiệm máy biến áp. Chương 6 trình bày cồng tác bảo dương và thử nghiệm cáp và các phụ kiện. Chương 7 trình bày vấn đề bảo dưỡng và thử nghiệm máy căt cao áp, trung áp và rơ le bảo vệ. Chương 8 trình bày công tác bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị đóng cắt hạ áp. Chương 9 trinh bày công tác bảo dưỡng và thủ nghiệm động cơ và máy phát điện Chương 10 trình bày hệ thôhg nối đất và đo điện trở nối đất. Chương 11 trinh bày những vấn đề an toàn trong công tác bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện. Toàn bộ quyển sách được biên soạn và giới thiệu theo quan điếm bảo dưỡng và thủ nghiệm nhằm nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Quyển sách là sản phẩm của sự hợp tác giữa Bộ môn Thiết bị điện, Khoa Năng lượng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội với Trung tâm thử nghiệm điện thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam. PGS.PTS. Lê Văn Doanh chủ biên. Vì khả năng và trình độ có hạn nên chắc chắn quyền sách này khùng tránh khỏi sai sót. Chúng tôi mong nhận được sự chỉ dẫn, góp ý của bạn đọc. Mọi chỉ dẫn góp ý xin gửi về Bộ môn Thiết bị điện, Khoa Năng lượng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. ĐT. 8692511 chúng tôi xin chân thành cám ơn. C ác tác g iả 2
Chương 1 Đại cương về bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện 1.1. LỢI ÍC H . CỦA CHƯƠNG TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỆN Ngay sau khi được lắp đặt và đưa vào vận hành, sử dụng các thiết bị điện dà có nguy cơ bị xuống cấp và hư hỏng. Đây là hiện tượng bình thường bơi vì thiết bị điện là tập hợp của nhiều chi tiết điện từ, điện tử, cơ khí, thuỷ lực, khí nén... được bô^ trí trong môi trường chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm, mưa, gió, bão... Mặt khác trong quá trình vận hành, sử dụng luôn có sự thay đổi về phụ tải, có sự bô^ trí lại mạch diện hoặc bố sung thêm thiết bị mà nhiều khi không có sự phôi hợp tổng thế của cơ quan thiết kế. Cũng cần phải kể đến sự lựa chọn thiết bị không đúng, sự chinh dịnh sai các thiết bị do lường điều khiển, chí thị, sự vận hành không đúng qui trình kỹ thuật... Tất cả các yếu tó kể trên gây ảnh hương xấu đến sự làm việc bình thường của toàn hệ thông. Chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị điện là hệ thông các quy trình, quy phạm, thủ tục quản lý, vận hành, giám sát sự hoạt động, bảo dưỡng các chi tiết của thiết bị, dự báo các hư hỏng có thể xảy ra, đề ra biện pháp thay thế, sửa chữa các chi tiết có nguy cơ bị hư hỏng, thử nghiệm các đặc tính làm việc của thiết bị. Vói chương trình bảo dường dự phòng và thử nghiệm, mọi rủi ro gây hư hỏng thiết bị, làm gián đoạn vận hành được phát hiện sóm và có biện pháp khắc phục kịp thời, do vậy hệ thông hoạt động vói độ tin cậy và khả năng sẵn sàng làm việc cao. Có thể nói công tác bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị diện cũng giông như việc chăm sóc y tế, khám bệnh thường xuyên với con người. Phương châm chiến lược thực hiện ở đây là phòng bệnh hơn chữa bệnh, các thiết bị điện cũng như các bộ phận cơ thể con người phải 3
