Tính cấp thiết của đề tài
Tổng Công ty Điện lực TP HCM đang tăng cường chương trình ngầm hóa lưới điện, dẫn đến khối lượng cáp ngầm quản lý ngày càng lớn Việc quản lý và kiểm soát chất lượng cáp ngầm trở nên phức tạp hơn, đặc biệt khi nâng cấp điện áp từ 15kV lên 22kV, có thể gây ra nguy cơ sự cố Các phương pháp thử nghiệm truyền thống như kiểm tra ngoại quan và đo cách điện không đủ để đánh giá chính xác tình trạng của cáp, và có thể gây tác động xấu Do đó, việc thực hiện thử nghiệm đo phóng điện cục bộ (PD) là cần thiết để đảm bảo an toàn và độ tin cậy cho hệ thống điện Hiện tại, EVNHCMC đang triển khai đo PD cho cáp ngầm trung thế nhằm đánh giá tình trạng vận hành của chúng.
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu này tập trung vào cáp ngầm trung thế trong lưới điện do Tổng công ty Điện lực TP.HCM quản lý và vận hành từ năm 2013 đến nay.
Mục tiêu của đề tài là giới thiệu tổng quan về công nghệ đo phóng điện cục bộ, ứng dụng công nghệ này trong việc chẩn đoán và đánh giá tình trạng vận hành của cáp ngầm trung thế Việc này nhằm đề ra các phương thức vận hành và kế hoạch sửa chữa, bảo trì hợp lý, từ đó góp phần ngăn ngừa sự cố một cách hiệu quả.
Nội dung nghiên cứu
Cáp ngầm là một phần quan trọng trong hệ thống cung cấp điện, đặc biệt là lưới cáp ngầm trung thế thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM Hiện tại, số lượng cáp ngầm và tiết diện dây đang được sử dụng rất đa dạng, với nhiều mức điện áp vận hành khác nhau Tình hình vận hành của lưới cáp ngầm này đã được theo dõi chặt chẽ, bao gồm cả việc ghi nhận các sự cố xảy ra trong những năm gần đây, nhằm đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả trong việc cung cấp điện cho người dân.
Tìm hiểu tổng quan về thử nghiệm chẩn đoán sự cố, tập trung vào công nghệ đo phóng điện cục bộ.
Quá trình phát triển điện áp làm việc của cáp điện lực
Quá trình phát triển điện áp làm việc của cáp trên thế giới được thể hiện trong Hình 2.1
Hiện nay, các biện pháp tăng khả năng tải và cải thiện giấy cách điện hoặc dầu đang được chú trọng nhằm giảm thiểu tổn hao điện môi và dòng điện nạp Đồng thời, việc phát triển loại cách điện mới và hệ thống làm mát cưỡng bức hiệu quả cũng rất cần thiết Ngoài ra, việc giảm số lao động và cơ khí hóa sẽ giúp giảm chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ an toàn, an ninh.
Kết quả nghiên cứu liên tục đã dẫn đến việc đưa vào sử dụng đường dây truyền tải điện một chiều với chiều dài và công suất lớn Hiện nay, một số loại cáp mới như cáp ngầm cách điện bằng khí và cáp tự làm mát đang được áp dụng Cáp ngầm này sử dụng các miếng đệm bằng nhựa epoxy để hỗ trợ lõi dẫn và khí cách điện áp suất cao như SF6 Đồng thời, cáp siêu dẫn với điện trở gần như bằng không ở nhiệt độ cực thấp cũng đang được nghiên cứu như một giải pháp tối ưu cho truyền tải điện.
Đặc tính ưu việt của hệ thống truyền tải điện ngầm
Cáp ngầm được ưu tiên sử dụng vì một số lý do sau:
(1) Giữ gìn cảnh quan của thành phố
(2) Cung cấp điện cho khu vực có nhu cầu mật độ cao
Khi không thể thi công đường dây trên không vì các quy định an toàn nghiêm ngặt, xây dựng đường dây truyền tải điện ngầm sẽ là giải pháp tối ưu.
Chi phí xây dựng cáp ngầm cao và việc sửa chữa phức tạp hơn so với đường dây trên không, khiến hệ thống này chủ yếu được áp dụng ở các thành phố lớn và vùng lân cận Tuy nhiên, hiện nay, cáp ngầm ngày càng được sử dụng rộng rãi không chỉ ở thành phố mà còn ở vùng ngoại ô, nhằm giảm thiểu khó khăn trong công tác đền bù và hạn chế tác động đến môi trường từ các đường dây trên không.
Hình 2.1 Quá trình phát triển điện áp làm việc của cáp điện lực trên thế giới
Phân loại và cấu trúc của cáp
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại cáp và cũng có rất nhiều cách phân loại chúng (theo cấu trúc, theo cách điện,…)
Hình 2.2: Sơ đồ phân loại cáp theo cách điện
2.3.2 Cấu trúc và đặc tính của cáp:
(1) Cáp tẩm dầu (cáp đặc)
Cáp tẩm dầu, hay còn gọi là cáp đặc, được cấu tạo với mỗi lõi dẫn được cách điện bằng giấy tẩm dầu có độ nhớt cao và được bảo vệ bởi một lớp kim loại, chẳng hạn như vỏ chì.
Cao su Cáp loại ống
Cáp dùng cao su tự nhiên Cáp dùng cao su Butyl Cáp dùng cao su EP
Cáp nhùa CV Cáp nhùa XLPE
Cáp loại ống dùng dầu Cáp loại ống dùng khí
Cáp dầu Đ-ờng cáp cách điện khí
Cáp cách điện bằng giấy tẩm dÇu/dÇu
Cáp giấy tẩm dầu hoạt động như một loại cách điện, không cần thiết bị cấp dầu như cáp dầu Tuy nhiên, cáp đặc có thể tạo ra các khoảng trống trong cách điện, dẫn đến hiện tượng ion hóa và làm giảm độ tin cậy trong việc cung cấp điện.
Do những nhược điểm của cáp đặc, cáp nhựa như cáp XLPE đã trở thành lựa chọn phổ biến trong những năm gần đây Hiện nay, cáp đặc không còn được sử dụng trong các công trình mới, ngoại trừ ứng dụng cho cáp một chiều dưới biển với khoảng cách truyền tải lớn.
Cáp dầu là loại cáp áp lực, được sử dụng cho các cấp điện áp từ 66kV trở lên, do L Emanueli thuộc hãng Pirelli - Italy phát minh Dầu bên trong cáp được duy trì ở áp suất cao hơn không khí, ngăn ngừa sự hình thành lỗ trống trong cách điện, một nhược điểm của cáp đặc Khả năng cách điện vượt trội giúp tăng giới hạn nhiệt độ của lõi dẫn, từ đó tăng khả năng tải và giảm độ dày cách điện Hệ thống cáp dầu còn được trang bị thiết bị cảnh báo để phát hiện rò rỉ dầu do hỏng hóc vỏ kim loại, đảm bảo sửa chữa kịp thời trước khi xảy ra sự cố điện nghiêm trọng.
