Top 5 Điều Kiểm Soát Quá Trình Quan Trọng cho Việc Lắp Đặt và Khởi Động GIS

Bài viết này tóm tắt ngắn gọn về các ưu điểm và đặc tính kỹ thuật của thiết bị GIS (Gas-Insulated Switchgear), và trình bày chi tiết về một số điểm kiểm soát chất lượng quan trọng và biện pháp kiểm soát quy trình trong quá trình lắp đặt tại hiện trường. Nó nhấn mạnh rằng các thử nghiệm chịu điện áp tại hiện trường chỉ có thể phản ánh một phần chất lượng tổng thể và công tác lắp đặt của thiết bị GIS. Chỉ bằng cách tăng cường kiểm soát chất lượng toàn diện trong suốt quá trình lắp đặt - đặc biệt là ở những lĩnh vực then chốt như môi trường lắp đặt, xử lý vật liệu hấp thụ, xử lý buồng khí và thử nghiệm điện trở vòng - mới có thể đảm bảo việc đưa vào sử dụng an toàn và suôn sẻ của thiết bị GIS.

Với sự phát triển của hệ thống điện, yêu cầu đối với hiệu suất cơ khí và điện của thiết bị trạm biến áp chính ngày càng cao. Do đó, các thiết bị điện tiên tiến hơn đang được áp dụng ngày càng nhiều trong các trạm biến áp. Trong số đó, Thiết bị đóng cắt kín bằng khí (GIS) đang được áp dụng rộng rãi hơn nhờ nhiều ưu điểm của nó. Do đó, việc lắp đặt và đưa vào sử dụng GIS tại hiện trường đã trở thành một khía cạnh trung tâm trong xây dựng trạm biến áp.

1. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị GIS

• Cấu trúc nhỏ gọn, diện tích chiếm ít

• Độ tin cậy vận hành cao và hiệu suất an toàn tuyệt vời

• Loại bỏ ảnh hưởng tiêu cực từ bên ngoài

• Thời gian lắp đặt ngắn

• Dễ bảo trì và thời gian kiểm tra dài

2. Các điểm kiểm soát quy trình quan trọng và biện pháp kiểm soát trong quá trình lắp đặt GIS

Do độ tích hợp cao và thiết kế nhỏ gọn của thiết bị GIS, bất kỳ sơ sót nào trong quá trình lắp đặt tại hiện trường có thể để lại rủi ro tiềm ẩn dẫn đến hỏng hóc thiết bị hoặc thậm chí tai nạn lưới điện. Dựa trên kinh nghiệm từ nhiều lần lắp đặt trạm biến áp GIS, việc kiểm soát nghiêm ngặt các khía cạnh sau đây là cần thiết trong quá trình lắp đặt và đưa vào sử dụng.

2.1 Kiểm soát môi trường lắp đặt

Khí SF₆ rất nhạy cảm với độ ẩm và tạp chất, do đó môi trường lắp đặt tại hiện trường phải được kiểm soát nghiêm ngặt. Vì các buồng khí phải được mở ra trong quá trình lắp đặt, công việc chỉ nên được thực hiện trong thời tiết khô ráo, rõ ràng với độ ẩm không khí dưới 80%. Ngay khi một buồng được mở, quá trình hút chân không phải được tiếp tục để giảm thiểu thời gian tiếp xúc. Đối với việc lắp đặt ngoài trời, tốc độ gió không nên vượt quá cấp Beaufort 3. Nếu cần thiết, các biện pháp che chắn cục bộ nên được thực hiện xung quanh khu vực buồng mở, và việc tạo bụi trong khu vực an toàn phải được kiểm soát nghiêm ngặt. Khu vực lắp đặt phải được giữ sạch sẽ và ngăn nắp.

Nhân viên không được mặc quần áo hoặc găng tay có sợi lỏng lẻo. Tóc phải được che kín bằng mũ, và khẩu trang phải được đeo. Trong điều kiện nhiệt độ cao, các biện pháp làm mát nên được áp dụng để ngăn chặn mồ hôi đưa độ ẩm vào buồng.

