Người thực hiện: ThS. Lê Công Doanh và nhóm nghiên cứu viên HVLAB, Viện Năng lượng, Bộ Công Thương.
Key words: Cách điện treo/Insulator Strings; Điện áp xung/Impulse Voltage; Điện áp xoay chiều/AC Voltage
I. Mở đầu
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 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 phục vụ công tác nghiên cứu khoa học công nghệ cũng như cung cấp các dịch vụ thử nghiệm đánh giá chất lượng thiết bị ngành điện.
Cách điện treo trong hệ thống lưới điện truyền tải đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo công tác truyền tải điện năng một cách tin cậy và hiệu quả. Hiện tại, cách điện treo bằng vật liệu composite (silicone) và cách điện thủy tinh đang được sử dụng rộng rãi trên lưới điện truyền tải Việt Nam và trên thế giới, trong đó loại cách điện composite được đánh giá là có một số ưu điểm so với 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 của nhiệm vụ nghiên cứu này là nhằm mục đích đánh giá các đặc tính cách điện của cách điện treo vận hành trong môi trường khí hậu nhiệt đới Việt Nam và làm cơ sở để đề xuất triển khai sử dụng các dạng cách điện treo cho phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu tự nhiên và điều kiện vận hành của lưới điện truyền tải Việt Nam.
Ngoài ra, các thiết bị điện nhập khẩu trong đó có cách điện treo thường chỉ được kiểm tra xuất xưởng, do vậy cũng cần các thí nghiệm điển hình trước khi lắp đặt. Trên cơ sở đó đưa ra khuyến cáo phù hợp với ngành điện về sử dụng các loại cách điện khác nhau trong vận hành hệ thống điện và quản lý đầu tư xây dựng đường dây và trạm thuộc hệ thống điện Việt Nam.
II. Khảo sát thu thập mẫu và phương pháp thử nghiệm cách điện treo sử dụng các hệ thống thử nghiệm điện áp xung và điện áp xoay chiều
a) Về khảo sát và thu thập mẫu thử nghiệm
Địa điểm khảo sát: nơi khảo sát hiện trạng vận hành các chuỗi cách điện treo trên đường dây tải điện là một số tuyến đường dây truyền tải điện thuộc công ty truyền tải điện I với cách điện treo composite và cách điện treo thủy tinh. Tại đây, một số chuỗi cách điện composite và thủy tinh đang vận hành sẽ được tháo xuống để thực hiện công tác thí nghiệm (lấy số liệu làm kết quả thử nghiệm). Ngoài ra, tuyến đường dây 220kV Cầu Bông – Hóc môn Truyền tải điện IV sẽ được khảo sát về cách điện treo với mục tiêu đánh giá chung về hiện trạng sử dụng. Một số mẫu cách điện treo composite nhập khẩu cũng được lấy từ kho vật liệu để tiến hành các thử nghiệm đánh giá đặc tính cách điện.
Như vậy, các đối tượng để tiến hành thử nghiệm trên các hệ thống thiết bị thử nghiệm điện áp xung và xoay chiều sẽ là: các thanh cách điện composite 220 kV và 500kV; các chuỗi và bát thủy tinh cách điện 220kV và 500kV. Các chuỗi cách điện thủy tinh cũng như composite này có 3 trạng thái trước khi thử nghiệm: mới xuất xưởng lấy từ kho bảo quản, đã làm việc trên đường dây và tháo xuống để thử nghiệm, các cách điện được đánh giá là bị lỗi, không đảm bảo điều kiện lắp trên lưới điện. Cụ thể như sau:
+ Chuỗi cách điện trên lưới truyền tải điện I: bao gồm chuỗi đã làm việc có bề mặt bụi bẩn màu khói đen, không đều, lớp bụi bẩn có độ dày khoảng 0,1 mm – 0,2mm.
+ Chuỗi cách điện tuyến đường dây 220 kV Cầu Bông – Hóc Môn: Cách điện mới được lưu trữ trong kho một thời gian dài (1-2 năm) qua công tác mua sắm đấu thầu, có biểu hiện nấm mốc.
+ Chuỗi cách điện mới nhập khẩu: thời gian lưu kho ngắn (nhỏ hơn 2 tháng) chưa bị nấm mốc.
b) Về phương pháp tiến hành phân tích thử nghiệm
Với quy cách lấy mẫu như đã mô tả ở trên, tổng số mẫu (chuỗi cách điện) thu thập được là 24 mẫu, trong đó:
+ 04 mẫu chuỗi cách điện silicone 500KV thuộc tuyến đường dây do Công ty truyền tải điện 1 quản lý trong đó có 03 mẫu đã làm việc trên lưới, và 01 mẫu mới.
+ 06 mẫu đã làm việc trên lưới: gồm 04 mẫu chuỗi silicone 220 kV; 01 chuỗi thủy tinh 500 kV và 01 chuỗi thủy tinh 220 KV.
+ 14 mẫu chuỗi cách điện gồm mới và đã lưu kho trong thời gian dài.
Các mẫu nói trên được thử nghiệm với xung điện áp dạng xung sét toàn phần trên hệ thống thử nghiệm điện áp xung và với điện áp xoay chiều tăng cao trên hệ thống thử nghiệm điện áp xoay chiều (AC) theo các tiêu chuẩn IEC 61109, IEC 60060-1; IEC 383-1,2.
Quy trình thử nghiệm được tuân thủ theo quy trình thử nghiệm của Phòng thí nghiệm, thử ướt, thử khô, thử phá hủy không theo tiêu chuẩn để so sánh cách điện mới và cũ đã vận hành nhằm đánh giá ảnh hưởng của môi trường nhiễm bẩn cách điện
Hình 1: Chuẩn bị và thử nghiệm với các mẫu chuỗi cách điện silicone
a b
Hình 2: a) Thử nghiệm xung sét chuỗi cách điện, b) Thử nghiệm xoay chiều tăng cao tần số công nghiệp
