Máy biến áp lực là một trong những thiết bị đắt tiền và quan trọng nhất của nhà máy điện và hệ thống truyền tải. Sự ổn định trong quá trình vận hành với vòng đời hơn 40 năm của máy biến áp phụ thuộc vào độ bền của hệ thống cách điện dưới tác dụng của môi trường điện trường cao. Trong quá trình vận hành, hệ thống cách điện của máy biến áp không ngừng lão hóa dưới tác động của các yếu tố từ điện, cơ khí, nhiệt và hóa học. Kết quả của quá trình lão hóa “bình thường” này là sự suy giảm độ bền điện môi của một số vị trí hoặc toàn bộ cách điện máy biến áp. Sự suy giảm độ bền điện môi của một số vị trí trong máy biến áp là nguyên nhân tiềm ẩn dẫn đến hiện tượng phóng điện cục bộ. Về lâu dài, phóng điện cục bộ sẽ gây hư hỏng cách điện và trực tiếp/ gián tiếp dẫn đến sự cố cho máy biến áp gây mất an toàn cũng như gây thiệt hại rất lớn về kinh tế, môi trường.
Phóng điện cục bộ trong hệ thống cách điện của máy biến áp xuất hiện khi hiện tượng đánh thủng cách điện xảy ra tại những điểm yếu trong hệ thống cách điện trong quá trình vận hành gồm các nguyên nhân sau:
- Vật liệu không đồng nhất: Các thành phần kim loại xen lẫn vào cách điện, xảy ra trong quá trình sản xuất vật liệu rắn cách điện trong máy biến áp.
- Quá trình sản xuất: Các điểm nhọn của gông từ, các kết nối trong máy biến áp không được thực hiện đúng cách, lượng nước tồn đọng quá nhiều trong quá trình sấy và tẩm giấy cách điện, vật liệu kim loại rơi rớt vào trong thân máy biến áp.
- Quá trình vận hành: Bọt khí gây phóng điện vầng quang, lão hóa giấy cách điện, giảm độ bền điện môi do lão hóa cách điện, cặn kim loại trong dầu, ngắn mạch vòng dây…
Như đã đề cập ở trên, phóng điện cục bộ xuất hiện tại những điểm yếu của hệ thống cách điện trong máy biến áp, nơi cường độ điện trường lớn hơn độ bền điện môi của cách điện. Tất cả những nguồn phóng điện cục bộ này trong máy biến áp sẽ tạo ra 3 tín hiệu có thể thu nhận được ở sứ xuyên, thân và thành máy biến áp, bao gồm:
- Xung dòng điện đo được tại sứ xuyên máy biến áp.
- Sóng siêu âm được phát hiện tại thành máy biến áp.
- Sóng điện từ được đo ở dải tần số siêu cao tần (UHF) được lắp đặt trong thân máy biến áp.
Ngoài 3 sản phẩm trên, phóng điện cục bộ với những tia lửa nhỏ cũng dẫn đến sự phân rã của các vật liệu cách điện như dầu và giấy cách điện, những sản phẩm này có thể phát hiện được qua việc phân tích mẫu dầu máy biến áp.

Để phát hiện các sản phẩm của phóng điện cục bộ tạo ra, hiện nay một số công nghệ được áp dụng với những ưu và nhược điểm riêng:
- Xung dòng điện: Phương pháp truyền thống, được quy định theo tiêu chuẩn IEC và IEEE. Phương pháp này xác định chính xác tình trạng của phóng điện cục bộ. Tuy nhiên phương pháp này chỉ phát hiện tốt phóng điện cục bộ tại sứ xuyên và những điểm nằm gần vị trí đầu sứ xuyên.
- Sóng siêu âm: Phương pháp này là phương pháp ít tốn kém, các cảm biến được lắp tạm thời trên thân máy biến áp để phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến áp. Tuy nhiên phương pháp này gặp nhiều thách thức bởi độ suy giảm của sóng siêu âm từ vị trí phóng điện cục bộ đến cảm biến là khá lớn, nhiễu từ môi trường và rung động từ máy biến áp cao. Ngoài ra, các phóng điện cục bộ nằm sâu bên trong giấy cách điện gần như không được phát hiện bởi phương pháp này.
- Sóng điện từ (UHF): Phương pháp này với điểm mạnh là độ nhạy cao, tín hiệu nhiễu từ bên ngoài máy biến áp được loại bỏ vì cảm biến được đặt bên trong thân máy biến áp, vì vậy công nghệ này phát hiện gần như tất cả các vị trí xảy ra phóng điện cục bộ trong thân máy biến áp và có độ tin cậy khá cao. Tuy nhiên, phương pháp này không đánh giá chính xác mức độ phóng điện của xung phóng điện cục bộ. Ngày nay, với nhiều thí nghiệm được thực hiện, một số hãng sản xuất đã áp dụng công thức tương đương để đánh giá mức độ của phóng điện cục bộ.

Cảm biến UHF – phát hiện sóng điện từ trong thân máy biến áp

VPower Reliability.