Phân tích Tác động của Việc Kiểm tra và Bảo trì Buồng Cung điện Trừ chân Không đến Việc Cải thiện Độ Tin cậy của Áp tô mát Chân Không

Các thiết bị đóng cắt chân không được sử dụng rộng rãi trong mạng phân phối. Là thành phần cốt lõi của thiết bị cung cấp điện, hiệu suất của chúng phụ thuộc vào khả năng của bộ ngắt chân không và đặc tính cơ học của thiết bị đóng cắt (khoảng cách mở tiếp điểm, hành trình, áp lực, tốc độ đóng/mở trung bình, thời gian nảy khi đóng, độ bất đồng bộ đóng - mở, số lần vận hành, và mòn tổng cộng cho phép của tiếp điểm). Cả hai yếu tố đều quan trọng đối với hoạt động đáng tin cậy. Bộ ngắt chân không là "trái tim" của thiết bị đóng cắt; không có một bộ ngắt hiệu suất cao và đáng tin cậy, hoạt động đáng tin cậy là không thể. Do đó, việc phát hiện và bảo dưỡng định kỳ các bộ ngắt, thông qua đánh giá chất lượng - định lượng về hiệu suất, là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của thiết bị đóng cắt.

1 Chỉ số Hiệu Suất của Bộ Ngắt Chân Không

Bộ ngắt chân không bao gồm hệ thống cách điện kín (vỏ), hệ thống dẫn điện, và hệ thống che chắn. Hiệu suất của nó được đặc trưng bởi mức cách điện (điện áp chịu đựng tần số công nghiệp 1 phút, điện áp chịu đựng xung 1.2/50), độ chân không, và điện trở DC mạch chính. Việc phát hiện và đánh giá chính xác yêu cầu kiểm tra và phân tích toàn diện các chỉ số này.

Phương pháp kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp thường được sử dụng để kiểm tra cách điện tại hiện trường. Với sự phát triển của công nghệ kiểm tra, việc kiểm tra độ chân không ngày càng được áp dụng. Tuy nhiên, một số quy định "Kiểm tra Giao Nhận và Phòng ngừa Thiết bị Điện" của các tỉnh chưa nhấn mạnh đủ về việc kiểm tra độ chân không, thậm chí đề xuất "sử dụng điện áp chịu đựng xung thay thế khi không thể kiểm tra". Điều này tạo ra hiểu lầm lý thuyết và thực tế, gây rủi ro về quản lý và tai nạn kỹ thuật. Tôi khuyến nghị cập nhật kịp thời các quy định để cải thiện hệ thống đánh giá hiệu suất bộ ngắt và đảm bảo hoạt động an toàn của thiết bị mạng phân phối.

1.2 Loại Hỏng Hóc của Bộ Ngắt Chân Không

Là người tham gia trong việc phát hiện tại hiện trường, tôi thấy rằng lỗi của bộ ngắt chân không được chia thành hai loại:

• Lỗi rõ ràng được đặc trưng bởi vỏ bị vỡ hoặc ống nhún bị hỏng, dẫn đến không khí xâm nhập, mất độ chân không trong bộ ngắt, và liên lạc với môi trường bên ngoài.

• Lỗi tiềm ẩn đề cập đến sự giảm dần của độ chân không. Mặc dù bộ ngắt không liên lạc với môi trường bên ngoài, áp suất không khí bên trong vượt quá giá trị cho phép do các yếu tố sản xuất, vận chuyển, lắp đặt, hoặc bảo dưỡng, khiến bộ ngắt không đạt được khả năng cắt dòng bình thường. Nguy hiểm của các lỗi tiềm ẩn này cao hơn nhiều so với lỗi rõ ràng. Sự giảm độ chân không sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng cắt dòng quá tải của thiết bị đóng cắt chân không, làm ngắn tuổi thọ của thiết bị đóng cắt, và có thể gây nổ thiết bị trong trường hợp cực đoan.