2.2 Xử lý vật liệu hấp thụ trong buồng khí GIS

Vật liệu hấp thụ được sử dụng trong GIS thường là sàng phân tử 4A, không dẫn điện, có hệ số điện介质类型要求翻译为越南语，以下是完整的翻译结果：

Bài viết này tóm tắt ngắn gọn về các ưu điểm và đặc tính kỹ thuật của thiết bị GIS (Gas-Insulated Switchgear), và trình bày chi tiết về một số điểm kiểm soát chất lượng quan trọng và biện pháp kiểm soát quy trình trong quá trình lắp đặt tại hiện trường. Nó nhấn mạnh rằng các thử nghiệm chịu điện áp tại hiện trường chỉ có thể phản ánh một phần chất lượng tổng thể và công tác lắp đặt của thiết bị GIS. Chỉ bằng cách tăng cường kiểm soát chất lượng toàn diện trong suốt quá trình lắp đặt - đặc biệt là ở những lĩnh vực then chốt như môi trường lắp đặt, xử lý vật liệu hấp thụ, xử lý buồng khí và thử nghiệm điện trở vòng - mới có thể đảm bảo việc đưa vào sử dụng an toàn và suôn sẻ của thiết bị GIS.

Với sự phát triển của hệ thống điện, yêu cầu đối với hiệu suất cơ khí và điện của thiết bị trạm biến áp chính ngày càng cao. Do đó, các thiết bị điện tiên tiến hơn đang được áp dụng ngày càng nhiều trong các trạm biến áp. Trong số đó, Thiết bị đóng cắt kín bằng khí (GIS) đang được áp dụng rộng rãi hơn nhờ nhiều ưu điểm của nó. Do đó, việc lắp đặt và đưa vào sử dụng GIS tại hiện trường đã trở thành một khía cạnh trung tâm trong xây dựng trạm biến áp.

1. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị GIS

• Cấu trúc nhỏ gọn, diện tích chiếm ít

• Độ tin cậy vận hành cao và hiệu suất an toàn tuyệt vời

• Loại bỏ ảnh hưởng tiêu cực từ bên ngoài

• Thời gian lắp đặt ngắn

• Dễ bảo trì và thời gian kiểm tra dài

2. Các điểm kiểm soát quy trình quan trọng và biện pháp kiểm soát trong quá trình lắp đặt GIS

Do độ tích hợp cao và thiết kế nhỏ gọn của thiết bị GIS, bất kỳ sơ sót nào trong quá trình lắp đặt tại hiện trường có thể để lại rủi ro tiềm ẩn dẫn đến hỏng hóc thiết bị hoặc thậm chí tai nạn lưới điện. Dựa trên kinh nghiệm từ nhiều lần lắp đặt trạm biến áp GIS, việc kiểm soát nghiêm ngặt các khía cạnh sau đây là cần thiết trong quá trình lắp đặt và đưa vào sử dụng.

2.1 Kiểm soát môi trường lắp đặt

Khí SF₆ rất nhạy cảm với độ ẩm và tạp chất, do đó môi trường lắp đặt tại hiện trường phải được kiểm soát nghiêm ngặt. Vì các buồng khí phải được mở ra trong quá trình lắp đặt, công việc chỉ nên được thực hiện trong thời tiết khô ráo, rõ ràng với độ ẩm không khí dưới 80%. Ngay khi một buồng được mở, quá trình hút chân không phải được tiếp tục để giảm thiểu thời gian tiếp xúc. Đối với việc lắp đặt ngoài trời, tốc độ gió không nên vượt quá cấp Beaufort 3. Nếu cần thiết, các biện pháp che chắn cục bộ nên được thực hiện xung quanh khu vực buồng mở, và việc tạo bụi trong khu vực an toàn phải được kiểm soát nghiêm ngặt. Khu vực lắp đặt phải được giữ sạch sẽ và ngăn nắp.

Nhân viên không được mặc quần áo hoặc găng tay có sợi lỏng lẻo. Tóc phải được che kín bằng mũ, và khẩu trang phải được đeo. Trong điều kiện nhiệt độ cao, các biện pháp làm mát nên được áp dụng để ngăn chặn mồ hôi đưa độ ẩm vào buồng.