Cáp dầu có nhược điểm là cần thiết bị ngoại vi như thiết bị cấp dầu và yêu cầu mặt bằng để lắp đặt các thiết bị này.
Cáp dầu dạng ống bao gồm ba lõi dẫn được bọc bởi cách điện giấy tẩm dầu cách điện có độ nhớt cao, đặt trong một ống thép đầy dầu cách điện với áp suất khoảng 15kg/cm² Mỗi lõi dẫn có dây trượt để dễ dàng luồn vào ống Cáp này có độ ổn định điện cao, phù hợp cho cấp điện áp từ 200kV đến 500kV, và khả năng tải được tăng lên nhờ vào hệ thống quay vòng dầu làm mát Tuy nhiên, cáp loại này cũng có nhược điểm như yêu cầu lượng dầu cách điện lớn và cần hệ thống thiết bị cấp dầu đặc biệt.
Vỏ ngoài chống ăn mòn
Vỏ nhôm xoắn Băng quấn bằng dây đồng Cách điện
Hình 2.5: Cáp dầu dạng ống
Cáp XLPE, với cách điện bằng polyethylene liên kết chéo và không có lớp vỏ kim loại, sở hữu nhiều đặc tính ưu việt như cách điện tốt, tổn hao điện môi thấp, tính mềm dẻo về cơ học và trọng lượng nhẹ Nhờ không chứa dầu, loại cáp này có thể hoạt động hiệu quả trên mọi địa hình, bao gồm cả những khu vực có độ chênh cao lớn và nơi có chấn động mạnh.
Cáp XLPE đã trở thành lựa chọn hàng đầu thay thế cáp dầu cho các cấp điện áp 66, 77 và 154kV Gần đây, cáp XLPE cũng được áp dụng cho điện áp 275kV, cho phép truyền tải điện ở khoảng cách lớn Tại các nhà máy điện và trạm biến áp, cáp XLPE được sử dụng để kết nối các thiết bị với cấp điện áp lên đến 500kV.
Lớp chống ăn mòn Ống thép
Dầu Cách điện Lõi dẫn
(5) Cáp cách điện bằng khí (Gas isolated line - GIL)
Cáp cách điện bằng khí (GIL) sử dụng ống kim loại lớn chứa khí SF6 và lõi dẫn một pha hoặc ba pha, được hỗ trợ bởi các miếng đệm cách điện bằng nhựa epoxy Cấu trúc cơ bản của GIL được minh họa trong Hình 2.7 Các đoạn cáp GIL được sản xuất sẵn trong nhà máy với chiều dài vài chục mét, sau đó được lắp ráp với lõi dẫn và vỏ, và được kết nối tại địa điểm lắp đặt GIL mang lại nhiều đặc tính ưu việt.
Ống có đường kính lớn cho phép sử dụng lõi dẫn và vỏ với tiết diện lớn, từ đó nâng cao khả năng tải trọng so với các loại cáp khác.
Do cáp sử dụng cách điện khí (SF6), nên hầu như không có tổn hao điện môi và dòng điện nạp chỉ bằng khoảng 1/3 so với cáp dầu
Khí cách điện SF6 có khả năng dẫn nhiệt tốt và hỗ trợ hiệu quả trong việc đối lưu nhiệt, giúp giảm nhiệt trở giữa lõi dẫn và vỏ Nhờ đó, nhiệt độ cáp do lõi dẫn phát nóng được giảm thiểu.
Vỏ nhôm xoắnLớp bán dẫn ngoài
GIL có cấu trúc đặc biệt, nên không có độ mềm dẻo về cơ học như các loại cáp khác, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt Chi phí sản xuất GIL rất cao do quy trình chế tạo phức tạp, không thể thực hiện tự động liên tục Vì vậy, GIL có giá thành cao và thường được sử dụng cho các đường cáp ngắn, khoảng vài trăm mét, để kết nối giữa đường dây trên không và thiết bị trong trạm biến áp, khi các loại cáp khác không đáp ứng được yêu cầu tải.
Hình 2.7: Cáp cách điện khí
Phụ kiện cáp điện lực
2.4.1 Khái quát chung Đường cáp ngầm bao gồm cáp ngầm và một số các phụ kiện Các thiết bị nối trực tiếp với cáp ngầm nói chung được gọi là phụ kiện Cũng giống như các thiết bị điện khác, đường cáp ngầm được xây dựng bằng cách lắp đặt các bộ phận được sản xuất tại nhà máy sao cho phù hợp với các điều kiện công trường Đặc biệt, hộp nối cần phải được sự quan tâm đặc biệt vì chúng có phần cách điện được lắp ghép thủ công tại công trường và các bộ phận của chúng có kích thước lớn khi sử dụng cho cấp điện áp siêu cao, đòi hỏi phải có công nghệ và kỹ năng làm việc rất cao, đồng thời phải có một số lượng lớn công nhân, làm việc trong nhiều giờ, trong điều kiện rất khó khăn Đệm dạng trụ
Chỗ nối tiếp xúc Đệm hình nón
Lõi dẫn Mối nối (trên công trường)
Hộp nối thẳng là thiết bị dùng để kết nối các đoạn cáp cùng loại theo phương thẳng hàng Có ba loại hộp nối thẳng phổ biến: hộp nối thường, hộp nối cách điện (cách ly vỏ kim loại) và hộp nối chặn dầu.
Hộp nối cáp là thiết bị quan trọng để kết nối hai đoạn cáp một cách hiệu quả Đối với cáp dầu, giấy tẩm dầu được quấn quanh lõi dẫn và ống nén để đảm bảo cách điện Phương pháp này áp dụng cho tất cả các cấp điện áp Còn đối với cáp XLPE, thiết kế hộp nối thay đổi tùy thuộc vào cấp điện áp, vì gradient điện áp ảnh hưởng đến cách điện Các loại hộp nối khác nhau được sử dụng cho các cấp điện áp khác nhau.
6.6kV - 77kV: sử dụng các ống cách điện cao su đúc để tăng cường cách điện (loại chèn cao su; quấn băng dán hoặc băng hỗn hợp)
66kV - 154kV: phần nối được quấn băng PE trước khi đảo vỏ
Tại vị trí nối cáp trên công trường, một phòng sạch đã được xây dựng để phục vụ quá trình sản xuất Trong phòng này, một máy đúc ép nhỏ gọn được sử dụng để đúc và đùn hộp nối Sau khi hoàn thành, quy trình đảo vỏ được tiến hành để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Hình 2.8: Hộp nối thường cho cáp dầu đơn lõi (154kV đến 500kV)
Hình 2.9: Hộp nối thường cho cáp XLPE đơn lõi (154 đến 275kV)
(2) Hộp nối cách ly vỏ kim loại
Hộp nối này được thiết kế để tạo ra sự đảo vỏ, giúp giảm thiểu tổn hao trong vỏ kim loại của cáp đơn lõi Đồng thời, nó cũng có chức năng cách điện cho phần vỏ kim loại, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc sử dụng cáp.