1.3 Phân Tích Giới Hạn của Kiểm Tra Điện Áp Chịu Đựng Tần Số Công Nghiệp và Độ Chân Không

Từ góc độ kinh nghiệm thực tế tại hiện trường:

• Kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp rất hiệu quả trong việc phát hiện lỗi rõ ràng và có thể xác định định tính trạng thái của bộ ngắt. Tuy nhiên, nó có điểm mù trong việc phát hiện lỗi tiềm ẩn: khi độ chân không nằm trong khoảng từ 1×10⁻²Pa đến 1×10⁻³Pa, kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp vẫn có thể vượt qua. Trong trường hợp này, độ chân không đã thấp hơn ngưỡng an toàn 1.66×10⁻²Pa, và sự khác biệt nhỏ không thể phân biệt.

• Máy kiểm tra độ chân không có thể đo chính xác trong phạm vi từ 1×10⁻¹Pa đến 1×10⁻⁵Pa, nâng cao việc phát hiện bộ ngắt từ giai đoạn phân tích định tính lên giai đoạn định lượng. Nó cũng có thể suy luận tuổi thọ của bộ ngắt chân không dựa trên sự thay đổi của độ chân không trong một khoảng thời gian nhất định, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc đánh giá độ tin cậy của thiết bị. Tuy nhiên, phương pháp này có giới hạn trong phạm vi kiểm tra: khi vượt quá 1×10⁻¹Pa đến 1×10⁻⁵Pa, mối quan hệ tỷ lệ giữa dòng ion và mật độ khí còn lại (tức là độ chân không) mà máy kiểm tra độ chân không dựa vào sẽ thay đổi, và độ chính xác của kết quả kiểm tra không được đảm bảo. Đặc biệt, đối với lỗi rõ ràng với rò rỉ hoàn toàn (liên lạc với môi trường bên ngoài), giá trị kiểm tra thường gần với trạng thái bình thường, dễ gây ra sai lầm trong phán đoán. Lý do có thể giải thích bằng lý thuyết va chạm khí: khi áp suất khí tăng, mật độ phân tử tăng, dẫn đến đường tự do trung bình của electron ngắn hơn. Mặc dù số va chạm tăng, nhưng năng lượng động tích tụ không đủ làm giảm xác suất ion hóa của phân tử khí, khiến thiết bị phán đoán sai độ chân không tốt.

Dựa trên thực tế phát hiện tại hiện trường, cần đặc biệt lưu ý rằng không nên bỏ qua kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp trong quá trình phát hiện. Chỉ khi bộ ngắt vượt qua kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp, mới có thể đảm bảo rằng độ chân không nằm trong phạm vi hiệu quả của máy kiểm tra, và kết quả kiểm tra độ chân không sau đó mới đáng tin cậy. Do đó, phải kết hợp sử dụng cả kiểm tra độ chân không và kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp. Hai phương pháp bổ sung cho nhau, và chỉ dựa vào một phương pháp để đánh giá trạng thái của bộ ngắt có hạn chế.

1.4 Kiểm Tra Điện Trở Mạch Chính

Trong việc phát hiện tại hiện trường, phương pháp sụt áp DC được áp dụng để kiểm tra điện trở mạch chính, sử dụng máy kiểm tra có dòng điện không ít hơn 100A. Giá trị điện trở sau khi giao nhận và đại tu phải tuân theo quy định của nhà sản xuất, và trong quá trình vận hành, không được vượt quá 1.2 lần giá trị xuất xưởng. Khi mòn tiếp điểm của bộ ngắt chân không gây ra tiếp xúc kém, vấn đề có thể được phát hiện thông qua kiểm tra điện trở mạch. Nếu điện trở mạch chính không đạt tiêu chuẩn trong thời gian dài, có thể gây quá nhiệt cho bộ ngắt, dẫn đến suy giảm hiệu suất cách điện của các thành phần liên quan và thậm chí gây nổ ngắn mạch.

