Thí nghiêm chẩn đoán ngăn ngừa sự cố cáp ngầm cho lưới điện của tổng công ty điện lực thành phố Hồ Chí Minh

 qui trình hiệu chuẩn. Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi tại hiện 
trường và trong phòng thí nghiệm. 
Hình 2: Sơ đồ đo PD theo IEC 60270 
 Đo PD theo IEC 60270 là phương pháp phổ biến đã được sử dụng rộng rãi nhiều 
thập kỉ qua. Các cảm biến đo sử dụng trong phương pháp này là thiết bị tụ ghép tầng 
(capacitive coupling devices). 
2.2.2. Phương pháp phi truyền thống (Non Conventional method) [2] 
Trong phát hiện PD bằng phương pháp điện từ trường. Có hai kỹ thuật chính được 
áp dụng, ngoài phương pháp đo PD truyền thống áp dụng theo IEC60270, thì phương 
pháp đo PD phi truyền thống (non conventional methods) cũng được phát triển mạnh 
mẽ hiện nay. Áp dụng theo tiêu chuẩn IEC62478, sử dụng các cảm biến (sensors) có dải 
hoạt động rộng như: điện (electrical) HF (3–30 MHz), VHF (30–300 MHz) và UHF 
(300 MHz–3 GHz), âm thanh (acoustic), quang (optical), hóa học (chemical). 
Các phương pháp này do có đặc tính đo tốt hơn, đặc biệt là hệ số nhiễu tín hiệu 
nên phù hợp với đo thiết bị điện on site và on line, nơi bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu 
đến tín hiệu đo. Đặc biệt là phương pháp đo sóng điện từ và sóng âm được sử dụng rộng 
rãi trong thực tế do 2 phương pháp này cung cấp đủ thông tin liên quan tới sự tồn tại của 
PD và khả năng định vị gần như tất cả các thiết bị trong hệ thống điện. 
Do phần lớn nhiễu khi đo PD on site và on line là dải tần số thấp nên việc đo ở 
dải tần cao hơn với HF/VHF/UHF cho kết quả tốt hơn về hệ số nhiễu tín hiệu. Do đó, 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 523 
phương pháp đo PD phi truyền thống được sử dụng rộng rãi hơn. Nhược điểm chính của 
phương pháp phi truyền thống là phương pháp đo phụ thuộc vào từng thiết bị được thử 
khác nhau, hệ thống đo được PD tất cả các thiết bị điện cao áp sẽ cần nhiều dạng cảm 
biến và các công cụ phần mềm phức tạp hỗ trợ phân tích đánh giá so với phương pháp 
truyền thống. Ngoài ra, khi đo PD online vấn đề hiệu chuẩn đánh giá biên độ của đại 
lượng PD có thể không thực hiên được nên việc đánh giá và đưa ra quyết định xử lý còn 
phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm, năng lực của các nhà sản xuất thiết bị. 
Phương pháp đo phóng điện cục bộ bằng HFCT [3] 
Cảm biến HFCT được sử dụng rất phổ biến trong xác định và định vị PD. HFCT 
có cấu tạo gồm cuộn dây và lõi từ tần số cao phù hợp cho đo các tín hiệu quá độ như 
xung PD hoặc các dạng nhiễu. 
Khi đo On line PD cho các thiết bị cao áp, cảm biến HFCT được kẹp vào các dây 
tiếp địa của thiết bị. Lúc này, HFCT được mô hình hóa như một hệ thống có đầu vào là 
dòng xung của PD và đầu ra là điện áp cảm ứng được đo qua trở kháng đầu vào của 
thiết bị đo (thường là 50 Ω). 
Hàm truyền của cảm biến từ trường là V = f(B) được biểu diễn bằng định luật 
Faraday. 
݁ = −݊. ௗథௗ௧ = −݊. ܣ.
ௗ஻
ௗ௧ = −ߤ଴. ݊. ܣ.
ௗு
ௗ௧ (1) 
Ở đó: 
- Φ: từ thông móc vòng qua cuộn dây; 
- n: số vòng dây của cuộn thứ cấp; 
- A: tiết diện vòng dây. 