được theo dõi thường xuyên và xử lý kịp thời, dự đoán trước các diễn biến có thể xảy ra. Lợi ích của chương trình bảo dưõng dự phòng có thể được đánh giá trực tiếp qua việc giảm thời gian ngừng hoạt động của thiết bị, giảm chi phí sửa chữa, cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động. Cuối cùng yếu tô" con người bao giò cũng đóng vai trò quyết định như người ta thường nói của bền tại ngươi, vì thế chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị điện nhấn mạnh vai trò đào tạo toàn diện cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật vận hành sử dụng. 1.2. CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ ĐIỆN Thực chất công tác bảo dưỡng thiết bị điện có thể tóm tắt trong bôn quy tắc sau đây: - Bảo quản thiết bị ở nơi khô ráo - Bảo quản thiết bị ở nơi mát mẻ - Giữ cho thiết bị luôn sạch sẽ - Giữ cho thiết bị luôn kín Sau đây là các chế độ hoạt động bảo dưỡng thường gặp trong thực tế 1.2.1. Hoạt động cho tới khi hưhỏng Với chế độ hoạt động này người ta không cần quan tâm tới việc bảo dưõng. Thiết bị làm việc liên tục, các bộ phận bị xuống cấp chỉ được sửa chữa hoặc thay thế khi ảnh hưởng xuống cấp không thể chấp nhận được, điều này đồng nghĩa vối sự cô" hư hỏng thiết bị. Với hình thức hoạt động này không dự kiến chỉ báo và ngăn chặn sự xuống cấp nhưng hậu quả của sự cô" có thể châ"p nhận được. Nói chung các thiết bị điện có độ tin cậy cao và được bô" trí bảo vệ có chọn lọc nên khi một bộ phận bị hư hỏng không làm lây lan sang các bộ phận khác. Nếu thiết bị hoặc chi tiết của nó bị hư hỏng sẽ được thay thê" kịp thòi. Chê" độ hoạt động cho tới khi hư hỏng chỉ áp dụng cho các cơ sở nhỏ, ít quan trọng về kinh tế và kỹ thuật. 1.2.2. Bảo dương và kiểm tra khi cần Với chê" độ hoạt động này việc kiểm tra và bảo dưõng thiết bị được tiến hành không thường xuyên hoặc định kỳ theo lịch trình. Các nguy cơ hư hỏng thường được phát hiện sốm và được sửa chữa kịp thời. Tuy vậy không có quy định chặt chẽ các khâu cần phải bảo dưỡng một cách tỉ mỷ cũng như không có kế hoach bảo dưỡng chi tiết. Chê" độ hoạt động này cũng chỉ áp dụng cho các cơ sở nhỏ, ít quan trọng về kinh tê" và kỹ thuật. 4
1.2.3. Bảo dưỡng dự phòng theo kê hoạch Hoạt động bảo dường thiết bị được tiến hành thường xuyên theo một lịch trình chặt chẽ sau một khoảng thòi gian vận hành hoặc sau một số chu trình làm việc của thiết bị. Quy trình và thủ tục bảo dưỡng dựa trên các chỉ dẫn của nhà chế tạo hoặc các tiêu chuẩn kỹ thuật công nghệ. Công tác bảo dường hoàn toàn có tính chất định kỳ, tuy vậy không có ưu tiên đôi với một thiết bị hoặc một bộ phận nào. Hình thức hoạt động bảo dường này thường được áp dụng cho các cơ sở lỏn có ý nghĩa quan trọng vê kỹ thuật và kinh tế. 1.2.4. Bảo dưỡng đặt trọng tâm vào nâng cao độ tin cậy của thiết bị Đây là hình thức hoạt động bảo dưỡng tích cực nhất và khoa học nhất. Quy trình và thủ tục bảo dưõng dự phòng được xây dựng một cách chi tiết căn cứ vào các dữ liệu thông kê xác suất xảy ra hư hỏng và tuổi thọ của thiết bị nhằm duy trì hoạt động thường xuyên và đảm bảo năng suất hoạt động cao của thiết bị. Trong quá trình làm việc liên tục cập nhật các thông tin mới nhất về đôi tượng cần bảo dường cũng như các thủ tục và quy trình, quy phạm mói nhằm phản ảnh kinh nghiệm vận hành và bảo dưỡng của thiết bị và tiến bộ của khoa học công nghệ. Đây là hĩnh thức hoạt động