Khoa học công nghệ điện - Số 2 - Năm 2019

eview”, số 2/2019
Cuộn kháng đường dây AC RWK 3044 
(Ảnh: st)
SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG
29 KHCN Điện, số 2.201928 
TỰ ĐỘNG HÓA
Trong nhiều năm qua, giới hạn chịu tải 
bình thường của thiết bị dựa trên mức danh 
định tối đa trên nhãn máy hoặc là một giá trị 
quy định đã chọn, gọi là “mức đỏ”. Theo dõi 
trực tuyến máy biến áp điện lực và máy cắt 
điện để đánh giá tình trạng đã trở thành phổ 
biến trong hai mươi lăm năm qua, giai đoạn 
áp dụng công nghệ điển hình, từ ý tưởng 
đến thực tế thương mại trong ngành điện. 
Theo dõi từ đầu đến cuối các máy biến 
áp điện lực và máy cắt điện mang lại những 
lợi ích gì? 
• Giúp nhận thức tình huống về các tài 
sản điện hoạt động gần với khả năng của 
chúng mà không ảnh hưởng đến an toàn 
hoặc độ tin cậy. 
• Tối ưu hóa đầy đủ mức tải/mức quá tải 
trong trạm biến áp theo thời gian thực dựa 
trên các điều kiện thực tế tại chỗ, kể cả tình 
trạng tài sản hoặc các chế độ vận hành. 
• Giúp đưa ra các quyết định thông minh 
về quản lý phụ tải dựa trên các tình huống 
thực tế. 
• Dự báo (tiên đoán) các điều kiện vận 
hành được sử dụng để tạo điều kiện thuận 
lợi cho các chương trình bảo trì dựa trên tình 
trạng (CBM) hoặc báo cáo cho cơ quan quản 
lý (ví dụ như báo cáo cho cơ quan quản lý 
môi trường về việc xả SF6). 
• Thu thập dữ liệu về tổn thất tuổi thọ vận 
hành và tổn thất lũy tích để ước tính tuổi thọ 
còn lại.
QUẢN LÝ PHỤ TẢI
Các giải pháp theo dõi tinh vi hiện nay 
liên tục tính toán khả năng chịu tải an toàn 
tối đa của tài sản và hiển thị (tại chỗ hoặc 
thông qua các máy chủ web nhúng) và liên 
lạc với các hệ thống khác và SCADA.
Cho đến gần đây, việc vận hành các 
thiết bị điện tuân theo một trong các chế 
độ mang tải sau: Phụ tải liên tục hoặc Phụ 
tải theo chu kỳ.
PHỤ TẢI LIÊN TỤC
Đây là mức tải không đổi ở đầu ra danh 
định ghi trên nhãn máy (MVA) khi thiết bị 
được vận hành ở điều kiện nhiệt độ môi 
trường xung quanh không đổi 20°C. Tất 
nhiên, điều kiện phụ tải này hiếm khi xảy 
ra trong vòng đời của máy biến áp, bởi vì 
phụ tải cũng như nhiệt độ môi trường xung 
quanh luôn thay đổi theo thời gian.
PHỤ TẢI THEO CHU KỲ
Mức tải này hàm ý một phụ tải thay 
đổi theo chu kỳ ở môi trường xung quanh 
bình thường không đổi (30°C) ở đó nhiệt 
độ dây dẫn tại điểm phát nóng cục bộ 
thay đổi khi mà phụ tải thay đổi theo chu 
kỳ, cao hơn hoặc thấp hơn số MVA ghi trên 
nhãn máy của thiết bị. Từ quan điểm lão 
hóa nhiệt, chu trình này tương đương với 
trường hợp phụ tải không đổi danh định 
ở nhiệt độ môi trường xung quanh bình 
thường (30°C).
THIẾT BỊ BỊ QUÁ TẢI
Hậu quả của việc thiết bị chịu tải vượt 
quá mức danh định ghi trên nhãn máy là: 
• Nhiệt độ của các cuộn dây, kẹp dây, 
dây nguồn, cách điện và dầu sẽ tăng lên, 
đẩy nhanh lão hóa cách điện. 
• Từ thông rò của lõi thép tăng lên, gây 
phát nóng thêm các bộ phận kim loại do 
dòng xoáy. 