Phương trình (1) được viết lại: 
 ݁ = −ߤ଴. ݊. ܣ. ௗுௗ௧ (2) 
Hình 3: Cảm biến HFCT được gắn tại vị trí dây tiếp địa của thiết bị 
524 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Cảm biến HFCT thiết kế cho đo On line PD tại dây tiếp địa của thiết bị cao áp có 
đáp ứng tần số từ 100 kHz đến 20 MHz. 
Hình 4: Cảm biến HFCT dạng kẹp và đặt tính từng số của HFCT 
3. QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ (PD) KHÉP KÍN 
Chu trình kiểm soát tình trạng vận hành cách điện cáp ngầm được thực hiện bằng 
quy trình thử nghiệm phóng điện cục bộ (PD) khép kín. 
Hình 5: Quy trình thử nghiệm PD khép kín 
 Dùng các thiết bị đo PD cầm tay để xác định vùng có tín hiệu PD cao, hoặc nhiễu. 
 Sử dụng các thiết bị đo On line PD chuyên dụng để xác định và định vị PD. 
 Tiến hành cắt điện đo Off line PD nếu có phát hiện PD ở các phép đo trước. 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 525 
Quy trình đảm bảo đánh giá được tình trạng vận hành của thiết bị, những hiện 
tượng bất thường sẽ được phát hiện sớm bằng phương pháp đo On line PD. 
3.1. Thử nghiệm PD cơ bản bằng thiết bị PD cầm tay 
Thiết bị đo PD cầm tay có thể phát hiện tốt các dạng PD bên ngoài như vầng 
quang, phóng điện bề mặt các loại cách điện bằng các cảm biến siêu âm, khi sử dụng 
với phụ kiện là cảm biến TEV thiết bị có thể phát hiện phóng điện cục bộ bên trong 
cách điện của tủ hợp bộ và cách điện đầu cáp bên trong tủ. 
 Thiết bị đo PD cầm tay còn dùng để xác định các nguồn nhiễu bên ngoài, mức độ 
nhiễu của khu vực đo, nhằm loại bỏ tốt các nhiễu trong quá trình đo On line PD cáp 
ngầm. 
Hình 6: Thiết bị PD scan HVPD Insights 
3.2. Công nghệ thử nghiệm On line PD cho cáp lực 
Thử nghiệm On line PD là hạng mục thử nghiệm mà không cần cô lập thiết bị ra 
ngoài vận hành. Việc này có ý nghĩa rất quan trọng đối với yêu cầu càng ngày càng cao 
về chỉ tiêu SAIFI(1), SAIDI(2) của Tổng Công ty Điện lực TP. HCM. 
Khi thực hiện đo On line PD, kết quả thử nghiệm sẽ cung cấp cho người quản lý 
vận hành thông tin giá trị về tình trạng cách điện của thiết bị cao áp khi đang trong quá 
trình vận hành trên hệ thống điện. Góp phần đảm bảo chất lượng cho các thiết bị đang 
vận hành trên lưới điện. 
(1) Tần suất mất điện trung bình của hệ thống. 
(2) Thời gian mất điện trung bình của hệ thống. 
526 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Trong phần này nhóm tác giả tập trung vào thử nghiệm On line PD cho cáp ngầm 
trung và cao thế. 
Phương pháp áp dụng là sử dụng phương pháp phi truyền thống theo IEC62478. 
Sử dụng cảm biến HFCT với giải tần số HF để thử nghiệm tại các vị trí hộp nối và tiếp 
địa của cáp. 
Công nghệ của các thiết bị thử nghiệm chẩn đoán On line PD hiện nay phát triển 
rất mạnh mẽ. Ngoài công nghệ TDR cho cáp ngầm thì các hãng cũng đã phát triển hàng 
loạt các công cụ phần mềm hỗ trợ cho người thử nghiệm phân tích, đánh giá dữ liệu một 
cách chính xác hơn. 