(2) Ống lõi dẫn (9) Cực nối đất
(4) Cách điện cáp (11) Màn chắn
(6) Dầu cách điện (13) Mặt bích
(1) Ống lõi dẫn (6) Chi tiết điều chỉnh
(2) Nhựa Epoxy (7) Bộ phận nén A
(3) Điều chỉnh nhựa Epoxy (8) Bộ phận nén B
(4) Cách điện đúc trước (9) Chống ăn mòn
(5) Ống đùn của hai đầu cáp với nhau Cấu trúc hộp nối giống như hộp nối thường trừ phần cách điện vỏ
Hình 2.10 Hộp nối cách ly vỏ kim loại
Hộp nối chặn dầu (hộp nối ngắt) là thiết bị quan trọng trong hệ thống cáp dầu dài, đặc biệt ở những địa hình có độ chênh cao lớn Việc chia nhỏ phân đoạn cấp dầu thành các đoạn nhỏ hơn giúp việc bảo trì và thiết kế hệ thống trở nên thuận lợi hơn Hộp nối ngắt không chỉ đảm bảo việc chặn dầu tại các phân đoạn mà còn duy trì kết nối điện, mang lại hiệu quả và an toàn cho toàn bộ hệ thống.
Trước đây, hộp nối chặn dầu được thiết kế với cách điện bằng sứ và chia thành ba ngăn, trong khi hiện nay, các hộp nối chặn hiện đại sử dụng bộ phận chặn bằng nhựa epoxy và chỉ chia thành hai buồng Cấu trúc của hộp nối chặn, cùng với bộ phận chặn, có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất.
(1) Sắt bịt đầu (6) Mặt bích cách điện
(2) Nhựa Epoxy (7) Chi tiết điều chỉnh
(3) Điều chỉnh nhựa Epoxy (8) Bộ phận nén A
(4) Cách điện đúc sẵn (9) Bộ phận nén B
(5) Ống đùn (10) Chống ăn mòn
Hình 2.11: Minh họa cấu trúc điển hình của một hộp nối chặn dầu
Hộp đầu cáp là thiết bị quan trọng dùng để kết nối cáp ngầm với dây dẫn trong nhà, đường dây trên không hoặc thiết bị điện, thường được lắp đặt ở phần cuối của cáp Bài viết này sẽ giới thiệu một số loại hộp đầu cáp phổ biến hiện nay.
(1) Hộp đầu cáp kín cách điện không khí
Hộp đầu cáp kín cách điện không khí được sử dụng để kết nối các đường dây trên không và thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí Sản phẩm này sử dụng cách điện bằng sứ để đảm bảo an toàn và cách điện hiệu quả với môi trường bên ngoài.
Vật liệu cách điện bên trong cáp thay đổi tùy theo loại cáp Đối với cáp cao áp từ 275kV trở lên, giấy cách điện rộng được sử dụng cho cả cáp dầu và cáp XLPE.
(1) Vỏ (7) Đệm chì (13) Lớp chống ăn mòn
(2) Ống lõi dẫn (8) Móc (14) Nắp chặn dầu
(3) Lõi dẫn (9) Dây đồng mạ thiếc
(5) Bộ phận chặn dầu (11) Cực nối đất
Hình 2.12: Hộp đầu cáp kín cách điện không khí
(2) Hộp đầu cáp kín cách điện dầu
Hộp đầu cáp cách điện dầu được thiết kế để nối cáp với các thiết bị như máy biến áp trong môi trường dầu, nằm bên trong vỏ thiết bị Bề mặt cách điện sứ được bảo vệ bằng lớp dầu, mang lại hiệu quả cách điện tối ưu Hộp đầu cáp kín cách điện dầu sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, đảm bảo an toàn và độ bền trong các ứng dụng điện.
Có thể lắp đặt trong không gian hẹp, không cần có giới hạn về khoảng cách đến các cấu trúc khác
Giảm thiểu sự ô nhiễm và nguy hiểm đến con người do được bọc kín
Tuy nhiên, nó cũng có một số nhược điểm sau:
Đòi hỏi rất nhiều thời gian để tháo cáp khỏi máy biến áp
Việc kiểm tra riêng rẽ cáp và máy biến áp gặp nhiều khó khăn
(2) Tấm chống phóng điện corona
(4) Nút kín khí hoặc chất lỏng
(6) Khí hoặc chất lỏng cách điện
(8) Nút kín khí hoặc cách điện
Hình 2.13: Hộp đầu cáp kín cách điện dầu cho cáp XLPE
(3) Hộp đầu cáp kín cách điện bằng khí SF 6
Hộp đầu cáp này được thiết kế để kết nối cáp với thiết bị đóng cắt sử dụng khí SF6 Cấu trúc của hộp đầu cáp kín cách điện bằng khí SF6 tương tự như hộp đầu cáp kín cách điện dầu, nhưng thay vì dầu, nó sử dụng khí SF6 để đảm bảo hiệu suất cách điện tốt hơn.
Khí SF6 có độ ổn định cao trong điều kiện bình thường, nhưng khi xảy ra phóng điện corona hoặc phóng điện vầng quang, khí này có thể phản ứng với nước để tạo ra axit hydrofluoric, gây hư hại cho cách điện sứ Do đó, việc sử dụng cách điện bằng nhựa epoxy là giải pháp tối ưu, vì nhựa epoxy ít bị ảnh hưởng bởi axit hydrofluoric.
(7) Khung kim loại lắp ráp
(10) Vỏ kim loại bảo vệ cáp
Để giảm thiểu hư hỏng do bụi trong quá trình lắp ráp tại công trường, hiện nay hệ thống cách điện được lắp đặt sẵn trong nhà máy, chỉ cần thực hiện đấu nối với cáp tại công trường.
Hình 2.14 Hộp đầu cáp kín cách điện bằng khí SF 6
Các cơ chế gây già hóa đối với cách điện của cáp ngầm
Hư hỏng do già hóa cách điện là hiện tượng không thể tránh khỏi trong hệ thống cáp ngầm, dẫn đến sự cố Hiện tượng này xảy ra do tác động của các yếu tố như nhiệt, điện, cơ khí và môi trường Các yếu tố gây hư hỏng cách điện cáp ngầm được tổng hợp trong Bảng 2.1.
(4) Bộ tiếp nối thanh cái
(6) Nút kín khí hoặc chất lỏng
(7) Cực cao áp gắn chặt
(9) Khí hoặc chất lỏng cách điện
(12) Nút kín khí hoặc chất lỏng
Bảng 2.1 Cơ chế gây già hóa cách điện của cáp ngầm Các yếu tố tác động gây già hóa cách điện Các cơ chế già hóa
Phản ứng hóa học Giãn nỡ vì nhiệt
Nóng chảy cách điện Nhiệt độ thấp Sự co thể tích do nhiệt Điện Điện áp DC, AC, xung
Phóng điện cục bộ Cây điện
Cây nước Đánh thủng ở bên trong
Tổn thất điện môi và điện dung
Dòng điện Gây quá nhiệt
Chỗ uốn cong, độ rung, độ mỏi vật liệu, độ căng, chèn ép, ứng suất biến dạng
Nước, độ ẩm Nhiễm bẩn Chất lỏng, khí Đường dẫn gây phóng điện
Tổn thất điện môi và điện dung
Bức xạ Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên
Già hóa cách điện xảy ra khi các cơ chế lão hóa hoặc thay đổi đặc tính của vật liệu cách điện, dẫn đến suy giảm khả năng cách điện Chất lượng cách điện giảm sút do sự hiện diện của các chất ô nhiễm, hư hỏng, và khuyết tật, cùng với sự xâm nhập gây mấp mô trong vật liệu Các tác động bên trong từ các cơ chế lão hóa khác nhau cũng góp phần vào sự suy giảm này.