• Khi nhiệt độ thay đổi, độ ẩm và hàm 
lượng khí trong thiết bị sẽ thay đổi. Nếu khí 
SF6 hoặc dầu bị rò rỉ ra môi trường, hơi ẩm 
sẽ xâm nhập vào. Tổn hao khí này có thể 
làm thay đổi đáng kể tính năng của máy cắt 
điện và rò rỉ khí thường phải được ghi lại 
và báo cáo. Độ ẩm trong thiết bị điện đẩy 
nhanh tình trạng xuống cấp. 
• Cách điện xuyên, bộ điều chỉnh điện 
áp dưới tải, kết nối đầu cáp và máy biến 
dòng cũng sẽ phải chịu ứng suất cao hơn, 
vượt ra ngoài mức dự phòng theo thiết kế 
và ứng dụng của chúng. 
• Việc phát hiện phóng điện trở lại trên 
máy cắt điện, cộng với kiến thức về thời 
gian tác động, thời gian giải trừ sự cố và 
thời gian phóng điện hồ quang, có thể 
cung cấp các điều kiện kích hoạt cho CBM 
(Bảo trì dựa vào tình trạng).
CHỊU TẢI KHẨN CẤP DÀI HẠN
Máy biến áp có thể phải chịu tải khẩn 
cấp dài hạn và tình trạng này có thể tồn 
tại trong thời gian dài. Điều này có thể làm 
tăng đáng kể sự lão hóa của hệ thống cách 
điện rắn. 
• Nhiệt độ càng cao, sự suy giảm các tính 
chất cơ học của cách điện dây dẫn sẽ càng 
nhanh. Độ ẩm của cách điện dây đẫn cũng 
làm tăng tốc độ lão hóa này. Các yếu tố này 
kết hợp với nhau sẽ tạo ra một tốc độ lão 
hóa theo hàm số mũ các vật liệu cách điện 
rắn và lỏng. Điều này sẽ làm giảm tuổi thọ 
hiệu quả của tài sản. 
• Hệ thống làm mát hoạt động trong 
thời gian dài, dẫn đến gia tăng chi phí bảo 
trì và giảm tuổi thọ. 
• Điện trở tiếp xúc của máy cắt điện và/
hoặc OLTC sẽ tăng khi dòng điện và nhiệt 
độ tăng cao và trong trường hợp cực đoan, 
hiện tượng phát nóng ngoài tầm kiểm soát 
có thể xảy ra. 
• Vật liệu đệm lót có thể trở nên giòn 
hơn do nhiệt độ tăng cao.
CHỊU TẢI KHẨN CẤP NGẮN HẠN
Chịu tải tăng cao ngắn hạn có thể dẫn 
đến nguy cơ tăng cao sự cố hệ thống. 
Tuy nhiên, chấp nhận rủi ro này trong 
một thời gian ngắn có thể tốt hơn là mất 
nguồn cấp. GHI CHÚ: Thời gian cho phép 
(thông thường) của mức tải này ngắn hơn 
THEO DÕI TOÀN BỘ HỆ THỐNG ĐỂ 
NẮM ĐƯỢC TÌNH HÌNH
Các giải pháp công nghệ là thiết yếu đối với các truyền thông để kết nối các linh kiện 
được lắp đặt trên các tài sản tại thực địa để liên lạc với các hệ thống thông qua phòng 
điều khiển trạm biến áp (Ảnh: st)
Các tài sản trong trạm biến 
áp đã từng phải chịu tải vượt 
quá mức danh định ghi trên 
nhãn máy. Có thể thỏa mãn 
tốt nhất nhu cầu đáp ứng 
các điều kiện khẩn cấp, hoặc 
các điều kiện dự phòng này, 
bằng cách sử dụng các hệ 
thống theo dõi từ đầu đến 
cuối các thiết bị điện. 
Các giải pháp theo dõi tinh vi ngày nay 
liên tục tính toán khả năng mang tải an 
toàn tối đa của tài sản và hiển thị (tại 
chỗ hoặc thông qua các máy chủ web 
được nhúng) và liên lạc với các hệ thống 
khác và SCADA
TỰ ĐỘNG HÓA
30 
hằng số thời gian nhiệt của cả máy biến áp và phụ thuộc vào 
nhiệt độ vận hành trước khi tăng mức tải. 