3.2.1. Công nghệ phân tích PD mẫu (PD Pattern) 
Ngoài việc thu thập dữ liệu PD thì việc biết được PD xuất hiện ở đâu trong một 
chu kỳ điện là một thông tin đáng tin cậy để đánh giá được nguồn PD xuất phát ở đâu. 
Việc đồng bộ một xung PD theo thời gian trong một chu kỳ điện được gọi là 
phương pháp PRPD (Phase Resolve Partial Discharge). Điện áp sẽ được trigger sau mỗi 
20 ms (đối với điện áp tần số 50 Hz) tại điểm điện áp qua điểm không (zero crossing). 
Vì thế PRPD chỉ được hiển thị trên một chu kỳ điện (20 ms hoặc 3600 hoặc 2π), ở đó 
xung PD sẽ được thu thập tại mỗi chu kỳ điện trong khoảng thời gian thử nghiệm và 
được tập trung lại để tạo ra một dạng PD mẩu như hình bên dưới. 
Hình 7: Công nghệ PRPD xác định thời điểm xung PD xuất hiện trong một chu kỳ điện 
 Bằng phương pháp PRPD việc tạo ra một PD pattern và phân tích một cách dễ 
dàng hơn. Đưa ra những dữ liệu tin cậy để đánh giá và nhận dạng các dạng PD đang 
xuất hiện trên cáp. Bằng việc phân tích dạng PD pattern – có thể nhận dạng PD như: PD 
bên trong, PD vầng quang, PD bề mặt và loại trừ nhiễu. 
Ngoài phân tích dạng PD pattern thì phương pháp phân tích các dạng PD bằng 
3CFRD (3 Center Frequency Ratio Diagram) hoặc Time/Frequency map cũng được áp 
dụng vào việc phân tích PD. Bên dưới là một số kết quả PD thực hiện ngoài hiện trường. 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 527 
Hình 8: Tách PD pattern bằng phương pháp 3CFRD 
3.2.2. Công nghệ định vị điểm PD bằng TDR 
Một xung PD xuất hiện trong thân cáp sẽ truyền về hai hướng, các xung PD này 
sẽ phản xạ lại tại các đầu cáp. Bằng cách đặt các thiết bị thu nhận tín hiệu PD tại 1 đầu 
hoặc cả 2 đầu cáp ta có thể định vị được vị trí của điểm PD xuất hiện trong thân cáp. 
Hình 9: Công nghệ TDR định vị điểm PD bên trong thân cáp lực 
528 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Sử dụng HFCT đo On line PD trong dải tần HF có những ưu điểm như sau: 
 Độ nhạy cảm biến không phụ thuộc vào dạng xung như trong thử nghiệm PD 
theo phương pháp truyền thống. 
 Hệ số SNR (Signal to Noise Ratio) có thể được tối ưu vì xử lý dữ liệu trong dải 
tần số nhất định. 
 Phù hợp để đo PD trong cáp lực vì khi xung PD truyền qua vỏ cáp các tín hiệu 
tần số cao sẽ bị suy hao, vì thế các tần số của xung PD ở xa vị trí đo sẽ có tần số thấp 
chỉ vào khoảng vài MHz. 
3.2.3. Một số kết quả khi đo On line PD cho cáp tại hiện trường 
Hình 10: Thử nghiệm On line PD cho cáp trung thế sử dụng HFCT 
Hình 11: Kết quả PRPD 
Hình 12: Dạng sóng TDR thu được 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 529 
Theo dạng sóng TDR thu thập được, khoảng thời gian giữa hai xung là 9,3703 uS, 
với vận tốc truyền sóng trong cách XLPE là 84 (m/uS). Suy ra đoạn cáp có chiều dài 
khoảng là 800 m. 
Hình 13: Dạng sóng TDR thu được, điểm nghi ngờ PD được xác định 
Phân tích kết quả TDR, khoảng thời gian từ điểm nghi ngờ PD đến xung đuôi 
sóng là 7,2722 uS, Suy ra khoảng cách được tính toán từ điểm PD đến vị trí trạm Đoàn 
Tiếp Viên khoảng là 620 m. 