Dưới điều kiện bình thường, ứng suất điện là nguyên nhân chính gây hư hỏng cáp, đặc biệt qua hiện tượng phóng điện cục bộ và sự hình thành "cây nước" (water tree) trong cáp XLPE Hư hỏng cáp thường liên quan đến hoạt động của cây nước, và quá trình hư hỏng trong cách điện cáp trung áp có thể được hình dung như sự phát triển của mô hình cây nước Hiện tượng đánh thủng đầu tiên xảy ra khi hình thành "cây điện" (electrical tree - ET) hoặc cây nước dưới các loại điện áp khác nhau Nguyên nhân chính của hiện tượng này là phóng điện cục bộ dưới ứng suất điện áp cao và độ ẩm, trong khi một số hư hỏng cách điện không liên quan đến ứng suất điện mà thường do lão hóa nhiệt gây ra.
Những phần dưới đây sẽ được đề cập đến các cơ chế già hóa cách điện thông thường nhất như phóng điện cục bộ, cây điện, cây nước
Phóng điện cục bộ xảy ra do sự hình thành các lỗ hổng trong cách điện, bọt khí, hoặc khoảng trống giữa điện môi và chất bán dẫn Khi cường độ điện trường trong các khuyết tật này đạt ngưỡng nhất định, khí ion hóa sẽ sinh ra, dẫn đến việc các điện tử tự do tiếp tục va chạm, gây ra hiện tượng đánh thủng hoặc phóng điện qua các lỗ hổng Hiện tượng này sẽ được phân tích chi tiết trong chương tiếp theo.
Hình 2.15: Cây điện trong vật liệu cách điện cáp ngầm
Sự hiện diện của các ứng suất điện áp cao theo nhiều hướng là yếu tố chính hình thành các cây điện (ET) Một cây điện bao gồm nhiều đường dẫn phóng điện, giống như các nhánh và thân cây phát triển từ thân cây chính.
Cấu trúc cây điện được nhìn rõ bên dưới kính hiển vi với điện môi thể đặc như hình 2.16
Cây điện hình thành từ hoạt động phóng điện cục bộ ở bề mặt điện môi bán dẫn, nhiễm bẩn, hoặc chuyển đổi dạng cây nước Quá trình này thường bắt đầu bằng các miếng vỡ cách điện và nhánh cây bắc cầu, dẫn đến hiện tượng đánh thủng Do đó, cây điện được coi là quá trình lão hóa, gây hư hỏng cho cách điện.
Vỏ cáp (Cable Sheath) Lỗ trống (Void)
Lõi dẫn (Conductor) Cây điện (Electric – tree)
Hình 2.16: Mô hình cây điện và cây nước dưới kính hiển vi
Sự hiện diện của độ ẩm và các ion chất nhiễm bẩn tại bề mặt tiếp giáp giữa cách điện và bán dẫn trong cáp lực là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng cây nước Khác với cây điện, cây nước có đặc điểm ứng suất điện thấp hơn và thường phát triển chậm hơn qua cách điện Trong điều kiện vận hành bình thường, quá trình kéo dài hoạt động phóng điện cục bộ trong các lỗ trống sẽ hình thành các tuyến cây nước Khi có diễn biến hóa học xảy ra bên ngoài cáp, điều này có thể dẫn đến phóng điện cục bộ, được gọi là cây điện hóa học Cây nước gây hư hại cho cáp khi chuyển đổi thành cây điện; nếu quá trình này diễn ra nhanh chóng, nó có thể làm hư hại cách điện do sự gia tăng của cây điện ban đầu Hình 2.17 minh họa cây nước xuất hiện trong trạng thái ban đầu ở cáp XLPE.
Hình 2.17 Mô hình cây nước trong cáp XLPE
Hiện trạng sử dụng cáp ngầm trung thế tại TP.HCM
Cáp ngầm trung thế chủ yếu sử dụng cáp khô, 3 pha, cách điện XLPE với tiết diện 3x240mm² Tại TP.HCM, phần lớn cáp ngầm được lắp đặt trong ống nhựa (thường là ống xoắn) và được chôn trực tiếp dưới mặt đất.
Về vật tư, thiết bị sử dụng trong các dự án ngầm hóa lưới điện:
Cáp ngầm trung và hạ thế hiện nay chủ yếu sử dụng lõi đồng, tuy nhiên từ năm 2014-2015, cáp ngầm hạ thế lõi nhôm đã được áp dụng rộng rãi Đồng thời, cáp ngầm trung thế lõi nhôm cũng đang được thử nghiệm, với Công ty Điện lực Tân Thuận triển khai một công trình và Công ty Điện lực Gò Vấp khởi công một dự án vào cuối năm 2015.
Thiết bị đóng cắt sử dụng các tủ mạch vòng (Ring Main Unit-RMU)gồm nhiều ngăn dao cắt tải (load break switch – LBS) ghép lại
Các trạm biến áp được xây dựng mới hoặc cải tạo bằng cách thay thế máy biến áp trên giàn hoặc treo trên trụ điện thành các trạm có máy biến áp lắp đặt trên trụ thép đơn thân.
Thực hiện chủ trương ngầm hóa lưới điện của Thành phố, từ các năm 2003-
Năm 2005, Tổng Công ty Điện lực TP.HCM (EVNHCMC) đã triển khai thí điểm ngầm hóa lưới điện tại các tuyến đường Lê Lợi, Lê Duẩn, Nguyễn Huệ, và Nam Kỳ Khởi Nghĩa - Nguyễn Văn Trỗi.
Trong giai đoạn 2009-2010, EVNHCMC đã triển khai thí điểm 05 công trình ngầm hóa lưới điện kết hợp với ngầm hóa dây thông tin tại các khu vực trung tâm Thành phố, bao gồm khu vực xung quanh hội trường Thành ủy, chợ Bến Thành, và các tuyến đường Trần Hưng Đạo, Lê Thánh Tôn, Trương Định Các công trình này áp dụng giải pháp ngầm hóa hiện đại, quản lý tập trung hệ thống hạ tầng kỹ thuật đô thị, đồng thời phối hợp với công tác chỉnh trang vỉa hè Điều này không chỉ nâng cao mỹ quan đô thị và năng lực cung ứng điện mà còn đảm bảo an toàn trong vận hành, sử dụng hiệu quả không gian vỉa hè và cải thiện môi trường sống cho cư dân khu vực.