• Nguy cơ chính đối với các sự cố ngắn hạn là giảm độ bền 
điện môi do có thể có bọt khí (hơi nước) trong các khu vực có 
ứng suất điện cao, (các dây nguồn và các cuộn dây). 
• Những bong bóng này có nhiều khả năng xuất hiện khi 
nhiệt độ phát nóng cục bộ của cuộn dây vượt quá 140°C đối với 
máy biến áp có hàm lượng ẩm trong cách điện cuộn dây là 2,5% 
hoặc cao hơn. Nhiệt độ tới hạn này sẽ giảm xuống khi hàm lượng 
ẩm (trong cách điện cuộn dây) tăng lên. Sự giãn nở dầu có thể 
gây tràn thùng dầu phụ.
TÍNH NĂNG TỪ ĐẦU ĐẾN CUỐI
Lợi ích của theo dõi trực tuyến tăng lên chủ yếu là do giảm chi 
phí bảo trì và nâng cao độ tin cậy tổng thể của hệ thống truyền 
tải và phân phối. Triển vọng của việc sử dụng theo dõi trực tuyến 
để đưa ra những quyết định thông minh về cách tối ưu hóa mức 
tải của các tài sản quan trọng như vậy trong trạm biến áp chỉ có 
được sau khi áp dụng công nghệ quản lý phụ tải đối với các thiết 
bị công suất như máy biến áp ngâm dầu và máy cắt điện dầu hoặc 
nạp khí.
Sử dụng các hệ thống theo dõi trực tuyến như là các thiết bị 
điều khiển, chẳng hạn như hệ thống làm mát máy biến áp cung 
cấp truyền thông với các hệ thống bên ngoài, cho phép tích hợp 
hệ thống làm mát này trong hệ thống điều khiển máy biến áp nên 
chi phí thực hiện tăng lên rất ít. Các thông tin bổ sung thu thập 
được trên tài sản thừa sức bù đắp chi phí này. 
Quy mô hoặc mức độ quan trọng của máy không còn là yếu tố 
quyết định đối với theo dõi trực tuyến vì chi phí triển khai là rất 
ít và lợi ích hữu hình liên quan đến theo dõi lớn hơn nhiều so với 
chi phí.
Rõ ràng là duy trì sự hoạt động và thời gian hoạt động của các 
thiết bị điện, các thao tác đáng tin cậy và tuổi thọ tăng cao của các 
31 KHCN Điện, số 2.2019
SÁNG KIẾN KỸ THUẬT
A. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Tình trạng kỹ thuật khi chưa áp dụng 
sáng kiến
Phòng điều khiển trung tâm tại NMTĐ 
Sơn La chưa có thiết bị giám sát điện áp và 
tần số lưới điện chuyên dụng. Trong quá 
trình điều tần, Trưởng ca vận hành phải giám 
sát tần số lưới trên hệ thống DCS (hệ thống 
điều khiển phân tán) nhà máy có tốc độ cập 
nhật thấp (khoảng 2~3 giây), đồng thời phải 
thao tác chuyển màn hình hệ thống DCS về 
trang (page) giám sát trạm GIS (thiết bị đóng 
cắt cách điện khí) và đường dây truyền tải.
Trưởng ca thực hiện điều tần hệ thống 
điện quan sát tần số lưới trên màn hình hệ 
thống DCS gặp những khó khăn sau:
- Thời gian cập nhật tần số dài: Do hệ 
thống DCS thu thập và lưu trữ một khối 
lượng lớn các thông số kỹ thuật của nhà máy, 
dẫn đến thời gian cập nhật cho mỗi số liệu là 
dài, thường mất khoảng 2 đến 5 giây để dữ 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT 
ĐIỆN ÁP, TẦN SỐ LƯỚI TẠI 
PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
LTS: Ban biên tập ấn phẩm Khoa học 
Công nghệ Điện xin giới thiệu giải pháp 
“Thiết kế hệ thống giám sát điện áp, tần 
số lưới tại phòng ĐKTT” do tác giả Phạm 
Văn Hạnh của Công ty Thủy điện Sơn La 
thực hiện, giúp trưởng ca thực hiện điều 
tần thủ công chính xác và ổn định hơn: 
Trưởng ca không phải thực hiện nhiều 
thao tác cho một mục đích công việc, dễ 
dàng quan sát điện áp, tần số lưới tại 
phòng ĐKTT.
