Làm thế nào để lựa chọn hệ thống giám sát trực tuyến hiện tượng phóng điện cục bộ của máy biến áp? So sánh các giải pháp sử dụng sóng siêu âm, tần số cao và tần số cực cao

• Phương pháp siêu âm: Xác định vị trí phóng điện bằng cách phát hiện tín hiệu siêu âm (20kHz~300kHz) do phóng điện cục bộ tạo ra. Cảm biến được lắp đặt trên bề mặt ngoài của bể chứa dầu, có độ nhạy cao đối với hiện tượng phóng điện bên trong nhưng độ nhạy đối với hiện tượng phóng điện vầng hào quang lại thấp hơn.
• Phương pháp dòng điện tần số cao: Sử dụng cảm biến dòng điện tần số cao (CT) được lắp trên dây nối đất để phát hiện dòng điện xung phóng điện cục bộ (30 kHz–30 MHz), có độ nhạy cao nhất, có thể thu được các tín hiệu phóng điện cục bộ rất yếu
• Phương pháp tần số cực cao: Sử dụng ăng-ten hoặc đầu dò để thu sóng điện từ phát ra từ hiện tượng phóng điện cục bộ (300 MHz–3 GHz), có khả năng chống nhiễu mạnh nhất, phù hợp với các trạm biến áp trong môi trường điện từ mạnh
• Tích hợp đa cảm biến: Ba phương pháp này có những ưu điểm riêng biệt — sóng siêu âm nổi trội về khả năng định vị, dòng điện tần số cao nổi trội về độ nhạy, còn tần số cực cao nổi trội về khả năng chống nhiễu; giải pháp kết hợp ba công nghệ này có thể đáp ứng được nhiều tình huống nhất

1. Nguyên lý và đặc điểm của ba phương pháp kiểm tra

2. Đề xuất lựa chọn thiết bị theo từng tình huống cụ thể

2.1 Giải pháp cảm biến đơn — Lựa chọn tiết kiệm cho người mới bắt đầu

Nếu ngân sách hạn hẹp và chỉ cần chức năng cảnh báo phóng điện cục bộ cơ bản, giải pháp sử dụng cảm biến siêu âm đơn là lựa chọn đơn giản nhất. Việc lắp đặt rất thuận tiện, chỉ cần dán cảm biến trực tiếp lên thành bể chứa dầu là được. Giải pháp này phù hợp để giám sát cơ bản các máy biến áp phân phối có điện áp 35kV trở xuống. Hạn chế của giải pháp này là không nhạy cảm với hiện tượng phóng điện vòm và không thể phân biệt các loại phóng điện.

2.2 Giải pháp hai cảm biến — Lựa chọn tối ưu về hiệu suất giá cả

Siêu âm kết hợp với dòng điện tần số cao là sự kết hợp hai cảm biến được sử dụng phổ biến nhất. Cảm biến dòng điện tần số cao cung cấp khả năng thu nhận tín hiệu với độ nhạy cao, trong khi cảm biến siêu âm cung cấp tham chiếu vị trí phóng điện. Hai loại cảm biến này bổ sung cho nhau, giúp bao quát hầu hết các loại phóng điện cục bộ thường gặp ở máy biến áp. Giải pháp này phù hợp với nhu cầu giám sát phóng điện cục bộ của máy biến áp chính tại các trạm biến áp đô thị 110kV.

2.3 Giải pháp tích hợp ba cảm biến — Cấu hình cao cấp

Giải pháp ba trong một kết hợp sóng siêu âm, dòng điện tần số cao và tần số cực cao là cấu hình hàng đầu trong giám sát phóng điện cục bộ. Các tín hiệu từ ba loại cảm biến được phân tích tổng hợp tại bộ phận chẩn đoán: dòng điện tần số cao thu nhận các tín hiệu yếu, sóng siêu âm hỗ trợ định vị, còn tần số cực cao giúp loại bỏ nhiễu từ môi trường. Giải pháp này phù hợp với các trạm biến áp trung tâm có điện áp 220kV trở lên và các ứng dụng có yêu cầu cao nhất về giám sát phóng điện cục bộ.

3. Giá trị của việc tích hợp đa cảm biến

Hệ thống đa cảm biến không chỉ đơn thuần là hiển thị song song các dữ liệu, mà điểm mấu chốt nằm ở việc tích hợp dữ liệu — khi hai hoặc nhiều cảm biến phát hiện tín hiệu phóng điện cục bộ trong cùng một khoảng thời gian, độ tin cậy của tín hiệu sẽ được nâng cao đáng kể, đồng thời loại bỏ được các báo động sai từ cảm biến đơn lẻ. Đồng thời, độ nhạy của các cảm biến khác nhau đối với các loại phóng điện khác nhau có tính bổ sung lẫn nhau: sóng siêu âm nhạy cảm với phóng điện khe hở bên trong, dòng điện tần số cao nhạy cảm với dòng điện xung trong mạch nối đất, còn tần số cực cao (UHF) nhạy cảm với các tín hiệu báo trước của phóng điện hồ quang năng lượng cao.