bảo dưõng tiên tiến nhất vì nó cải thiện sự làm việc an toàn, tin cậy, nâng cao năng suất hoạt động, giảm chi phí vận hành, bảo dưỡng vì nó chỉ chú trọng đến các chi tiết, bộ phận quan trọng nhất, có xác suất hư hỏng nhiều nhất mà không thực hiện bảo dưỡng, kiểm tra thử nghiệm tràn lan. Chương trình bảo dưõng dự phòng và thử nghiệm đặt trọrĩg tâm vào việc nâng cao độ tin cậy của thiết bị cũng như đưa ra các dự báo về tình trạng thiết bị và hướng dẫn các biện pháp xử lý tình huông. Để đi đến các quyết định bảo dưỡng và thử nghiệm người ta tiến hành đo đạc thường xuyên các thông sô' kỹ thuật của thiết bị. Ngày nay với sự phát triển và hoàn thiện của các thiết bị và kỹ thuật đo lường điều khiển, tin học công nghiệp người ta đã xây dựng các hệ chuyên gia là lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo chuyên dụng cho lĩnh vực bảo dường dự phòng và thử nghiệm các thiết bị điện, vì thê hoạt động bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm đem lại lợi ích nhiều mặt về kinh tế cũng như kỹ thuật. 1.3. CÁC YỂU TỐ CHÍNH TRONG CÁC QUYẾT ĐỊNH Tối Ưu HOÁ CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG VÀ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỆN Chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm áp dụng cho hệ thông điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố có thể liệt kê như sau: - Ảnh hưởng về phương diện an toàn của thiêt bị hư hỏng đến toàn hệ thông. 5
- Anh hưởng về mặt kinh tế của sự cô' hư hỏng thiết bị đến toàn hệ thông (năng suất, hiệu quả kinh tế) xét đến việc ngừng sản xuất củng như chi phí sửa chữa thay thê thiết bị hư hỏng. - Chi phí bảo dưõng dự phòng. - Trình độ kỷ thuật của đội ngủ cán bộ kỹ thuật vận hành. - Khả năng sẵn sàng hoạt động của thiết bị. - Vân đề chung của toàn hệ thông trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị. Chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị điện phải thoả mãn các tiêu chuân sau đây : - Phải phù hợp với điều kiện thực tế của hệ thông hiện tại. - Phải được ưu tiên nguồn nhân lực, phương tiện vật chất và thiết bị sửa chữa, do lường, thử nghiệm. - Hoạt động bảo dưỡng có ưu tiên cho các hệ thông và thiết bị quan trọng, có công suất lớn, có ảnh hương quyết định dến toàn hệ thông. - Chương trình báo dưỡng dự phòng và thử nghiệm phải chú ý đén đặc điểm của thiết bị và đặc tính của môi trường. - Chương trình bảo dưỡng dự phòng phải tính đến đặc diêm thực tế của nhà máy củng như kinh nghiệm tích luỹ tại nhà máy và các cơ sỏ khác, các tài liệu cẩm nang kỹ thuật của hãng chê tạo. - Phải luôn luôn cập nhật các thông tin mới nhất vê tình hình sản xuất, lịch sử vận hành. - Chương trình bảo dường dự phòng và thử nghiệm phải do các nhân viên kỹ thuật có trình độ cao đảm nhiệm. Cán bộ kỹ thuật chuyên về công tác bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm phải dược trang bị kiên thức cơ bản về kỹ thuật điện, nắm vững nguyên lý hoạt dộng, tính năng và cấu trúc của thiêt. bị, kỹ thuật bảo dưỡng các bộ phận, chi tiết, kỹ thuật an toàn điện, các qu y trình bảo dường và thử nghiệm thiết bị diện. - Đối với nhiệm vụ bảo dường và thử nghiệm các chi tiết quan trcọng phải do nhân viên kỹ thuật có kinh nghiệm, đã từng xử lý các chi tiết, thiết ibị cùng loại tương tự đảm nhiệm. Phân tích sơ bộ nguyên nhân xuống cấp hư hỏng thiết bị và tìm biệm pháp khắc phục Việc nghiên cứu, phân tích nguyên nhân hư hóng là nhiệm vụ quan trọng của chương trình bảo dưỡng thiết bị điện. Các bước phân tích chính như sau : 6
