Chỉ số sức khỏe máy biến áp lực

vận hành bình thường hay không, và hầu hết đều không 
khảo sát mang tính dài hạn. Cho mục tiêu này, khái niệm 
‘mức sinh khí gia tăng’ (rate of gas increment) đã được giới 
thiệu và kết quả là, CSSK sẽ bị giảm nếu mức sinh khí gia 
tăng hơn 30% cho phân tích 3 mẫu dầu liên tiếp, hay 20% 
cho 5 mẫu liên tiếp.
Chất lượng dầu cách điện (Oil Quality)
Bảng 2 tóm tắt các tiêu chuẩn thử nghiệm khuyến 
cáo dựa trên tiêu chuẩn ASTM đề xuất bởi iEEE và tiêu 
chuẩn iEC dựa trên đề xuất bởi CigRE. Sự kết hợp các thử 
nghiệm điện, lý và hóa được thực hiện để lên kế hoạch bảo 
trì ngăn ngừa (preventible maintenance) như phục hồi hay 
thay dầu nhằm tránh các sự cố sớm hay ngừng vận hành 
cưỡng bức.
BảN TiN HỘi Miền naM - THáNg 4/2016 13 
Bảng 2. Các tiêu chuẩn thử nghiệm chất lượng dầu.
Thông số ASTM đề xuất 
theo IEEE
IEC đề xuất theo 
CIGRE
Điện áp chọc thủng D877, D1816 IEC 60156
Hàm lượng nước D1533 IEC 60814
Hệ số công suất D924 IEC 60247
Ứng suất mặt phân cách D971 ISO 6295
Chỉ số axit D644, D974 IEC 62021
Màu sắc D1500 ISO 2049
Bảng 3. Phương pháp phân loại thông số dầu theo iEEE 
C57.106-2006.
U ≤ 69 kV 69 kV < U < 230 kV 230 kV ≤ U
Điểm 
(Si) Wi
Độ bền 
điện 
(khoảng 
cách 
điện cực 
2 mm) 
(kV)
≥45 ≥52 ≥60 1
3
35–45 47–52 50–60 2
30–35 35–47 40–50 3
≤30 ≤35 ≤40 4
Ứng suất 
mặt phân 
cách
(dyne/cm)
≥25 ≥30 ≥32 1
2
20–25 23–30 25–32 2
15–20 18–23 20–25 3
≤15 ≤18 ≤20 4
Chỉ số axit
(mg 
KOH/g)
≤0.05 ≤0.04 ≤0.03 1
1
0.05–0.1 0.04–1.0 0.03–.07 2
0.1–0.2 1.0–0.15 0.07–.10 3
≥0.2 ≥0.15 ≥0.10 4
Hàm 
lượng 
nước 
(ppm)
≤30 ≤20 ≤15 1
4
30–35 20–25 15–20 2
35–40 25–30 20–25 3
≥40 ≥30 ≥25 4
Màu sắc
≤1.5 1
2
1.5–2.0 2
2.0–2.5 3
≥2.5 4
Hệ số 
tổn hao 
(%) 
ở 25 oC
≤0.1 1
3
0.1–0.5 2
0.5–1.0 3
≥1.0 4
cho MBA. Tiêu chuẩn này cũng đã phân loại các 
ngưỡng thử nghiệm theo mức điện áp. Một phương pháp 
xếp hạng theo [2] được giới thiệu ở bảng 3. Một ‘hệ số chất 
lượng dầu’ (OQF – Oil Quality Factor) tương tự như DgAF 
được đề xuất sử dụng ‘điểm xếp hạng’ (score) và trọng số 
(có thể điều chỉnh phù hợp với tình hình thực tế ở Điện Lực 
và nhà cung cấp dầu) ở bảng 3. Mã xếp hạng (rating code) 
tương tự như ở bảng 1 với lưu ý rằng các giá trị này chỉ áp 
dụng cho dầu đang sử dụng (không cho dầu mới).
Furan (Fufural)
Thử nghiệm đo hàm lượng furan không mang tính 
định kỳ cho MBA mà chỉ ứng dụng chẩn đoán. Đo lường 
hàm lượng furan trong dầu có thể xác định mức độ polyme 
hóa (degree of polymerization) của giấy cách điện. Hàm 
lượng furan trong MBA thông thường nhỏ hơn 0.1 ppm. 