EVNHCMC đã thực hiện đề án “Ngầm hóa lưới điện TP Hồ Chí Minh” nhằm nâng cao năng lực, độ tin cậy và an toàn cung cấp điện, kết hợp với ngầm hóa dây thông tin trên trụ điện, giai đoạn đến năm 2020 Đề án này đã được Ủy ban nhân dân thành phố thông qua theo văn bản số 2497/UBND-CNN ngày 31/5/2011 với các mục tiêu chủ yếu rõ ràng.
Đến năm 2015, mục tiêu chính là ngầm hóa lưới điện trung và hạ thế tại các tuyến đường và hẻm đã được quy hoạch ổn định trong khu vực trung tâm thành phố, bao gồm quận 1 và quận 3.
Đến năm 2020, Thành phố đã hoàn tất việc ngầm hóa lưới điện trung và hạ thế cho khu vực nội thành, đồng thời thực hiện ngầm hóa tại các khu trung tâm hành chính và thương mại của các quận, huyện còn lại.
Đến năm 2025, thành phố sẽ hoàn tất việc ngầm hóa lưới điện tại các quận, trung tâm hành chính huyện, khu đô thị mới và khu công nghiệp.
Thành ủy TP.HCM đã giao Tổng Công ty Điện lực TP.HCM nhiệm vụ ngầm hóa lưới điện trên địa bàn thành phố, nhằm nâng cao hiệu quả cung cấp điện và đảm bảo mỹ quan đô thị.
Giai đoạn đến năm 2015: Tỷ lệ lưới điện ngầm đạt 30% lưới trung thế và 20% lưới hạ thế;
Giai đoạn đến năm 2020: Cơ bản hoàn tất ngầm hóa lưới điện trung thế, hạ thế khu vực nội thành;
EVNHCMC đã đặt ra mục tiêu ngầm hóa lưới điện với khối lượng 400km lưới trung thế và 500km lưới hạ thế trong giai đoạn đến năm 2015.
09km lưới 110kV nhằm hoàn thành nhiệm vụ chương trình hành động đã đề ra
* Kết quả thực hiện ngầm hóa lưới điện đến nay như sau:
Đến hết năm 2015, mục tiêu đặt ra là toàn Thành phố đạt tỷ lệ ngầm hóa trên 30% lưới điện trung thế và 20% lưới điện hạ thế Kết quả thực hiện cho thấy tỷ lệ ngầm hóa lưới điện trung thế tại Quận 1 và 3 đạt 95%, trong khi các quận 5, 6, 10, 11 và Phú Nhuận đạt 80% Các quận nội thành khác như 2, 4, 7 cũng có tỷ lệ ngầm hóa đáng kể.
Bình Thạnh, Tân Bình, Tân Phú) đạt tỉ lệ ngầm hóa trên 50% c) Tổng khối lượng ngầm hóa giai đoạn
Từ năm 2011 đến 2015, Thành phố đã triển khai khoảng 400km đường dây trung thế, 500km đường dây hạ thế và 9km lưới điện cao thế Tỉ lệ ngầm hóa lưới điện trung thế tăng từ 25% lên 28%, trong khi lưới điện hạ thế cũng tăng từ 8% lên 10,6% Cụ thể, tỉ lệ ngầm hóa lưới điện trung thế tại Quận 1 và 3 đạt 82%, Quận 5 đạt 75%, và Quận 6 đạt 27%.
10, 11: 57%, Quận Phú Nhuận: 60% b.3) Quận 2: 46%, Quận 4, 7: 47%,
Quận Bình Thạnh: 39%, Quận Tân Bình:
42%, Quận Tân Phú: 18% c) Khối lượng lưới điện đã ngầm hóa giai đoạn 2011-2013 đạt 57,5km lưới trung thế, 97,3km lưới hạ thế và 2,7km lưới 110kV.
Tổng số lượng cáp ngầm trung thế hiện đang vận hành
Tổng số lượng cáp ngầm trung áp hiện nay (tính đến tháng 12/2015) là 1.949km (240km cáp 22kV và 1.709km cáp 15kV)
Loại cáp phổ biến đang dùng: Cáp khô, 3 pha, cách điện XLPE, tiết diện 3x240mm 2
Sau đây là hình ảnh điển hình cáp XLPE (loại 3 lõi)
Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo cáp XLPE (3 lõi)
Thống kê tình hình sự cố trong 03 năm gần đây
Năm 2013: 29 vụ đào chạm cáp, 8 vụ hư hỏng đầu cáp, 21 vụ hư hỏng cáp,
16 vụ hư hộp nối cáp
Năm 2014: 54 vụ đào chạm cáp, 10 vụ hư hỏng đầu cáp, 27 vụ hư hỏng cáp,
28 vụ hư hộp nối cáp
Năm 2015: có 34 vụ sự cố do đào chạm cáp, 24 vụ hư hỏng đầu cáp, 55 vụ hư hỏng cáp, 14 vụ hư hộp nối cáp
Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện trong 03 năm gần đây và mục tiêu đặt ra đến năm 2020
Bảng 3.1 sẽ thể hiện chỉ số độ tin cậy cung cấp điện trong 03 năm gần đây và mục tiêu đặt ra đến năm 2020 của EVNHCMC
Bảng 3.1: Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện trong 03 năm gần đây
(2020) Diện tích quản lý (km 2 ) 2.095 2.095 2.095 2.095
SAIFI (lần/khách hàng/năm) 25,04 10,8 6,72 < 1,5
SAIFI: System Average Interruption Frequency Index (số lần mất điện của một khách hàng trong một năm)
SAIDI: System Average Interruption Duration Index (thời gian mất điện của một khách hàng trong một năm)
Phân tích các nguyên nhân gây sự cố với cáp ngầm trung áp
Các nguyên nhân chính gây hư hỏng cáp bao gồm chất lượng hộp nối kém, quy trình thi công hộp nối không đảm bảo, cáp bị đào trúng bởi các đơn vị thi công đường, cầu cống, điện thoại, hoặc do người dân vô tình đào trúng Ngoài ra, cáp cũng có thể bị tróc vỏ trong quá trình lắp đặt, dẫn đến nguy cơ hư hỏng.
Năm 2015, số lượng sự cố hư hỏng cáp đã tăng gấp đôi so với năm 2014 Nguyên nhân chủ yếu là do việc chuyển sang vận hành ở cấp điện áp 22kV, khiến một số tuyến cáp cũ kỹ đã bị lão hóa và suy giảm cách điện, từ đó làm gia tăng nguy cơ xảy ra sự cố.