Dự đoán sơ bộ nguyên nhan gây hư hỏng các chi tiết sau khi đã xem xét, kiếm tra từng bộ phận, ví dụ rơle XX hư hỏng do tiếp điếm bị ăn mòn. So sánh nguvên nhân hư hỏng dự đoán vói các hư hỏng đã từng xảy ra đôi vối chi tiỏt tương tự đô xét xem hư hỏng có tính chất hệ thông hay chi có tính ngẫu nhiên, ví dụ hoạt tính hoá học của môi trường có thế là nguyên nhân chính trong trường hợp tiếp diêm của rơle bị àn mòn. Nếu nguyên nhân gây hư hỏng không có tính hệ thông, tiến hành sửa chừa, thay thế. Nếu vấn dề hư hỏng có tính chất hàng loạt cần tiếp xúc với hãng cung cáp thiết bị đê xác định nguyên nhân và tìm biện pháp khắc phục. Nếu vấn đề hư hỏng có liên quan đến thiết kế hệ thống hoặc ứng dụng thiết bị, yêu tô môi trường cần hiệu chình hoặc thay thế bằng các chi tiết thích hợp, kiêm tra toàn hệ thông. Nêu vấn đề hư hỏng liên quan tói thao tác vận hành cần nhận dạng đúng nguyên nhan và sửa đối quy trình vận hành cho thích hợp. Xác định chính xác nguyên nhản hư hỏng và đề ra các biện pháp khắc phục, kế cả việc giám sát theo dõi thường xuyên. Thực hiện thử nghiệm và chì báo kết quả sau khi đã tiến hành bảo dường, hiệu chinh. 1.4. LẬP KẾ HOẠCH BẢO DƯỠNG Dự PHÒNG VÀ THỬ NGHIỆM Chương' trình bảo dưỡng luôn là mục tiêu của công tác quản lý sản xuất. Xét khía cạnh bôn ngoài, việc bảo dường dự phòng và thử nghiệm củng giông như công tác bảo hiếm không những mang lại hiệu quả trực tiếp cho sản xuất mà còn tăng thêm chi phí bổ sung, tuy nhiên như trên đã phân tích, lợi ích lâu dài của chương trình bão dường dự phòng và t hứ nghiệm dôi với hoạt dộng sản xuất là rất lớn. Đê thiết lập chương trình bảo dưỡng dự phòng và thủ nghiệm thiết bị điện cần tiến hành: - Xác định các yếu tô cơ bản của chương trình như yêu cầu liên tục cung cấp điện, chính sách guản lý tài chính dành cho vận hành và thay thê thiết bị. - Phân tích các dử liệu vê việc ngừng hoạt động của thiết bị và tổn thất do ngừng sản xuất đế khẳng dinh hiệu quả của chương trình báo dưỡng và thử nghiệm - Xác đinh thứ tự ưu tiên vể bảo dưỡng phần điện theo thứ tự các thiết bị đóng vai trò quan trọng nhất . 7
- Xác định kỹ thuật bảo dưỡng tôt nhất sẽ sử dụng, lựa chọn phương pháp bảo dưỡng và đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho việc bảo dưổng và thử nghiệm cho từng thiết bị và toàn hệ thông. - Lập tiến độ và quy trình bảo dưỡng. Đưa ra bảng biểu thông kê chi phí và hiệu quả chương trình. 1.5. CÁC YẺU CẦU KỸ THUẬT CỦA CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG VÀ THỬ NGHIỆM Các yêu cầu về kỹ thuật của công tác bảo dưỡng và thử nghiệm bao gồm các vấn đề sau đây: - Sơ đồ bô' trí thiết bị, dây chuyền công nghệ của nhà máy - Danh sách thiết bị toàn nhà máy theo thứ tự vai trò quan trọng của chúng. - Tiến độ thực hiện chương trình bảo dưỡng - Phát triển các thủ tục và quy trình bảo dưỡng và thử nghiệm Để thực hiện chương trình bảo dưỡng và thử nghiệm cần phải có các dữ liệu chính xác và chi tiết về toàn bộ hệ thông kỹ thuật và dây chuyền công nghệ của nhà máy. Các dữ liệu này có trong hệ thông các sơ đồ, bản vè kỹ thuật và các tài liệu hướng dẫn lắp đặt và sử dụng thiết bị. Các sơ đồ được IEC tiêu chuẩn hoá và là tư liệu gốc cho các phép đo lường và thử nghiệm thiết bị điện. Có thể phân chia mạch điện làm hai loại chính : - Mạch động lực (mạch nhất thứ) biểu diễn mạch các thiết bị động lực như máy phát điện, máy biến áp, động cơ, thiết bị đóng cắt, thanh dẫn... - Mạch điều khiển (mạch nhị thứ) biểu diễn mạch đo lường, điều khiển, bảo vệ và chỉ thị. Ta có thể phân loại các sơ đồ theo công dụng của chúng : - Sơ đồ một p h a là sơ đồ (một nét) được vẽ bằng nét đậm mô tả bằng ký hiệu các thiết bị động lực sử dụng và cách nối chúng. Ngoài việc nhận biết các bộ phận chức năng, sơ đồ một pha còn phải chứa các thông tin sau đây : - Điện áp, loại dòng điện, tần sô", tiết diện dây dẫn, các đại lượng dịnh mức, sô" lượng, dữ liệu đặc trưng của tất cả thiết bị điện được sử dụng. Hình 1-1 trình bày sơ đồ một pha của đường dây cung cấp 420kV. 8
420 kV3 -50Hz Ống 250/6 BBI E-ALMgSiO,5F22 BBII BBIII - Sơ đồ khôl là nhóm các khối nối vối nhau, mỗi khôl biểu diễn cho một bộ phận thiết bị hoặc một hệ thống. - Sơ đồ nối dây thể hiện nguyên lý bô' trí các thiết bị các đầu nôi và dây nổì giữa các bộ phận, chỉ ra các chi tiết và cách thức hoạt động của chúng. - Sơ đồ bồ'trí mạch và đi dây thể hiện bô" trí thực tế của thiết bị và mạch nỗi thực tế của chúng. - Sơ đồ mạch điều khiển thường được vẽ bằng nét nhỏ thể hiện vị trí các tiếp điểm, cuộn dây điều khiển, mạch của thiết bị đo lường, điều khiển, bảo vệ và các cơ cấu chỉ thị. Hình 1.2. trình bày sơ đồ nguyên lý của một trạm đóng cắt. 9
Ngoài các sơ đồ trên còn thường sử dụng kết quả tính toán ngắn mạch để có các thông tin cần thiết cho việc chỉnh định các thiết bị đóng cắt, đo lường, điều khiển Ngoài ra danh sách đầy đủ các sơ đồ còn có : - Hệ thông chiếu sáng. - Hệ thông thông gió. - Hệ thông điều hoà nhiệt độ. - Hệ thông báo động, cứu hoả. 1.6. ĐẠI CƯƠNG VỂ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỆN Thông thường các thiết bị điện đã được thử nghiệm trước khi xuất xưởng. Việc thử nghiệm thiết bị điện thường được tiến hành tại chỗ ngay sau khi lắp đặt thiết bị nhằm mục đích đánh giá chính xác tính năng của thiết bị sau khi lắp đặt so vối giá trị dinh mức và đánh giá kết quả của công tác láp đặt toàn hệ thông bao gồm các thử nghiệm sau: - Thử nghiệm nghiệm thu gồm nhiều bưốc, được thực hiện đốì vối thiết bị mới lắp đặt trước khi đóng điện. Các thử nghiệm này được lặp lại mỗi năm trước khi kết thúc thời hạn bảo hành. Thử nghiệm này được tiến hành với mức điện áp 80% điện áp thử nghiệm xuất xưởng. - Thử nghiệm hảo dưỡng dự phòng được tiến hành đều đặn trong suốt thòi hạn sử dụng của thiết bị. Thử nghiệm bảo clưõng dự phòng dược tiến hành ở điện áp 60% giá trị diện áp thử nghiệm xuất xương. Các thử nghiệm này dược chia thành hai loại: thử nghiệm trước khi bảo dường và thử nghiệm sau khi bảo dường nhằm so sánh đánh giá kết qủa của công tác bảo dưỡng. - Các thử nghiệm đặc biệt được tiến hành ỏ các thiết bị nghi ngờ bị xuống cấp. Việc thử nghiệm hệ thông diện nhằm kiểm tra tình trạng cách điện hệ thông, các tính năng về điện và các yếu tô khác liên quan đến vận hành toàn hệ thông bao gồm các loại thử nghiệm sau đây : - Thử nghiệm cách điện thể rắn. - Thử nghiệm cách điện thể lỏng. - Thử nghiệm thiết bị bảo vệ. - Thử nghiệm điện trở nôi đất. - Thử nghiệm phân tích khí. - Phân tích hành trình máy cát. 10