Từ những dữ liệu đáng tin cậy của phép đo PD On line trên, làm cơ sở cho việc 
lập kế hoạch để bảo trì, sửa chữa đoạn cáp một cách chủ động hơn, không để sự cố xảy 
ra. 
3.2.4. Ưu điểm và khó khăn của phương pháp đo On line PD 
 Đánh giá tình trạng của cáp tại trạng thái đang vận hành theo thời gian thực. 
 Quy trình thử nghiệm đơn giản, không đòi hỏi cắt điện. 
 Giảm tối đa thời gian và công sức cho các công tác cô lập, bàn giao hiện trường. 
Khó khăn: Việc thử nghiệm On line PD cần tiếp cận đến các vị trí TERE của cáp. 
Trong trường hợp hai đầu cáp nằm trong tủ RMU thì việc thực hiện đo PD là không thể 
vì không tiếp cận được vị trí TERE. 
3.3. Ứng dụng thử nghiệm Off line PD [1] 
Áp dụng sơ đồ thử nghiệm theo IEC 60270, công nghệ thử Off line PD tại 
EVNHCMC được thực hiện chủ yếu trên cáp ngầm trung thế, sử dụng công nghệ TDR 
để định vị điểm PD bên trong thân cáp. 
Như đã trình bày, việc thử nghiệm On line đã cung cấp dữ liệu đáng tin cậy cho 
việc quyết định cắt điện để đo Off line PD. 
Công nghệ Off line PD cho kết quả chính xác vị trí và độ lớn PD để làm cơ sở 
tiến hành sửa chữa trên sợi cáp nếu cần thiết. 
530 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Phương pháp Off line PD có khả năng thí nghiệm quá điện áp để đo điện áp khởi 
đầu phóng điện cục bộ (Partial Discharge Inception Voltage PDIV) và điện áp kết 
thúc phóng điện cục bộ (Partial Discharge Extinction Voltage PDEV). Phương pháp 
này có thể quan sát, đánh giá mức độ PD, các vị trí PD xuất hiện theo điện áp đặt lên sợi 
cáp thử nghiệm. 
Về nguyên lý công nghệ Off line PD cũng dựa trên công nghệ TDR để định vị vị 
trí có PD trong thân cáp. Tuy nhiên, việc thử nghiệm sử dụng nguồn cao áp riêng (công 
nghệ VLF, hoặc DAC) để gây ứng suất lên cáp nhằm phát hiện chính xác hơn điểm PD 
bên trong thân cáp. 
3.3.1. Đo Off line PD bằng nguồn cao áp VLF 
Thử nghiệm Off line PD sử dụng một thiết bị VLF cung cấp điện áp tần số đầu ra 
0.1 Hz. Khi không có thiết bị thử tương đương ở tần số 50 Hz, VLF có thể thực hiện tốt 
và đủ để đưa ra các kết quả về mức độ và các vị trí xảy PD. Phương pháp này cung cấp 
điều khiển quá điện áp dải rộng để đo giá trị điện áp khởi đầu và kết thúc phóng điện 
cục bộ. Ưu điểm rõ ràng của VLF là do sử dụng điện áp xoay chiều tần số rất thấp 0,1 
Hz nên khối lượng thiết bị nhẹ và phù hợp với thử nghiệm hiện trường. 
n 
Hình 14: Dạng sóng của nguồn VLF 
Hiện nay, một hệ thống có thể thực hiện các phép thí nghiệm điện áp chịu đựng 
VLF, TD VLF, PD VLF. Nó gần như có thể thu thập được tất cả các thông tin về tình 
trạng cáp. 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 531 
Ngoài chức năng là nguồn cao áp gây ứng suất cho cáp để thu thập tín hiệu PD, 
thì VLF còn là loại nguồn cao áp được sử dụng để đánh giá rất tốt các chỉ số điện môi 
của cáp. Đây là công nghệ đang được sử dụng rất phổ biến cho cáp trung thế. 