2.2 Xử lý vật liệu hấp thụ trong buồng khí GIS

Vật liệu hấp thụ được sử dụng trong GIS thường là sàng phân tử 4A, không dẫn điện, có hệ số điện môi thấp và không có bụi. Nó có khả năng hấp thụ mạnh và có thể chịu được nhiệt độ cao và sự phơi nhiễm bởi hồ quang. Vật liệu hấp thụ nên được sấy trong lò sấy chân không ở nhiệt độ 200–300°C trong 12 giờ. Ngay sau khi sấy, nó phải được lấy ra và lắp vào buồng trong vòng 15 phút. Buồng có vật liệu hấp thụ đã được lắp đặt phải bắt đầu quá trình hút chân không ngay lập tức để giảm thiểu thời gian tiếp xúc với không khí.

Trước khi lắp đặt, vật liệu hấp thụ nên được cân và ghi lại để tham khảo trong tương lai khi bảo dưỡng. Nếu trọng lượng tăng hơn 25% trong quá trình kiểm tra, điều này cho thấy sự hấp thụ độ ẩm đáng kể và đòi hỏi tái sinh. Vật liệu hấp thụ từ buồng dập hồ quang không thể tái sinh.

2.3 Quá trình hút chân không của buồng khí

Quá trình hút chân không nên bắt đầu ngay sau khi lắp ráp buồng. Một van kiểm tra phải được lắp đặt trong đường ống nối, và một người phụ trách phải theo dõi quá trình để ngăn ngừa dầu bơm chảy ngược vào buồng trong trường hợp mất điện. Đầu tiên, máy bơm hút chân không nên được khởi động để kiểm tra hoạt động trước khi mở tất cả các van đường ống. Khi dừng, các van phải được đóng trước khi tắt máy bơm.

Sau khi đạt được áp suất tuyệt đối bên trong dưới 133 Pa, máy bơm hút chân không nên tiếp tục chạy thêm 30 phút, sau đó dừng và cách ly. Áp suất tuyệt đối (PA) được ghi lại sau 30 phút đứng yên. Sau thêm 5 giờ đứng yên, áp suất (PB) được đọc lại. Buồng được coi là kín nếu PB – PA < 67 Pa. Chỉ sau khi vượt qua bài kiểm tra kín này, khí SF₆ đủ tiêu chuẩn mới có thể được nạp vào buồng.

Trong quá trình hút chân không, tránh tình trạng kéo dài khi một bên của đĩa cách điện (đĩa cách điện dạng đĩa) chịu áp suất định mức trong khi bên kia chịu áp suất chân không cao, vì điều này có thể gây hư hại cơ học. Nếu cần thiết, giảm áp suất bên chịu áp suất xuống dưới 50% giá trị định mức.

2.4 Đưa đất cho vỏ bọc

Do bố trí nội bộ dày đặc của GIS, khoảng cách điện giữa các dây dẫn và giữa các dây dẫn và vỏ kim loại rất nhỏ. Trong trường hợp xảy ra sự cố nội bộ, dòng điện lỗi lớn sẽ đi qua các dây dẫn đưa đất vào lưới đất. Ngoài ra, vì vỏ bọc GIS được làm bằng vật liệu kim loại kín, các sự cố không đối xứng của hệ thống có thể gây ra điện áp đáng kể trên vỏ bọc do cảm ứng từ, có thể gây hư hại thiết bị hoặc nguy hiểm cho nhân viên.

Do đó, công tác đưa đất phải đáp ứng các tiêu chuẩn cao. Các trạm biến áp sử dụng GIS nên sử dụng lưới đất bằng đồng để giảm thiểu tổng điện trở đưa đất. Tất cả các kết nối giữa vỏ bọc và lưới đất cũng phải sử dụng vật liệu đồng. Do có sự tồn tại của đĩa cách điện dạng đĩa và gioăng cao su giữa các buồng khí, thanh nối đồng phải được lắp đặt giữa các vỏ bọc. Diện tích mặt cắt ngang của các thanh nối này phải phù hợp với lưới đất chính.

GIS sử dụng phương án đưa đất đa điểm. Số lượng và vị trí các điểm đưa đất phải tuân theo các thông số kỹ thuật của nhà sản xuất và thiết kế.