Tuy nhiên, CigRE đã khảo sát hơn 5000 MBA ở châu Âu và 
phát hiện một số lượng đáng kể MBA có hàm lượng furan 
hơn 1 ppm. Thử nghiệm này được tiến hành khi MBA bị 
quá nhiệt, hay có mức CO và CO2 cao. Nếu MBA có thời 
gian vận hành hơn 25 năm, thử nghiệm này cần được tiến 
hành định kỳ.
Bảng 4 được tham chiếu để tính toán CSSK theo hàm 
lượng furan (cột 2). Trong trường hợp dầu cách điện được 
phục hồi hay thay thế, thời gian vận hành MBA (cột 3) sẽ 
được áp dụng. Thực ra thời gian vận hành MBA không liên 
quan đến trực tiếp đến hàm lượng furan, nhưng do furan 
và mức độ polyme hóa của giấy cách điện (Kraft) có sự liên 
quan đến tuổi thọ còn lại của MBA.
Bảng 4. Phân loại thử nghiệm Furan hay theo thời gian vận 
hành hiện tại.
Mã xếp hạng Furaldehyde 
(ppm)
Thời gian vận 
hành hiện tại
A 0–0.1 <20
B 0.1–0.25 20–40
C 0.25–0.5 40–60
D 0.5–1.0 >60
EE > 1.0 —
Bảng 4 cũng chỉ mang tính tham khảo vì các kết quả ở 
hơn 30,000 điểm thu thập ở 12 nước khu vực Bắc Mỹ chưa 
phù hợp. Hiện tại, CigRE và iEEE đều đang nghiên cứu để 
tìm ra sự liên quan chính xác giữa hàm lượng furan và tình 
trạng cách điện MBA.
Hệ số công suất (Power Factor)
Hệ số công suất (power factor) và hệ số tổn hao 
(dissipation factor) là nguồn dữ liệu quan trọng để giám sát 
tình trạng MBA và đầu sứ. Thử nghiệm này được tiến hành 
để xác định tình trạng của cách điện điện dung giữa các 
cuộn dây và giữa cuộn dây với các bộ phận mang điện thế 
đất. Đo lường điện dung và hệ số công suất của cách điện 
MBA ở điện áp 10 kV (50 Hz) đã từ lâu là dạng thử nghiệm 
định kỳ và chẩn đoán. Bảng 5 giới thiệu phương pháp xếp 
hạng cho hệ số công suất của (cách điện) MBA với pfmax là 
giá trị lớn nhất. 
14 BảN TiN HỘi Miền naM - THáNg 4/2016
Bảng 5. Bảng xếp hạng theo hệ số công suất.
Mã xếp hạng Hệ số công suất lớn nhất pfmax (%)
A pfmax<0.5
B 0.5 ≤ pfmax<0.7
C 0.7 ≤ pfmax<1
D 1 ≤ pfmax<2
E pfmax ≥ 2
Bộ điều áp (BĐa) (Tap-changer)
Có nhiều thử nghiệm để đánh giá tình trạng của BĐA 
(OLTC – On-Load Tap Changer theo iEC và LTC – Load Tap 
Changer theo iEEE) như số lần thao tác, DgA, chất lượng 
dầu, điện trở tiếp xúc, nhiệt độ, dòng điện động cơ truyền 
động đóng tiếp điểm, tín hiệu âm (acoustic signal), chu 
trình rơle, dữ liệu bảo trì, lịch sử tải; trong đó, DgA và chất 
lượng dầu là hai thông số chính để tính CSSK của BĐA.
Sự hiện diện của các loại khí cháy trong dầu cách điện 
của BĐA là bình thường bởi vì có phóng điện hồ quang khi 
BĐA vận hành. Nhưng hàm lượng các khí này lại phụ thuộc 
vào nhiều thông số khác nhau như cơ chế thao tác, cấu 
trúc kín-hở, loại BĐA (chân không, cuộn kháng, điện trở), 
loại dầu, dòng điện vận hành, điện áp cấp (step voltage). 
Hiện giờ chưa có tiêu chuẩn DgA cho BĐA từ châu Âu 
(iEC) hay Bắc Mỹ (iEEE), và hiện tại có đề xuất tỷ số giữa các 
khí cần được xem xét. Nếu hàm lượng ethylene (C2H4) 
vượt quá acetylene (C2H2) trong các BĐA (ngoại trừ loại 
‘chân không’) thì đây là dấu hiệu rõ ràng của ‘than cốc’ 
(coking). BĐA cuộn kháng kiểu ‘phóng điện hồ quang’ (arc-
ing-type) sẽ sinh ra acetylen với các khí quá nhiệt; còn các 
BĐA điện trở sẽ sinh ra nhiều acetylen với các khí không 
quá nhiệt. Dựa trên các kết luận giới hạn này, hình 3 đề xuất 
một phương pháp xếp hạng CSSK dựa theo DgA cho BĐA. 