Hình 15: Tốc độ phát triển cây điện tích là một hàm của điện áp, tần số và dạng sóng 
3.3.2. Đo Off line PD bằng nguồn cao áp DAC 
Nguyên lý của mạch tạo cao áp DAC chính là mạch RLC 
Hình 16: Sơ đồ nguyên lý hệ thống DAC 
Sử dụng công nghệ cộng hưởng và xung. Phương pháp đo PD bằng nguồn DAC 
cho phép tạo ra nguồn thử nghiệm cao áp tắt dần có tần số từ 20 300 Hz. 
532 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Bằng cách tăng dần điện áp thử nghiệm, phương pháp đo PD bằng nguồn DAC 
đánh giá được điện áp khởi đầu phóng điện cục bộ (Partial Discharge Inception Voltage 
 PDIV) và điện áp kết thúc phóng điện cục bộ (Partial Discharge Extinction Voltage 
PDEV). Ngoài ra, có khả năng đánh giá được tổn hao điện môi (tan δ) là nguồn thông 
tin để đánh giá tình trạng cách điện sợi cáp tương tự như phương pháp VLF. 
Hình 17: Dạng sóng điện áp tắt dần 
Thử nghiệm Off line PD cho cáp ngầm trung thế bằng công nghệ VLF và DAC 
đang được sử dụng rất phổ biến trong Tổng công ty Điện lực TP. HCM. Từ tính chính 
xác của phép đo và khả năng thu thập được nhiều thông tin về tình trạng của cáp. Phép 
đo Off line PD cho cáp ngầm trung thế đang phát huy rất tốt cho việc ngăn ngừa sự cố 
cáp ngầm hiện nay. 
4. KẾT LUẬN 
Với việc ứng dụng các công nghệ thử nghiệm chẩn đoán mới đã giúp người quản 
lý vận hành có thêm các giải pháp chẩn đoán các hư hỏng tiềm ẩn trong các thiết bị 
đang vận hành trên lưới điện, để có thể đưa ra các quyết định chính xác, chủ động lập kế 
hoạch và đề ra các phương án thích hợp nhằm giảm thiểu thời gian ngừng cung cấp điện 
khi tiến hành sửa chữa thiết bị. Kéo theo giảm các chỉ tiêu SAIFI, SAIDI, tăng độ tin 
cậy cung cấp điện, tăng hiệu quả kinh tế. 
Việc có thêm các phương pháp mới trong chẩn đoán khuyết tật thiết bị điện cũng 
đòi hỏi cần phải có thêm các quy định mới trong công tác thí nghiệm định kỳ thiết bị 
điện, thí nghiệm xuất xưởng nhằm quản lý tốt chất lượng của các thiết bị đang vận hành 
trên lưới điện. Đặc biệt đối với những phần tử có tầm quan trọng như cáp ngầm. 
Ứng dụng các công nghệ mới như phương pháp đo PD để chẩn đoán thiết bị điện, 
sẽ đem lại hiệu quả rất cao trong công tác quản lý vận hành thiết bị điện. Chính vì vậy, 
cần được triển khai áp dụng triệt để, nhằm nâng cao chất lượng thử nghiệm. 
Ngoài ra, việc đầu tư thiết bị chẩn đoán cũng hết sức cần thiết và phù hợp với nhu 
cầu mong muốn giảm sự cố gây ra do hư hỏng thiết bị điện. 
PHÂN BAN PHÂN PHỐI ĐIỆN | 533 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] “High voltage test techniques – Partial discharge measurements” International Standard 
IEC 60270 Third edition, 2000 12. 
[2] “High voltage test techniques – Measurement of partial discharges by electromagnetic 
and acoustic methods” International Standard IEC 62478 First edition, 2016 08. 
[3] “Application of HFCT and UHF Sensors in On Line Partial Discharge Measurements for 
Insulation Diagnosis of High Voltage Equipment”. Fernando Álvarez*, Fernando Garnacho, 
Javier Ortego and Miguel Ángel Sánchez Urán. 
[4] “The Application of Partial Discharge Detection for the condition assessment of XLPE 
Power Cables” Xiaoli ZHOU, Yong QIAN, Muqing LIU. 
[5. “Advanced technique for partial discharge detection and analysis in power cables” A. 
Cavallini1, G. C. Montanari1, D. Fabiani1, L. Testa.