- Thử nghiệm quan sát bang' hồng ngoai. Các vấn dề chi tiết tiến hành các thử nghiệm này sẽ dược đề cập kỹ ở các chương sau. 1 3 7 8 Ị Điệi áp diẽu I Điếu khiến dao Tín hiệu ,
Chương 2 Thử nghiệm th iết bị điện bằng điện áp một chiều 2.1. ĐẠI CƯƠNG Chương này đề cập đến các thử nghiệm thiết bị điện bằng điện áp một chiều nhằm mục đích nghiệm thu và bảo dường. Các thông tin nhận được từ các thử nghiệm này sẽ cho các kết luận về việc lắp đặt các thiết bị điện mới: có thể đóng điện an toàn hoặc cần bảo dưỡng, thay thế các chi tiết bị xuống cấp nhằm kéo dài tuổi thọ của thiết bi. Đó là các thử nghiệm bằng điện áp một chiều đôi với máy biến áp, dầu cách điện, cáp, thiết bị đóng cắt, động cơ và máy phát điện. Điều quan trọng là phải có thiết bị thử nghiệm chuyên dụng và các nhân viên thí nghiệm được đào tạo tốt. Cũng phải ghi lại tất cả các dữ liệu thử nghiệm và hoạt động bảo dưỡng dùng làm tài liệu phân tích và tham khảo vê sau. Ngoài ra chính các thiết bị thử nghiệm phải được bảo dưỡng và vận hành tốt. Khi sử dụng thiết bị thử nghiệm để hiệu chỉnh các thiết bị khác thì chúng phải có độ chính xác gấp đôi độ chính xác của thiết bị cần thử nghiệm và cần hiệu chỉnh thường xuyên để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu thử nghiệm. Các mức điện áp và phương pháp thử nghiệm trong chương này chủ yếu phôi hợp với tiêu chuẩn công nghiệp dùng cho các loại thử nghiệm. Mức điện áp một chiều ứng với điện áp thử nghiệm xoay chiều dựa theo quy chuẩn áp dụng trong công nghiệp. Khi chưa biết chính xác mức điện áp và thử nghiệm chuyên dụng đôi với thiết bị thì nên tham khảo tư vấn của các nhà chê tạo thiết bị. Khi không thể có thông tin về thiết bị thì nên thử nghiệm điện áp một chiều dựa trên điện áp định mức xoay chiểu để tránh hư hỏng hệ thông cách điện. Củng cần lưu ý thêm một sô" điều khi tiến hành thử nghiệm điện áp một chiều cao áp, vấn đề này được cho trong mục 2.11. Đế tiến hành thử nghiệm bằng điện áp một chiều ta cần hiểu rõ vê các hiện tượng điện trong các điện môi. 12
2.2. THỬ NGHIỆM CÁCH ĐIỆN BĂNG ĐIỆN ÁP MỘT CHIỂU Khi đặt điện áp một chiều lên chất cách điện, điện trường tạo nên sự dẫn điện và phân cực điện trong diện môi. Xét mạch điện trên hình 2.1 gồm nguồn diện một chiều, cầu dao D và mẫu thử cách điện. Khi dóng cầu dao D có dòng điện lớn chạy qua mẫu cách điện tại thời điểm dóng mạch sau đó dòng điện này giảm nhanh và đạt tới giá trị gần như không đôì. Dòng điện chạy qua mẫu cách điện có thể được phân tích thành các thành phần: Hình 2-1. Mạch mẫu cách điện khi thử nghiệm - Dòng điện nạp điện dung. bằng điện áp một chiều. - Dòng điện hấp thụ điện môi. c - đặc truhg cho dòng nạp điện chung Rạ - đặc trưng cho dòng hấp thụ - Dòng điện rò bề mặt. R|_ - đặc trưng cho dòng rò khối - Dòng điện phóng điện cục bộ (tổn hao điện môi) (vầng quang) - Dòng điện rò khôi. 2.2.1. Dòng nạp điện dung Dòng nạp điện dung càng cao khi điện áp một chiều đặt lên cách điện càng lón và được