Nếu bất kỳ khí nào vượt quá giới hạn trên hình 4, điểm xếp 
hạng sẽ có giá trị là 4. Nếu C2H4/C2H2≥1, điểm xếp hạng 
sẽ được nhân lên với tỷ lệ C2H2/C2H4.
Lịch sử tải (Load History)
Hình 4 tóm tắt các khuyến cáo của iEC 60354 và iEEE C57.91 
theo nhiệt độ cuộn dây và dầu trong MBA. Các đỉnh tải ghi 
lại hàng tháng được sử dụng để tính ảnh hưởng của lịch sử 
tải vào CSSK theo 5 nhóm sau:
N0 = Số lần Pi/SB < 0.6 (i = 0)
N1 = Số lần Pi/SB trong khoảng [0.6;1) (i = 1)
N2 = Số lần Pi/SB trong khoảng [1;1.3) (i = 2)
N3 = Số lần Pi/SB trong khoảng [1.3;1.5) (i = 3)
N4 = Số lần Pi/SB > 1.5 (i = 4)
Với Pi là đỉnh tải hàng tháng và SB là tải định mức MBA
Phương trình (2) đề xuất một phương pháp tuyến tính để 
tính ‘hệ số tải’ (LF - Load Factor):
Hình 3. Điểm phân loại Dga các bộ điều áp
Hình 4. Khuyến cáo các giới hạn nhiệt độ nóng nhất cuộn dây và 
nhiệt độ dầu bề mặt (khảo sát dài hạn 1-3 tháng,
ngắn hạn 0.5-2 giờ)
(2)
4
0
4
0
L N
N
(5 - i)
BảN TiN HỘi Miền naM - THáNg 4/2016 15 
Bảng 6 giới thiệu một phương pháp xếp hạng tình 
trạng MBa theo lịch sử tải.
Bảng 6. Mã xếp hạng theo hệ số công suất.
Mã xếp hạng Mô tả
A LF ≥ 3.5
B 2.5 ≤ LF < 3.5
C 1.5 ≤ LF < 2.5
D 0.5 ≤ LF < 1.5
E LF ≤ 0.5
Dữ liệu bảo trì (Maintenance Data)
Một phương pháp xếp hạng được đề xuất theo tình 
hình bảo trì MBA và các bộ phận phụ kiện trong những 
năm gần nhất. Theo đó, ảnh nhiệt hồng ngoại và tình trạng 
đầu sứ là hai thông số quan trọng, được xem xét cùng với 
các yếu tố khác như rỉ dầu, mức dầu, hệ thống làm mát, 
miếng đệm, tình trạng vỏ và nối đất. Hình 5 giới thiệu các 
tiêu chí xếp loại tình trạng dựa trên số lần thực hiện bảo trì 
hay phiếu công tác (Work Orders – WO) trong 5 năm cuối. 
Nếu không có bất cứ hoạt động bảo trì nào trong thời gian 
đó, tình trạng MBA liên quan đến hoạt động bảo trì sẽ là “A”. 
Ngoài ra cũng có đề xuất cần phải quan tâm đến tần suất 
gia tăng bảo trì.
Bảng 7 giới thiệu tất cả cách xếp hạng dựa trên số lần 
bảo trì kết hợp với mức gia tăng trong 5 năm gần nhất. 
Ngoài việc quan sát đầu sứ để tìm dầu rỉ và tình trạng cách 
điện (sứ hay cao su silicon), cần quan tâm đến các thử ng-
hiệm dầu (DgA, hàm lượng nước), hệ số công suất, ‘hot 
collar’ (cách điện phần trên đầu sứ xuống cấp) theo cách 
tương tự như đối với dầu và hệ số công suất cho MBA.
Thử nghiệm chẩn đoán (Diagnostic Tests)
Các thử nghiệm còn lại áp dụng để tính CSSK được tóm 
tắt trong bảng 8, cùng với các mã xếp hạng. Thử nghiệm tỷ 
số vòng dây, dòng kích thích, điện kháng tản, cách điện lõi 
thép – đất và điện trở cuộn dây thường được xem xét là thử 
nghiệm chẩn đoán hơn là mang tính định kỳ; do đó, các dữ 
liệu đo có thể không có sẵn. Hệ thống phân loại vì vậy kết 
hợp các giới hạn trong tài liệu Sổ tay dịch vụ cho MBA của 
ABB [3] và tiêu chuẩn iEEE-62 [4].