Bài và ảnh: Phạm Văn Hạnh, Công ty TĐ Sơn La
liệu cập nhật lên màn hình trưởng ca. Các dữ liệu này 
nếu là các thông số biến thiên chậm như nhiệt độ, độ 
ẩm, v.v., thì có thể chấp nhận được. Nhưng đối với tần số 
và điện áp lưới, việc hiển thị chậm sẽ làm cho phản ứng 
điều chỉnh không kịp thời, tần số thường xuyên bị quá 
ngưỡng, người trưởng ca thường bị động và chất lượng 
tần số không ổn định.
- Giữa quá trình giám sát và quá trình thao tác điều 
chỉnh phải thường xuyên chuyển đổi trang màn hình 
của hệ thống DCS. Trưởng ca phải thực hiện nhiều thao 
tác cho một mục đích công việc.
2. Nội dung giải pháp 
* Mục tiêu đạt được sau cải tiến
- Trưởng ca dễ dàng quan sát điện áp, tần số lưới điện, 
giá trị cập nhật nhanh để phục vụ điều tần hệ thống điện.
- Có chức năng cảnh báo khi tần số hoặc điện áp vượt 
ngưỡng cài đặt được.
- Giám sát và lưu trữ trên máy tính.
* Mô tả bản chất của giải pháp
Giải pháp được thực hiện qua ba phần công việc:
tài sản là những lợi ích của các hệ 
thống theo dõi liên tục.
Các giải pháp công nghệ này 
rất quan trọng đối với truyền 
thông kết nối các linh kiện được 
lắp đặt trên các tài sản tại thực 
địa để truyền thông với các hệ 
thống thông qua buồng điều 
khiển trạm biến áp. Một công 
nghệ phù hợp là hệ thống truyền 
thông đường dây tải ba (iBridge), 
cung cấp truyền thông tốc độ 
cao, được mã hóa, qua các cáp 
hiện có. Hệ thống iBridge được 
dùng cho trạm biến áp, được 
thiết kế để hoạt động trong 
những môi trường EMC cao, có 
sẵn dưới dạng điểm-điểm hoặc 
điểm-đa điểm, không phụ thuộc 
vào giao thức, thời gian lắp đặt 
nhanh và phù hợp cho các công 
trình lắp đặt trong trạm biến áp 
hiện có hoặc mới.
Chi phí triển khai các hệ 
thống như vậy không phải là chi 
phí định kỳ, hoàn toàn linh hoạt 
và cực kỳ cạnh tranh với các hệ 
thống cáp quang hoặc không 
dây. Mức mã hóa đảm bảo an 
ninh mạng đầy đủ cho dữ liệu.
Theo dõi trực tuyến các máy 
biến áp điện lực và máy cắt điện 
trong trạm biến áp, được truyền 
thông đến SCADA và các hệ thống 
kỹ thuật, là công nghệ hoàn thiện 
phù hợp với những công trình lắp 
đặt mới cũng như những công 
trình cải tạo các tài sản hiện có. 
Tương lai là ở đây và có sẵn cho 
tất cả các loại tài sản, với mục tiêu 
là nắm được tình hình và độ tin 
cậy của thiết bị, đồng thời giảm 
thiểu chi phí vận hành.
Biên dịch: Vũ Gia Hiếu
Theo “Electricity-today”, 
số 9/2018
Kích thước hoặc mức độ quan trọng của máy không 
còn là yếu tố quyết định đối với theo dõi trực tuyến 
vì chi phí triển khai là rất thấp và 
lợi ích hữu hình liên quan thừa 
sức bù đắp cho chi phí
Thử nghiệm sử dụng máy phát xung và đo tần số GX 310 
32 
SÁNG KIẾN KỸ THUẬT
33KHCN Điện, số 2.2019
a) Khảo sát, thiết kế
- Chuẩn bị các tài liệu, bảng tính toán 
các thông số kỹ thuật, bản vẽ mặt bằng, 
bản vẽ sơ đồ điện tủ 80ABD00GH001, 
bản vẽ layout tủ 80ABD00GH001.
- Tính toán, thiết kế mạch biến 
đổi, chuẩn hóa tín hiệu từ điện áp 0 ÷ 
110VAC của TU sang điện áp 0 ÷ 10VDC.
- Thiết kế, gia công mạch đo lường 
điện áp, tần số của thanh cái C51, truyền 
thông với máy tính.