cho bằng công thức: £ -t/R C e (2 -1 ) R 0 ơ đây ic là dòng nạp điện dung E : điện áp nguồn một chiều (kV) R : điện trở (MQ) c : tụ điện (ịiF) i c là hàm theo thời gian và giảm dần. Giá trị ban đầu của dòng nạp không có giá trị đánh giá, trị sô" đọc được lấy khi dòng điện đă giảm tói mức thấp nhất và ổn định. 2.2.2. Dòng hấp thụ điện mỏi Dòng hấp thụ điện môi cùng có giá trị lớn khi đóng điện và giảm dần, nhưng tốíc độ giảm chậm hơn SO với dòng nạp điện dung. Dòng điện này không 13
cao bằng dòng nạp diện dung và có thê chia làm hai thành phần: dòng thuận nghịch và dòng không thuận nghịch. Thành phần dòng thuận nghịch có thể tính theo công thức: ia = VCDT"n (2 - 2) ơ đây: ia - dòng hấp thụ điện môi; V - điện áp thử nghiệm, (kV); c - điện dung, (pF); D - hằng sô' tỷ lệ; T - thời gian, (sec); n - hằng số. Dòng không thuận nghịch có cùng dạng như dòng thuận nghịch nhưng có trị số’ nhỏ hơn. Dòng không thuận nghịch là tôn hao trong chât cách diện. Phải thử nghiệm sau khoảng thời gian đủ đế dòng hâp thụ thuận nghịch giảm tới giá trị thấp nhất. 2.2.3. Dòng rò bể mặt Dòng rò bề mặt xuất hiện do sự dẳn điện bề mặt chất cách điện khi thanh dẫn có điện và có điểm nối đất. Trong kết quả thử nghiệm đây là thành phần dòng diện không mong muôn, do vậy ta phải loại bỏ dòng điện này bằng cách lau cẩn thận bề mặt cách diện để hạn chê đường rò hoặc nôi tắt dòng rò không cho ảnh hưởng đến dụng cụ đo. 2.2.4. Dòng phóng diện cục bộ Dòng phóng diện cục bộ còn gọi là dòng vầng quang do phóng điện chất khí tại các góc nhọn của thanh dẫn khi có diện áp một chiều lớn. Đây cũng là dòng điện không mong muôn và có thế hạn chê bằng cách sử dụng màn chắn bảo vệ ỏ gần các dỉnh nhọn trong quá trình thử nghiệm, ở diện áp thấp không xảy ra dòng vầng quang. 2.2.5. Dòng rò khối Là thành phần dòng điện rò qua thê tích chất cách điện và dùng đê dánh giá chất lượng của hệ thông cách diện, cần có thòi gian để cho dòng rò khôi ổn định trước khi ghi lại các dừ liệu thử nghiệm. Dòng diện tống bao gồm tống của các dòng điện kể trên được vẽ trên hình 2.2. 14
Hình 2.2 Các thành phán dòng điện rò khi đặt điện áp một chiếu lên hệ thống cách điện. 2.2.6. Hiện tương phân cực điện môi Các chất điện môi có tính chất hấp thụ các điện tích và tính chất dẫn điện. Khi đặt điện áp lên chất điện môi, dưới tác dụng của điện trường các hạt điện tích dương và âm định hướng theo đường sức điện trường. Một sô' chất điện môi có các phân tử có sô nguyên tử không đều, sự sắp xếp các điện tích không đôi xứng. Khi đặt dưới điện trường các phân tử sẽ di chuyển, bị phân cực tạo thành lương cực. Lường cực điện đóng vai trò quan trọng trong đặc tính điện của điện môi. Lưỡng cực được biểu thị bằng hai điện tích nhỏ trái dấu cách nhau một khoảng cách. Khi đặt dưới điện áp một chiều các lưỡng cực bị phân cực và sắp xếp lại theo cực tính của điện áp nguồn, hiện tượng này gọi là sự phân cực của lưỡng cực, hiện tượng phân cực phụ thuộc nhiều vào tính chất, cấu trúc của vật liệu và điều kiện cách điện. 15