Thuật toán chẩn đoán tích hợp kết hợp các đặc điểm tín hiệu từ ba loại cảm biến, từ đó đưa ra kết luận chẩn đoán chính xác và toàn diện hơn so với việc chỉ sử dụng một cảm biến duy nhất — đây chính là giá trị cốt lõi của giải pháp đa cảm biến.

4. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

4.1 Hỏi: Trong ba phương án cảm biến này, phương án nào phù hợp nhất với các máy biến áp cũ?

Trả lời: Tình trạng cách điện của các máy biến áp cũ đã trở nên yếu kém, dẫn đến nguy cơ phóng điện cục bộ cao hơn. Chúng tôi khuyến nghị nên áp dụng ít nhất giải pháp sử dụng cảm biến kép sóng siêu âm kết hợp dòng điện tần số cao — độ nhạy cao của dòng điện tần số cao trong việc phát hiện tín hiệu phóng điện cục bộ sẽ mang lại cảnh báo sớm kịp thời nhất. Nếu ngân sách cho phép, giải pháp ba trong một sẽ đảm bảo độ an toàn cao hơn.

4.2 Câu hỏi: Cảm biến siêu âm có cần chất kết dính không?

Trả lời: Khi lắp đặt, cần bôi chất kết dính chuyên dụng để loại bỏ khe hở không khí giữa cảm biến và thành bình chứa, đảm bảo sự kết dính âm học tốt. Một số hệ thống sử dụng phương pháp lắp đặt bằng nam châm, trong đó chất kết dính đã được bôi sẵn trên bề mặt tiếp xúc của cảm biến, nên chỉ cần lắp đặt là có thể sử dụng ngay.

4.3 Câu hỏi: Cảm biến tần số cực cao và cảm biến siêu âm có thể thay thế lẫn nhau không?

Trả lời: Không. Nguyên lý vật lý của hai phương pháp này hoàn toàn khác nhau; chúng phát hiện các tín hiệu vật lý khác nhau do hiện tượng phóng điện cục bộ tạo ra (sóng điện từ so với sóng âm), và dải tần số mà chúng bao phủ không trùng lặp. Trong môi trường có nhiễu điện từ mạnh, ưu điểm về khả năng chống nhiễu của tần số cực cao là không thể thay thế; còn về mặt định vị hiện tượng phóng điện cục bộ, ưu điểm về độ chính xác của sóng siêu âm cũng không thể thay thế.

4.4 Câu hỏi: Vị trí lắp đặt cảm biến dòng điện tần số cao nào là thích hợp nhất?

Trả lời: Thông thường, cảm biến được lắp đặt trên dây nối đất của lõi sắt máy biến áp, dây nối đất của kẹp hoặc dây nối đất điểm trung tính. Nguồn tín hiệu phóng điện cục bộ thu được từ các vị trí khác nhau sẽ khác nhau; hệ thống đa kênh có thể lắp đặt cảm biến tại nhiều vị trí cùng lúc, từ đó sử dụng sự chênh lệch thời gian đến của tín hiệu để hỗ trợ xác định hướng nguồn phóng điện.

4.5 Câu hỏi: Có cần phải chọn hệ thống có số kênh nhiều nhất không?

Trả lời: Số kênh quyết định số lượng cảm biến có thể kết nối đồng thời. Hệ thống 4 kênh đã đủ đáp ứng nhu cầu của phần lớn các máy biến áp chính 110kV (ví dụ: 2 cảm biến siêu âm + 2 cảm biến tần số cao). Hệ thống 6 kênh phù hợp với các máy biến áp cỡ lớn trên 220kV hoặc các trường hợp cần giám sát nhiều vị trí. Chỉ cần cân nhắc giữa việc lựa chọn loại thiết bị và ngân sách là được, không phải càng nhiều càng tốt.

5. Tóm tắt

Việc lựa chọn loại cảm biến cần dựa trên nhu cầu: nếu ưu tiên khả năng định vị thì nên chọn cảm biến siêu âm; nếu ưu tiên độ nhạy thì nên chọn cảm biến dòng điện tần số cao; còn nếu ưu tiên khả năng chống nhiễu thì nên chọn cảm biến tần số cực cao. Sự kết hợp hai cảm biến có thể đáp ứng hầu hết các nhu cầu, trong khi sự kết hợp ba cảm biến mang lại khả năng bảo vệ toàn diện nhất.

Lưu ý: Nội dung bài viết này chỉ mang tính chất trao đổi kỹ thuật và tham khảo, không cấu thành bất kỳ cam kết mua bán hay đề nghị hợp đồng nào. Các thông số kỹ thuật sản phẩm, phương án cấu hình và giá cả sẽ được xác định theo hợp đồng và thỏa thuận kỹ thuật đã ký kết. Các dữ liệu kỹ thuật và trường hợp điển hình được đề cập trong bài viết đều lấy từ các nguồn thông tin công khai và thực tiễn công trình; mọi thay đổi sẽ không được thông báo riêng.

Quý khách cần tư vấn lựa chọn giải pháp giám sát trực tuyến hiện tượng phóng điện cục bộ trên máy biến áp? Hãy liên hệ với Yinnuotongda để được tư vấn giải pháp cấu hình cảm biến phù hợp. Đường dây nóng: 13959168359 (cũng là số WeChat).