Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thử nghiệm điện áp xung và điện áp xoay chiều tăng cao trong đánh giá tình trạng cách điện của chuỗi cách điện treo trên lưới truyền tải hệ thống điện Việt Nam

Phòng Thí nghiệm trọng điểm điện cao áp, được nhà nước đầu tư theo chương trình xây dựng hệ thống các phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia với một loạt các thiết bị thử nghiệm tiên tiến như hệ thống xung điện áp, xung dòng, thử điện áp xoay chiều tăng cao AC tại chỗ và hiện trường; thiết bị đo các thông số điện môi, phóng điện cục bộ, buồng môi trường đến nay đã đưa vào vận hành.

Cách điện treo trong hệ thống lưới điện truyền tải đóng một vai trò quan trọng góp phần truyền tải điện năng tin cậy. Hiện tại, cách điện treo bằng vật liệu composite (silicon) và cách điện thủy tinh đang được sử dụng rộng rãi trên các hệ thống điện truyền tải Việt Nam và trên thế giới. Loại cách điện composite có ưu điểm hơn cách điện thủy tinh như trọng lượng nhẹ, độ bền cơ trên tỷ lệ trọng lượng cao hơn, có khả năng cách điện tốt hơn trong các môi trường ô nhiễm nặng và trong điều kiện ẩm ướt… Mục tiêu nghiên cứu cũng là cơ sở để đánh giá cách điện treo với môi trường khí hậu Việt Nam và đề xuất triển khai sử dụng cách điện phù hợp rộng rãi trên hệ thống lưới điện truyền tải. Ngoài ra, các thiết bị điện nhập khẩu thường chỉ được kiểm tra xuất xưởng, do vậy, cũng cần các thí nghiệm điển hình để kiểm tra quá trình lắp đặt và vận hành phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam. Từ đó có thể xác định nguyên nhân sự cố có liên quan đến cách điện bởi quá trình vận hành bằng cách thử nghiệm và so sánh với các sản phẩm cùng chủng loại trên hệ thống điện nhằm đưa ra khuyến cáo trong vận hành và đầu tư.

Với những lý do trên, kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thử nghiệm điện áp xung và điện áp xoay chiều tăng cao trong đánh giá tình trạng cách điện của chuỗi cách điện treo trên lưới truyền tải hệ thống điện Việt Nam” do ThS. Lê Công Doanh làm chủ nhiệm sẽ mang lại lợi ích kinh tế khi đánh giá được tình trạng cách điện phục vụ công tác bảo trì bảo dưỡng, thay thế, vận hành hiệu quả lưới điện truyền tải.

Dự án đã thực hiện được một số nội dung, bao gồm:

+ Việc hạn chế suất sự cố, đặc biệt là các sự cố phóng điện qua chuỗi cách điện là một trong những biện pháp quyết định nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống Việt Nam nằm trong một vùng khí hậu nhiệt đới, các cách điện đặt ngoài trời nên luôn chịu tác động của môi trường như: mưa, gió, nắng, bão, lụt, sương muối, hơi nước muối biển, nhiễm bẩn công nghiệp, bão cát, bão xoáy nhiệt đới v.v… và đặc biệt nhiệt độ, độ ẩm thường rất cao. Chính các yếu tố môi trường này tác động liên tục làm thay đổi cấu trúc của vật liệu nói chung và vật liệu điện nói riêng, làm sai lệch các chế độ vận hành bình thường, làm hư hỏng dần các cấu trúc cách điện.

+ Trong đề tài, đã được trình bày tóm tắt về hiện trạng cách điện và sử dụng cách điện treo trên lưới truyền tải điện tập trung vào cách điện composite (silicone) tại Việt Nam. Đây là loại vật liệu có nhiều ưu điểm và được đề nghị sử dụng trong môi trường ô nhiễm như khu vực ven biển, nhà máy xi măng, các khu công nghiệp… trong quá trình nghiên cứu thì ô nhiễm đã gây ra ảnh hưởng lên bề mặt cách điện và là nguyên nhân chính gây phóng điện bề mặt cách điện.

+ So với cách điện gốm, thủy tinh thì cách điện composite chịu ô nhiễm tốt hơn nhưng về quá điện áp khí quyển thì giống nhau. Ngoài ra, vì phóng điện do sét phụ thuộc “khoảng cách hồ quang khô”, tức là dọc theo khoảng không khí mép ngoài của tán cách điện nên tình trạng bề mặt cách điện (bẩn hay sạch) không làm tăng hay giảm khả năng bị phóng điện sét.

+ Do vậy, trong quá trình thử nghiệm với các hạng mục khác nhau như thử nghiệm điện áp xoay chiều tăng cao tần số công nghiệp, xung sét toàn phần ở các trạng thái cách điện ướt và khô, mới và đã lắp đặt vận hành. Cho thấy các hiện tượng bị phóng điện tập trung vào các chuỗi cách điện với bề mặt cách điện bụi bẩn bám nhiều, với hình dạng xung quan sát bị bóp méo không đều ở đầu cuối, tuy nhiên chưa gây ra phá hủy cách điện. Đây là một trong những phép thử để loại bỏ nguyên nhân lỗi cách điện có thể quan sát bằng mắt thường, tuy nhiên trong vận hành cần đo kiểm về các thành phần hóa học của bụi lắng, kết cấu cơ khí… để làm cơ sở giải thích xác đáng khi sự cố vận hành lưới điện liên quan đến chuỗi cách điện.

+ Từ những thử nghiệm trên nhóm thực hiện đã đưa ra được quy trình thử nghiệm AC và xung áp đối với chuỗi cách điện tại phòng thí nghiệm, nhằm hoàn thiện đánh giá đối với 126 cách điện treo trong quá trình vận hành và nhập khẩu mới thiết bị.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 15150/2017) tại Cục Thông tin KH&CN Quốc gia.

P.K.L (NASATI)