2 Các Biện Pháp Cải Thiện Độ Tin Cậy của Bộ Ngắt Chân Không

• Thực hiện kiểm tra độ chân không định kỳ (kết hợp với kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp 42kV) để đánh giá trạng thái của bộ ngắt. Khi độ chân không giảm, phải thay thế bọt chân không (nhiều sản phẩm yêu cầu thay thế ba pha cùng một lúc nếu một pha không đạt yêu cầu), và hoàn thành các bài kiểm tra đặc trưng như hành trình, độ đồng bộ, và nảy.

• Xây dựng chu kỳ kiểm tra dựa trên quy định kiểm tra phòng ngừa cho thiết bị điện và điều kiện thực tế của đơn vị. Tăng tần suất giám sát trong hai năm đầu sau khi đưa vào sử dụng; khuyến nghị thực hiện kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp và độ chân không sau nửa năm, 1 năm, 1.5 năm, và 2 năm sau khi đưa vào sử dụng, sau đó điều chỉnh tần suất theo tình hình vận hành sau 2 năm.

• Lập kế hoạch chu kỳ bảo dưỡng hợp lý và kiểm tra bộ ngắt kết hợp với kiểm tra phòng ngừa hàng năm. Sau 2.000 lần vận hành bình thường hoặc 10 lần cắt dòng định mức, kiểm tra tất cả các bộ phận và tham số; nếu các vít không bị lỏng và các tham số kỹ thuật đạt tiêu chuẩn, tiếp tục sử dụng.

• Thực hiện kiểm tra điện trở tiếp xúc giữa hai đầu của bộ ngắt và đầu cuối mạch chính định kỳ để đảm bảo không vượt quá giá trị quy định.

• Khi có điều kiện, thực hiện đo nhiệt độ bằng hình ảnh hồng ngoại trên mạch dẫn điện thông qua lỗ quan sát để theo dõi xu hướng nhiệt độ. Điện trở mạch chính không đạt, tiếp xúc kém, khuyết tật cách điện, hoặc độ dốc tản nhiệt không đủ do thiết kế bộ ngắt không hợp lý, tất cả đều có thể gây tăng nhiệt ở các thành phần dẫn điện và cách điện, dẫn đến tai nạn.

• Nhân viên vận hành phải tuần tra thiết bị đóng cắt định kỳ và chú ý xem có phóng điện bên ngoài bọt chân không hay không (phóng điện thường chỉ ra rằng kiểm tra độ chân không không đạt, yêu cầu ngắt điện để thay thế kịp thời). Các điểm bảo dưỡng chính:

• Kiểm tra bề ngoài và lau chùi bụi bẩn

• Thay thế ống chân không nếu độ mòn tổng cộng của tiếp điểm di chuyển và tĩnh vượt quá 3mm

• Kiểm tra và điều chỉnh định kỳ khoảng cách mở tiếp điểm, hành trình nén, và độ đồng bộ ba pha

3 Kết Luận

• Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp, độ chân không, và điện trở DC mạch chính của bộ ngắt chân không là các chỉ số quan trọng để mô tả hiệu suất của nó, đóng vai trò then chốt trong việc nắm bắt xu hướng rò rỉ và ước tính tuổi thọ.

• Kiểm tra độ chân không và kiểm tra điện áp chịu đựng tần số công nghiệp mỗi phương pháp đều có hạn chế và cần được áp dụng kết hợp để chẩn đoán chính xác độ tin cậy của bộ ngắt.

• Hai phương pháp kiểm tra không thể thay thế cho nhau; bộ ngắt không đạt yêu cầu phải được thay thế, và khuyến nghị cập nhật kịp thời các quy định kiểm tra ngành liên quan.

• Việc cải thiện độ tin cậy nên bắt đầu với việc kiểm tra định kỳ độ chân không, điện áp chịu đựng tần số công nghiệp, và điện trở mạch chính, tăng cường đào tạo kỹ thuật cho nhân viên vận hành và bảo dưỡng, tiến hành tuần tra cẩn thận, đo nhiệt độ hồng ngoại, và lập kế hoạch chu kỳ kiểm tra - bảo dưỡng khoa học để tránh nổ và các tai nạn khác do các thao tác không điện trong quá trình vận hành hoặc chuyển tải của thiết bị đóng cắt.