Các dạng hư hỏng có thể gặp ở cáp ngầm
(1) Chạm đất một pha: Hư hỏng cách điện của một pha với vỏ hoặc màn chắn kim loại
(2) Ngắn mạch nhiều pha: Hư hỏng cách điện giữa hai hoặc hơn hai pha có chạm đất hoặc không chạm đất
(3) Đứt lõi dây dẫn của một hoặc nhiều pha có chạm đất hoặc không chạm đất
(4) Ngắn mạch chập chờn: Điện trở cách điện của một hoặc nhiều pha so với vỏ hoặc so với nhau có trị số không ổn định
Dạng hư hỏng phức tạp là sự kết hợp của nhiều dạng hư hỏng khác nhau Để phân tích nguyên nhân sự cố cáp ngầm, Tổng công ty Điện lực TP.HCM đã xây dựng và áp dụng sơ đồ phân tích cây sự cố (Failure Tree Analysis – FTA).
* Sơ đồ phân tích cây sự cố (FTA) hiện đang áp dụng tại Tổng công ty Điện lực TP.HCM:
Quản lý Chất lượng Thiết kế
Không đạt yêu cầu Hồ sơ thiết kế
Hồ sơ mua sắm VTTB Điện: Phóng điện bề mặt,… Cơ: Khả năng đứt dây,…
Nhiêt: Mối nối tiếp xúc xấu,…
Không đạt yêu cầu kỹ thuật
Yếu tố do điện, cơ, nhiệt
Quản lý kỹ thuật Hồ sơ lý lịch
Không kiểm tra định kỳ theo quy định
Không thí nghiệm trước khi đưa vào vận hành
Hình 3.2: Sơ đồ phân tích cây sự cố (FTA)
Quản lý Vận hành Vận hành quá tải
Thao tác vận hành Ảnh hưởng từ hệ thống
Thông số đo tải định kỳ theo quy định Có / không có
Quy trình thao tác vận hành có đúng quy định?
Sự cố nguồn Thông tin sự cố nguồn ?
Môi trường vận hành Bão
Thông tin về cơn bão Có / không có
Bảo vệ chống sét (DCS, kim thu sét,…)
Thông số kỹ thuật VTTB có đáp ứng cấp độ gió khi xảy ra sự cố
Cây xanh, động vật xâm phạm
Vật lạ vướng vào lưới điện
Có cảnh báo nhưng đơn vị thi công / người dân không tuân thủ
Biên bản làm việc với ĐVTC, người dân
Biên bản kiểm tra, hạng mục kiểm tra Ảnh chụp tại hiện trường
Không kiểm tra lưới điện hoặc kiểm tra không đầy đủ
Giông gió làm tole, tấm bạt,…bay vào đường dây, trạm điện.
Giới thiệu tổng quan
Các công nghệ thử nghiệm chẩn đoán hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành điện có thể kể đến như:
- Đo nhiệt độ mối nối bằng camera nhiệt (infrared camera) để phát hiện mối nối nào đang bị nóng đỏ
- Sử dụng camera nhiệt để phát hiện phóng điện vầng quang
- Phân tích khí hòa tan trong dầu cách điện (Dissolved Gas Analysis-DGA)
- Các công nghệ khác: đo điện dung, đo tổn hao điện môi tanδ, đo đáp ứng điện môi theo tần số
- Đo phóng điện cục bộ (Partial Discharge - PD)
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các phương pháp thử nghiệm chẩn đoán đã trở nên hiệu quả hơn Đặc biệt, công nghệ đo phóng điện cục bộ nổi bật với khả năng giám sát và phát hiện các sự cố tiềm ẩn trong hệ thống điện trước khi chúng xảy ra Phân tích PD giúp phát hiện các dấu hiệu tiềm ẩn của sự cố một cách đơn giản và hiệu quả.
Khái niệm về phóng điện cục bộ
Theo tiêu chuẩn IEC 60270, phóng điện cục bộ (Partial Discharge - PD) là hiện tượng phóng điện xảy ra trong môi trường cách điện rắn hoặc lỏng, khi có ứng suất điện áp cao Hiện tượng này chỉ xảy ra tại một vị trí cụ thể, tạo ra sự nối tắt giữa các điện cực trong hệ thống.
Phóng điện cục bộ xảy ra tại các vị trí khiếm khuyết như bọt khí, nứt, hay gãy trong môi trường cách điện khi điện trường đạt đến một giá trị nhất định Mặc dù hiện tượng này chỉ diễn ra trong một phạm vi hẹp và với cường độ yếu, nhưng nếu không được kiểm soát, nó có thể phát triển và dẫn đến sự phá hủy toàn bộ hệ thống cách điện.
Điện dung a đại diện cho phần cách điện tốt trong cách điện, trong khi b biểu thị điện dung của điện môi nối tiếp với điện dung của bọc khí hoặc lỗ trống c trong cách điện.
Va: điện áp đặt trên toàn bộ cách điện a) Mô hình mô phỏng mạch tương đương của phóng điện cục bộ
Với sơ đồ mô phỏng như trên, dạng sóng của phóng điện cục bộ như sau: b) Dạng sóng của điện áp và dòng điện của phóng điện cục bộ
Hình 4.1: Mô hình mô phỏng mạch tương đương và dạng sóng của phóng điện cục bộ theo tài liệu tham khảo [3]
Khi điện áp Va tăng, nếu chưa có phóng điện trong bọc khí, điện áp Vc sẽ theo dạng sóng sin Tuy nhiên, khi Vc đạt ngưỡng điện áp đánh thủng bọc khí (U +), phóng điện xảy ra, làm giảm điện áp giáng trên bọc khí xuống giá trị V +, tại đây kênh phóng điện tắt Sau đó, Vc tiếp tục theo dạng sóng sin và duy trì quá trình phóng điện trong bán kỳ âm.
Thông số đặc tính của PD thường được xác định thông qua điện tích biểu kiến (apparent charge) tính bằng picô-Culong (pC), dòng PD (PD current) và dạng năng lượng PD (PD energy).
Bản chất PD là các xung tần số cao, thiết bị đo theo công thức (4.1) trong miền thời gian cần có phổ tần số rộng (MHz)
Còn nếu để đo trong miền tần số, biến đổi Fourier của i(t):
Lớp cách điện của thiết bị điện cao áp đóng vai trò quan trọng, vì nhiều sự cố xuất phát từ việc suy yếu hoặc hư hỏng lớp cách điện Nguyên nhân chính là hiện tượng phóng điện cục bộ xảy ra kéo dài, do không thể sản xuất vật liệu cách điện hoàn toàn tinh khiết và các yếu tố như tay nghề thi công và môi trường làm việc Hiện tượng này luôn hiện hữu trong suốt vòng đời của thiết bị điện, vì vậy việc phát hiện và giám sát phóng điện cục bộ là rất cần thiết để dự báo và phòng ngừa sự cố.
Các dạng phóng điện cục bộ cơ bản bao gồm phóng điện bên trong cách điện, phóng điện bề mặt, phóng điện vầng quang và hiện tượng cây điện
Hình 4.2: Các dạng phóng điện cục bộ a - phóng điện bên trong; b- phóng điện bề mặt; c- phóng điện vầng quang; d- hiện tượng cây điện
Hình 4.3: Những hình ảnh về phóng điện cục bộ trong vật liệu cách điện
Ảnh hưởng của phóng điện cục bộ trong hệ thống cách điện
Phóng điện cục bộ trong thiết bị điện, đặc biệt là cáp điện, có ảnh hưởng nghiêm trọng, có thể dẫn đến hư hỏng hoàn toàn hệ thống cách điện Hiện tượng này trong điện môi rắn tạo ra nhiều nhánh phóng điện, hình thành các kênh phóng điện, được gọi là cây điện Quá trình phóng điện lặp đi lặp lại không chỉ gây hư hỏng về cơ khí mà còn làm suy giảm tính chất hóa học của vật liệu cách điện.