 Bảng 8.1. Phân loại theo các thử nghiệm chẩn đoán
Mã xếp 
hạng
Độ lệch tỷ số vòng 
dây (%)
Độ lệch điện kháng 
tản (%)
A ΔTR≤0.1% ΔX<0.5%
B 0.1%< ΔTR≤0.5% 0.5%≤ ΔX<1%
C 0.5%< ΔTR≤ 1% 1%≤ ΔX<2%
D 1%<ΔTR<2% 2%≤ ΔX< 3%
E ΔTR ≥2% ΔX ≥ 5%
Bảng 8.2. Phân loại theo các thử nghiệm chẩn đoán
Mã xếp 
hạng
Điện trở cách điện 
lõi thép – đất (MΩ)
Độ lệch điện trở cuộn 
dây (%)
A R > 1000 ΔR < 1%
B 100 ≤ R < 1000 1%≤ ΔR<2%
C 10 ≤ R < 100 2%≤ ΔR <3%
D 1 ≤ R < 10 3%≤ ΔR<5%
E R < 1 ΔR ≥ 5%
V.TÍnH TOÁn CHỈ SỐ SỨC KHỎE 
(HEaLTH inDEX - Hi)
Một hệ thống tính toán định lượng mà có thể đưa ra 
thông tin về sức khỏe MBA dưới dạng CSSK (hay Hi) cần 
bao gồm các bước sau:
1) Đánh giá “sự xuống cấp” hay “già hóa” (cách điện) MBA 
dưới hình thức chỉ số về sức khỏe của mỗi thành tố từ “tốt” 
xuống “rất xấu”, tương ứng với mã xếp hạng từ A xuống E 
trong bảng 9.
2) Các trọng số tính toán cho mỗi thông số biến thiên từ “ít 
quan trọng” cho tới “rất quan trọng”, tương ứng với giá trị K 
từ 1 đến 10 trong bảng 9.
3) Chỉ số xuống cấp chung được tính toán bằng cách lấy 
tổng các phép nhân giữa bước 1 và bước 2 để có điểm xếp 
hạng tổng cộng cao nhất theo số lượng tiêu chí xếp hạng 
cho các thành tố có sẵn, tức ΣKj x HIFj .
4) Chỉ số xuống cấp chung được chuẩn hóa, 
tức ΣKj x HIFj / ΣKj x (HIFj ) max 
5) Các hệ số đặc trưng cho nhóm thành tố (ví dụ như cho 
MBA và BĐN) được đưa vào và chuẩn hóa đến điểm tối 
đa 100. 
Bảng 9 giới thiệu tóm tắt hệ thống tính điểm theo để xác 
định CSSK tổng cộng. Các mã xếp hạng (A-E) được quy 
thành điểm HiFj (4-0) tương ứng. Với các trọng số quan 
trọng của từng thành tố Kj, CSSK tổng cộng được tính theo 
Hình 5. Xếp loại dựa trên hoạt động bảo trì trong 5 năm
Bảng 7. Tình trạng tổng hợp dựa trên xu hướng số lần bảo 
trì sửa chữa.
Xếp hạng Mô tả
 A
[Max(2 năm cuối)<3] HAY [tăng<10% trong 5 
năm]
B
[Max(2 năm cuối)>3 VÀ tăng>10% trong 5 năm] 
HAY [Max(2 năm cuối)>5]
C
[Max(2 năm cuối)>5 VÀ tăng>30% trong 5 năm] 
HAY [Max(2 năm cuối)>10]
D
[ Max(2 năm cuối)>10 VÀ tăng>50% trong 5 năm] 
HAY [Max(2 năm cuối)>15]
E
[Max(2 năm cuối)>15 VÀ tăng>80% trong 5 năm] 
HAY [Max(2 năm cuối)>20]
16 BảN TiN HỘi Miền naM - THáNg 4/2016
(3) ứng dụng 5 bước tính toán nêu trên với hai hệ số nhóm 
thành tố có trọng số 60% gán cho MBA và 40% cho BĐN, 
theo [5]:
Bảng 9. Phân loại chấm điểm các thành tố CSSK.