- Thiết kế phần hiển thị số liệu.
- Thiết kế bộ đèn còi cảnh báo.
b) Thi công phần thiết bị đo lường
- Gia công mạch điện tử để đo lường, 
hiển thị và truyền thông;
- Thi công khung vỏ, lắp ráp thiết bị;
- Kéo cáp kết nối tín hiệu đo lường, 
tín hiệu truyền thông;
- Đấu nối, thử nghiệm, căn chỉnh sai 
số;
- Thử nghiệm ổn định nhiệt, truyền 
thông, đo lường sai số.
c) Lập trình phần mềm thu thập và 
giám sát trên máy tính
- Phần mềm được thiết kế trên công 
cụ Visual Studio 10. Đây là một công cụ 
được phát triển bởi Microsoft, có khả 
năng lập trình hướng đối tượng.
- Sử dụng bộ cơ sở dữ liệu Microsoft 
database.
- Thiết kế các giao diện người dùng 
và phần đồ thị hiển thị.
- Thiết kế kết nối truyền thông với 
thiết bị phần cứng.
- Thử nghiệm tất cả các chức năng 
của phần mềm.
B. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA 
GIẢI PHÁP 
Giải pháp được thiết kế và áp dụng 
riêng cho phòng ĐKTT của NMTĐ 
Sơn La, tuy nhiên có thể mở rộng ứng 
dụng như:
- Dễ dàng quan sát điện áp, tần số lưới 
tại phòng ĐKTT.
- Các mức điện áp, tần số, nếu vượt 
ngưỡng được cảnh báo tự động.
- Thông số điện áp, tần số lưới được thu 
thập và lưu trữ trên máy tính.
2) Tính toán giá trị làm lợi
Giá trị làm lợi của giải pháp này không 
thể tính chính xác và cụ thể được qua lợi ích 
của quá trình điều tần hệ thống điện của 
trưởng ca, cũng như khả năng khai thác dữ 
liệu trong lịch sử. Song có thể tính toán giá 
trị làm lợi so với việc mua sắm một thiết bị 
tương đương:
- Tổng chi phí để mua sắm vật tư, vật 
liệu để thi công, lắp đặt thiết bị không bao 
gồm các nguồn lực của Công ty như dụng 
cụ thí nghiệm, nhân lực, máy tính: Khoảng 
60 triệu đồng (A).
- Chi phí nếu mua sắm một thiết bị, phần 
mềm có tính năng tương đương: Khoảng 
250 triệu đồng (B).
- Tổng giá trị làm lợi: G = B - A = 190 triệu 
đồng
- Giải pháp có thể kết nối đồng bộ thời gian qua GPS để khai thác phục 
vụ điều tra sự cố.
- Thiết kế màn hình mimic với nhiều điểm đo lường điện áp, tần số.
- Có thể phát triển các thiết bị đo lường, hiển thị các thông số khác như 
nhiệt độ, độ ẩm, đồng hồ thời gian, tải trọng, v.v.
- Thiết kế hệ thống giám sát, cảnh báo, thu thập, lưu trữ 
đơn giản.
C. HIỆU QUẢ DỰ KIẾN VÀ GIÁ TRỊ LÀM LỢI KHI ÁP DỤNG 
GIẢI PHÁP
1) Hiệu quả dự kiến
- Trưởng ca thực hiện điều tần thủ công chính xác và ổn 
định hơn.
- Trưởng ca không phải thực hiện nhiều thao tác cho một mục 
đích công việc.
TU đường dây 
truyền tải
Mạch chuẩn 
hóa tín hiệu
Cảnh báo
Mạch đo lường
Máy tính 
giám sát
Led hiển thị
Mạch hiển thị
Sơ đồ mạch đo lường điện áp, tần số truyền thông với máy tính 
Mạch điện tử đo lường, hiển thị và truyền thông
Màn hình mimic với nhiều điểm đo lường điện áp, tần sốc/ Lập trình phần mềm 
thu thập và giám sát trên máy tính
Địa chỉ: Tầng 15, tháp A, tòa nhà EVN, 11 Cửa Bắc, Ba Đình, Hà Nội
Điện thoại: 04.66946700 / 04.66946733 - Fax: 04.37725192
Email: evneic@evn.com.vn / tapchidienluc@gmail.com