Mặt khác các hạt mang điện, nghĩa là các điện tích dương và ám có thể di chuyển qua điện môi tới các điện cực tạo nên dòng điện rò. Khi ngắt nguồn điện các phân tử bị phân cực sẽ trỏ lại trạng thái sắp xếp ngẫu nhiên ban đầu, do đó sự phân cực gần bằng không. Thòi gian dê sự phân cực trở về không gọi là thòi gian phục hồi. Lưu ý rằng đa sô' chất điện môi có thời gian phục hồi dài và cần có biện pháp thích hợp để các phân tử bị phân cực trỏ về trạng thái ban đầu. 2.2.6. Ưu và nhược điểm của thử nghiệm bằng điện áp một chiểu Thử nghiệm bằng điện áp một chiều là thử nghiệm chung cho các thiết bị, khí cụ điện. Chúng có những ưu và nhược điểm khác nhau tuỳ theo tình huông cụ thể. Sau đây tóm tắt các ưu và nhược điểm chính của thử nghiệm bằng điện áp một chiều. 2.2.6.1. ư u điểm - ứng suất điện do điện áp một chiều gây ra ít nguy hiểm cho chất cách điện so với thử nghiệm bằng điện áp xoay chiều. - Thời gian đặt điện áp một chiều không quan trọng như thử nghiệm đôi với điện áp xoay chiều. - Có thể ngừng thử nghiệm trước khi thiết bị có nguy cơ bị hư hỏng. - Có thể đo đồng thòi dòng rò và điện trở cách điện. - Có thể ghi lại diễn biến các dữ liệu để đánh giá. - Kích thước và trọng lượng của thiết bị thử nghiệm một chiều nhỏ hơn thiết bị thử nghiệm bằng điện áp xoay chiều. Thử nghiệm bằng điện áp một chiểu thường được sử dụng cho thiết bị có dòng điện nạp rất cao như là cáp, tụ điện. 2.2.6.2. Nhược điểm - Sự phân bô' ứng suất điện áp trên dây quấn máy biến áp, động cơ, máy phát điện khác nhau đổì với điện áp một chiều. - Sau thử nghiệm bằng điện áp một chiều có điện tích tồn dư cần phải được phóng hết. - Thời gian tiến hành thử nghiệm điện áp một chiều dài hơn thử nghiệm điện áp xoay chiều cao áp. 16
- Những khuyết tật, hư hỏng khống phát hiện được bằng điện áp một chiều có thê phát hiện bằng điện áp xoay chiều. - Điện áp có thể phản bô không đều trong hệ thông cách điện. - Điện trở phụ thuộc vào nhiệt dộ và điện áp. - Điện tích không gian hình thành có thê gây hư hỏng cách điện về sau. 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM BĂNG ĐIỆN ÁP MỘT CHIỂU Có hai thử nghiệm điện cáp một chiều tiến hành đôi với cách điện thê rắn là - Thử nghiệm điện trỏ cách điện. - Thử nghiệm cao áp. 2.3.1. Thử nghiệm điện trỏ cách điện Thử nghiệm điện trỏ cách điện có thể được tiến hành ỏ điện áp một chiều từ 100 đến 1Õ000 V. Có thể sử dụng mêgôm kế quay tay, truyền dộng bằng động cơ hoặc mêgôm kê điện tử. Hình 2.3 trình bày mêgôm kế diện tử. Ta biết rằng chất lượng cách điện thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tô' môi trường khác, do đó mọi giá trị đọc phải quy về nhiệt độ quy chuẩn. Hệ sô' quy đổi nhiệt độ dôi vói các khí cụ điện khác nhau được cho trong bảng 2.1. Trị sô' điện trỏ tính bằng Mfì tỷ lệ nghịch với khôi lượng cách điện cần thử. Ví dụ cáp dài 100 m có điện trỏ cách điện lớn hơn 10 lần diện trở cách diện của cáp dài lOOOm nếu các điều kiện khác giông nhau. Thử nghiệm này cho dấu hiệu về sự xuông cấp của hệ thông cách điện. Giá trị điện trỏ cách điện không cho thấy chỗ yếu của cách điện hoặc cường độ điện môi tổng cộng, tuy nhiên giá trị này cho biết mức nhiễm ẩm của cách diện. Giá trị đo điện trỏ cách điện có thể được xác định bằng bôn phương pháp thử nghiệm sau đây: - Thử nghiệm ngắn hạn. - Thử nghiệm điện trở thay đổi theo thời gian. - Thử nghiệm chí sô' phân cực. - Thử nghiệm tăng điện áp từng bưốc. Ị m rn DẠI HỌC NBA TRANG : ị JH Ữ V IỆ N i 17 M Ấ m t