Hư hỏng cách điện xảy ra do năng lượng bị tiêu tán từ các điện tích và ion năng lượng cao Sự biến đổi hóa học trong điện môi làm tăng tính dẫn điện, trong khi sự gia tăng ứng suất điện trong các khe hở càng thúc đẩy nhanh quá trình phá hủy cách điện.
ỨNG DỤNG THỰC TẾ HIỆN NAY CỦA CÔNG NGHỆ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH, CHẨN ĐOÁN SỰ CỐ CÁP NGẦM TRUNG THẾ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TP.HCM
Phương pháp đo và thiết bị đo thử nghiệm phóng điện cục bộ
5.1.1 Phương pháp đo PD off-line
Hiện nay, Tổng công ty Điện lực TP.HCM đang áp dụng phương pháp thử nghiệm phóng điện cục bộ (PD) cho cáp ngầm trung thế Phương pháp này được thực hiện sau khi cách ly thiết bị đang vận hành, theo tiêu chuẩn IEC 60270, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình kiểm tra.
Sử dụng xe chuyên dụng có trang bị nguồn điện, bộ xử lý tín hiệu, phần mềm phân tích kết quả a) b)
Hình 5.1: a) Mô hình xe chuyên dụng đo PD và b) Xác định vị trí PD cáp ngầm trung thế bằng phương pháp đo điện sử dụng điện áp DAC, 50Hz
Hiện nay đối với công tác đo PD cáp ngầm trung thế, EVNHCMC sử dụng 02 thiết bị thử nghiệm cụ thể như sau:
Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật chính của các thiết bị đo PD đang sử dụng
STT Thiết bị thử nghiệm Thông số kỹ thuật chính của thiết bị
OWTS M 28 Điện áp đỉnh cực đại: 28 kVpeak / điện áp hiệu dụng
20 kVrms Tần số điện áp tắt dần (DAC): từ 50-800Hz Nguồn cấp: 115V-240V – AC, 50/60Hz Nhiệt độ vận hành: -10 0 C 40 0 C
– 42.5kVrms Điện áp hiệu dụng: 42.5 kVrms Tần số điện áp: 0 - 0.1Hz (VLF) Nguồn cấp: 110V-240V – AC, 50-60Hz Nhiệt độ vận hành: -10 0 C 40 0 C
* Một số hình ảnh của thiết bị đo:
Hình 5.2: Thiết bị đo Viola TD 1 của hãng BAUR (Sử dụng nguồn áp VLF)
Hình 5.3: Thiết bị OWTS M 28 của hãng SebaKMT (sử dụng nguồn áp DAC)
Hình 5.4: Thông số kỹ thuật của thiết bị OWTS M 28 của hãng SebaKMT
Hiện nay, Tổng công ty Điện lực TP.HCM đã xây dựng bảng thông số tiêu chuẩn để so sánh với kết quả thử nghiệm PD, dựa trên việc tham khảo các tài liệu thiết bị thử nghiệm và khuyến cáo từ các hãng sản xuất cáp.
Bảng 5.2 trình bày các thông số tiêu chuẩn để so sánh kết quả thử nghiệm PD trên cáp ngầm trung thế, đang được áp dụng tại Tổng công ty Điện lực TP.HCM.
Mức điện áp PDIV (kV)
Cáp mới sau khi lắp đặt
Cáp mới sau lắp đặt không được phát hiện bất kỳ PD nào dưới mức điện áp định mức U0
Các giá trị PD tại mức điện áp
Ghi nhớ vị trí phóng điện, thử nghiệm lại cáp sau 6 tháng nhằm đánh giá tốc độ phát triển của phóng điện
Nhiều khả năng sớm xảy ra sự cố, cần lên kế hoạch thay thế vị trí PD gấp
Nguy cơ xảy ra sự cố rất cao, cần thay thế vị trí xảy ra PD ngay lập tức
Ghi nhớ vị trí PD Thử nghiệm định kỳ đoạn cáp sau 2 năm nhằm đánh giá tốc độ phát triển phóng điện
Ghi nhớ vị trí PD Thử nghiệm định kỳ đoạn cáp sau 1 năm nhằm đánh giá tốc độ phát triển phóng điện
CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ ĐỐI VỚI VIỆC ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ CÁP NGẦM TRUNG THẾ ĐỂ CHẨN ĐOÁN, NGĂN
NGỪA SỰ CỐ TRONG THỰC TẾ
Các công nghệ đo phóng điện cục bộ đang được áp dụng để đánh giá tình trạng cách điện của cáp ngầm trung thế, phục vụ cho công tác vận hành và bảo trì sửa chữa Mặc dù đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới, nhưng hiện nay chúng mới được chú ý ở Việt Nam, đặc biệt là tại các thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh, nơi mà lưới điện ngầm trung thế đang được triển khai.
Đề tài này nhằm giới thiệu kiến thức lý thuyết về công nghệ đo phóng điện cục bộ cho cáp ngầm trung thế tại lưới điện Tp HCM Mục tiêu là hỗ trợ công tác vận hành và bảo trì lưới điện, đồng thời góp phần vào quá trình hiện đại hóa lưới điện mà EVNHCMC đang thực hiện trong những năm gần đây và trong tương lai.
Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đo phóng điện cục bộ (PD) và các công nghệ chẩn đoán đã chứng minh hiệu quả trong việc dự báo và phòng ngừa sự cố, từ đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Các phương pháp đo PD, cả truyền thống lẫn phi truyền thống, có thể linh hoạt áp dụng cho nhiều thiết bị điện khác nhau, phù hợp với cấu tạo, phương thức vận hành và môi trường hoạt động của từng thiết bị như cáp ngầm và tủ điện Việc áp dụng công nghệ mới trong đo PD yêu cầu phải có quá trình thực tiễn, tích lũy kinh nghiệm và so sánh với tiêu chuẩn đo PD theo khuyến cáo của các nhà sản xuất cáp ngầm, nhằm xây dựng các tiêu chuẩn nội bộ hiệu quả.
Hiệu quả của đề tài về mặt kỹ thuật
Ứng dụng công nghệ thử nghiệm phóng điện cục bộ cho cáp ngầm trung thế cho phép chẩn đoán chính xác hiện trạng cách điện của cáp Kết quả đo được giúp đưa ra giải pháp xử lý hiệu quả, từ đó chủ động ngăn ngừa và giảm thiểu sự cố cũng như thời gian mất điện.