# Thành tố xét tình trạng MBa K
Xếp 
hạng HiF
1 DgA 10 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
2 Lịch sử phụ tải 10 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
3 Hệ số công suất 10 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
4 ảnh nhiệt hồng ngoại 10 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
5 Chất lượng dầu 6 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
6 Tình trạng chung 8 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
7 Furan hay Tuổi hiện tại 5 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
8 Tỷ số vòng dây 5 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
9 Điện kháng tản 8 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
10 Điện trở cuộn dây 6 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
11 Cách điện lõi thép – đất 2 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
12 Tình trạng đầu sứ 5 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
13 Ăn mòn vỏ MBA 2 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
14 Thiết bị làm mát 2 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
15 Ăn mòn vỏ thùng dầu 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
16 Nền đáy 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
17 Nối đất 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
18 Miếng đệm 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
19 Bộ nối (Connectors) 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
20 Rỉ dầu 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
21 Mức dầu 1 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
22 DgA của bộ đổi nấc 6 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
23 Chất lượng dầu BĐN 3 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
24 Tình trạng chung 
BĐN
5 A,B,C,D, E 4,3,2,1,0
Bảng 10. Xếp loại CSSK cho MBa.
CSSK Tình trạng Mô tả Thời gian vận hành còn lại
85–100 Rất tốt
Một số ít phần 
tử già hóa 
không đáng kể
Hơn 15 năm
70–85 Tốt Một vài phần tử già hóa đáng kể Hơn 10 năm
50–70 Trung bình
già hóa đáng kể 
lan rộng một số 
phần tử
Tới 10 năm
30–50 Xấu Xuống cấp trầm trọng 
Nhỏ hơn 3 
năm
0–30 Rất xấu Xuống cấp trầm trọng lan rộng Hết thời gian
Vi. KẾT LuẬn
Khái niệm ‘chỉ số sức khỏe’ cho MBA đã được giới thiệu 
một cách tương đối đầy đủ dựa trên số lượng lớn dữ liệu về 
vận hành, bảo trì, quan sát hiện trường và các thí nghiệm 
chẩn đoán theo các tiêu chí xếp hạng dựa vào công nghiệp 
và khuyến cáo theo iEC và iEEE. Các tiêu chí này hoàn toàn 
có thể điều chỉnh tùy theo tình hình áp dụng và triển khai 
thực tế của Điện Lực để có thể phát huy tính hữu dụng hơn.
CSSK rất hữu ích để đánh giá tình trạng và tuổi thọ còn 
lại của MBA trong một tầm nhìn dài hạn để chủ động lên 
kế hoạch thay thế, vận hành và đầu tư. Ngoài ra, việc tổng 
hợp các thành tố liên quan đến việc đánh giá CSSK giúp 
Điện Lực có cái nhìn tổng quan và từ đó chủ động trong 
việc lưu trữ, thống kê các loại dữ liệu liên quan phục vụ 
công tác đánh giá CSSK khi thích hợp.
Tính toán CSSK cần tích hợp các dữ liệu thử nghiệm 
chẩn đoán quan trọng khác cho MBA như phóng điện cục 
bộ (cho MBA và đầu sứ), phân tích đáp ứng tần số (Fre-
quency Response Analysis), phân tích đáp ứng điện môi 
(Dielectric Response Analysis) với trọng số lớn cho khảo 
sát dài hạn. Một khả năng khác là việc tính toán độc lập 
‘CSSK ngắn hạn’ để có thể đánh giá tình trạng và tuổi thọ 
còn lại trong một tầm nhìn ngắn hạn hơn.
TÀi LiỆu THaM KHẢO CHÍnH
[1] A.N. Jahromi et. al., An Approach to Power Transformer 
Asset Management using health index, iEEE Electrical insu-
lation Magazine, vol. 25, no. 2, pp. 20-34, 2009.
[2] iEEE Std C57.106-2006, iEEE guide for Acceptance and 
Maintenance of insulating Oil in Equipment, iEEE Trans-
formers Committee, 2006.
[3] ABB Management Service Ltd., ABB Service Handbook 
for Transformers, 2nd ed., Zurich, Switzerland, 2007.
[4] iEEE Std 62, iEEE guide for Diagnostics Field Testing of 
Electric Power Apparatus—Part 1: Oil-Filled Power Trans-
formers, Regulators, and Reactors, 1995.
[5] CigRE Working group 05, An international survey of fail-
ures in large power transformers in service” Electra, no. 88, 
pp. 21–48, 1983. 
X X
40%
22
22
(3)
Từ đó, CSSK Hi chung cho MBA được xác định để dự 
báo thời gian vận hành còn lại theo bảng 10, với 100% 
tương ứng với tình trạng sức khỏe “rất tốt” và <30% tương 
ứng với “rất xấu” hay hết thời gian vận hành.