Nâng cao trình độ kỹ thuật và công nghệ cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện công tác thử nghiệm cáp ngầm và quản lý vận hành cáp ngầm hiệu quả Việc đào tạo và phát triển kỹ năng cho nhân viên sẽ giúp cải thiện chất lượng công việc và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành hệ thống cáp ngầm.
Hiệu quả của đề tài về mặt kinh tế, xã hội
Việc áp dụng công nghệ thử nghiệm đo phóng điện cục bộ cho cáp ngầm trung thế tại lưới điện TP.HCM đã mang lại nhiều lợi ích kinh tế và xã hội đáng kể.
Để ngăn ngừa sự cố lưới điện và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, Tổng công ty Điện lực TP.HCM thực hiện các nhiệm vụ do Tập Đoàn Điện lực Việt Nam giao, với mục tiêu cải thiện các chỉ số SAIFI và SAIDI.
Việc chẩn đoán các đoạn cáp ngầm có nguy cơ sự cố giúp chúng ta có giải pháp cô lập và xử lý, thay thế kịp thời, từ đó tránh được nguy cơ sự cố lan rộng gây thiệt hại lớn về kinh tế Sự cố này có thể dẫn đến sản lượng điện không được phân phối, mất điện diện rộng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất và kinh doanh của khách hàng.
Những khó khăn gặp phải khi thử nghiệm PD cáp ngầm trong thực tế
Qua khảo sát thực tế về công tác đo PD cáp ngầm cùng Công ty Thí nghiệm Điện lực TP.HCM, chúng tôi nhận thấy một số khó khăn trong quá trình thử nghiệm, bao gồm các vấn đề kỹ thuật và quy trình thực hiện.
Phương pháp thử nghiệm đo PD off-line chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện thời tiết tại hiện trường Trong trường hợp thời tiết xấu như mưa gió, cần có biện pháp che chắn thiết bị để bảo vệ Ngoài ra, độ ẩm cao cũng có thể làm sai lệch kết quả đo, gây nhiễu và nhầm lẫn với sóng PD thực.
Đối với tuyến cáp dài, một đầu cáp được cô lập và vận hành trong trạm, trong khi đầu còn lại được đưa lên trụ để kết nối với lưới nổi Để thử nghiệm tuyến cáp này, cần có hai nhóm công tác: một nhóm làm việc trong trạm trên xe thử nghiệm và một nhóm bên ngoài đường dây để đảm bảo thông tin liên lạc và cảnh báo nguy hiểm cho người dân.
Với thời gian cắt điện thử nghiệm ngày càng hạn chế, công tác đo PD off-line tại hiện trường cần được thực hiện khẩn trương, từ việc cắt điện bàn giao của đơn vị QLVH, cảnh báo giao thông tại khu vực thử nghiệm, đến vận chuyển thiết bị và đấu nối sơ đồ thử nghiệm Thời gian còn lại để thực hiện các lần đo theo quy trình rất ít, do đó, cán bộ kỹ thuật thực hiện đo PD cần có tay nghề và kinh nghiệm để nhận diện các sóng PD đo được.
Hướng phát triển của đề tài
- Tiếp tục triển khai thử nghiệm chẩn đoán PD cho cáp ngầm cao thế, thiết bị GIS (Gas Insulation Switchgear), máy biến áp lực,
Nghiên cứu ứng dụng giám sát PD thường xuyên cho các thiết bị quan trọng như cáp ngầm cao thế, máy biến áp lực và thiết bị GIS là rất cần thiết Việc tích hợp tín hiệu giám sát PD vào hệ thống SCADA cho các trạm không người trực giúp nâng cao hiệu quả quản lý và bảo trì thiết bị, đảm bảo an toàn và độ tin cậy trong vận hành.
Kiến nghị
6.5.1 Kiến nghị đối với đơn vị quản lý vận hành cáp ngầm trung thế (các Công ty Điện lực):
Công ty Thí nghiệm Điện lực TP.HCM hiện là đơn vị chính thực hiện đo PD cáp ngầm trung thế cho các Công ty Điện lực thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM Tuy nhiên, với số lượng nhân sự và máy thử nghiệm PD hiện có, công ty gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu thử nghiệm cáp ngày càng tăng, đặc biệt trong bối cảnh thời gian cắt điện bị hạn chế để đảm bảo chỉ số SAIFI và SAIDI.
Để nâng cao hiệu quả trong việc đo PD cáp ngầm trung thế, các Công ty Điện lực nên mở rộng trang bị máy đo PD cho các khu vực lân cận như Công ty Điện lực Sài Gòn, Gia Định, Gò Vấp và Tân Bình, Tân Phú Đồng thời, cần cử cán bộ có chuyên môn tham gia đào tạo về đo PD cáp ngầm, phối hợp thực tế với Công ty Thí nghiệm điện lực để nâng cao tay nghề Sau khi được đào tạo và trang bị máy thử nghiệm, các nhóm công tác có thể thực hiện đo PD định kỳ trong các đợt cắt điện, từ đó giảm tải cho Công ty Thí nghiệm điện lực trong việc kiểm tra các tuyến cáp mới hoặc cáp gặp sự cố Để ngăn ngừa sự cố hiệu quả, các Công ty Điện lực cần chủ động xử lý ngay theo Biên bản thử nghiệm và khuyến cáo từ đơn vị đo PD.
Cập nhật thông tin lý lịch của tuyến cáp, bao gồm chủng loại, mã hiệu, chiều dài và vị trí hộp nối, cùng với nhật ký vận hành, để cung cấp cho đơn vị thử nghiệm Điều này giúp họ có thêm dữ liệu quan trọng khi thực hiện đo đạc và phân tích thử nghiệm tuyến cáp.
Biên soạn tài liệu về PD (Partial Discharge) là rất cần thiết để cung cấp kiến thức tổng quan cho cán bộ kỹ thuật và công nhân thi công, vận hành lưới điện Việc phát hiện và chẩn đoán PD đối với cáp ngầm đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống điện Thông qua việc nâng cao nhận thức về PD, chúng ta có thể tối ưu hóa quy trình bảo trì và giảm thiểu rủi ro trong vận hành lưới điện.
Bổ sung hạng mục đo PD vào quy trình kiểm tra định kỳ, quản lý vận hành cáp ngầm trung thế
6.5.2 Kiến nghị đối với đơn vị thử nghiệm PD cáp ngầm:
Công ty Thí nghiệm Điện lực hiện đang là đơn vị đầu mối cung cấp kết quả đo phóng điện cục bộ cho các tuyến cáp ngầm do các Công ty Điện lực quản lý Để nâng cao hiệu quả quản lý, kiến nghị Công ty Thí nghiệm Điện lực nên triển khai chương trình quản lý dữ liệu kết quả thử nghiệm, giúp so sánh và theo dõi xu hướng phát triển của phóng điện đối với từng tuyến cáp cụ thể.
Chương trình quản lý dữ liệu cần được thiết kế với nhiều trường dữ liệu để có thể xuất kết quả đánh giá hiện trạng phóng điện cục bộ của cáp ngầm Các tiêu chí đánh giá bao gồm năm vận hành, chủng loại cáp và hãng sản xuất.