2.5 Thử nghiệm điện trở mạch chính

Thử nghiệm điện trở mạch chính rất quan trọng trong quá trình lắp đặt GIS. Nó không chỉ xác minh tính hoàn chỉnh của các kết nối tiếp xúc giữa các mô-đun mà còn xác nhận thứ tự pha chính xác của busbar chính. Đối với thiết bị đóng cắt kín hoàn toàn, thứ tự pha chính xác và các kết nối đáng tin cậy đặc biệt quan trọng. Trong thực tế, đã có trường hợp phải sửa chữa do sai thứ tự pha hoặc kết nối dây dẫn không đúng.

Các nhà sản xuất thường cung cấp các giá trị điện trở tiếp xúc tiêu chuẩn cho các kết nối nội bộ. Điện trở vòng phải được thử nghiệm từng đoạn trong quá trình lắp ráp, cho phép phát hiện và sửa chữa sớm các tiếp xúc kém. Giá trị điện trở đo được cho mỗi đoạn không được vượt quá tổng các giá trị được chỉ định bởi nhà sản xuất cho tất cả các kết nối trong đoạn đó.

Sau khi lắp ráp hoàn chỉnh, một bài kiểm tra điện trở vòng đầy đủ phải được thực hiện, và kết quả không được vượt quá giá trị tính toán lý thuyết.

Lưu ý đặc biệt: Thử nghiệm điện trở vòng không được thực hiện trên các buồng đang trong quá trình hút chân không. Ở áp suất dưới khí quyển, sức chịu điện bên trong buồng rất thấp. Ngay cả vài chục volt cũng có thể gây phóng điện bề mặt trên đĩa cách điện dạng đĩa, để lại dấu vết phóng điện trở thành điểm cách điện yếu và nguồn lỗi tiềm ẩn trong quá trình vận hành. Do đó, các kiểm tra cẩn thận phải được thực hiện trước khi thực hiện bất kỳ phép đo điện trở nào để tránh thử nghiệm trên các buồng đã hút chân không.

2.6 Thử nghiệm chịu điện áp

Tính chất cách điện xuất sắc của khí SF₆ cho phép GIS đạt được thiết kế nhỏ gọn. GIS sử dụng vỏ bọc bằng hợp kim nhôm được đưa đất, và ở áp suất vận hành, khoảng cách giữa các dây dẫn nội bộ hoặc giữa các dây dẫn và vỏ bọc được đưa đất rất nhỏ. Do được lắp ráp sẵn ở nhà máy với tỷ lệ cao, các thành phần quan trọng được gửi đi đã được lắp đặt sẵn. Tuy nhiên, sự dịch chuyển của các thành phần trong quá trình vận chuyển hoặc sự giới thiệu của các tạp chất nhỏ trong quá trình lắp đặt tại hiện trường có thể làm méo mó phân phối điện trường nội bộ. Khác với thiết bị cách điện bằng sứ, ngay cả các gai nhỏ hoặc hạt trong các thiết bị dập hồ quang GIS cũng có thể gây ra phóng điện hoặc sự cố bất thường.

Do đó, thử nghiệm chịu điện áp tại hiện trường đóng vai trò là hàng rào cuối cùng để xác minh hiệu suất và chất lượng lắp đặt của GIS.

Theo quy định kiểm tra chấp nhận, điện áp thử nghiệm tại hiện trường là 80% điện áp thử nghiệm tại nhà máy. Ví dụ, đối với GIS 110 kV, điện áp thử nghiệm chịu điện áp mạch chính là 80% điện áp thử nghiệm tại nhà máy: 230 kV × 80% = 184 kV, áp dụng trong 1 phút. Thử nghiệm nên được thực hiện ít nhất 24 giờ sau khi nạp khí đầy đủ. Bộ chống sét và biến áp điện áp không nên được bao gồm trong thử nghiệm. Các cáp ra điện áp cao nên được thử nghiệm cùng sau khi được kết nối với GIS. Trước khi thử nghiệm, điện trở cách điện phải được đo và xác nhận là đủ tốt.

Quy trình thử nghiệm: Tăng điện áp với tốc độ 3 kV/s lên điện áp định mức (63.5 kV), giữ trong 1-3 phút để quan sát tình trạng thiết bị, sau đó tăng lên 184 kV và duy trì trong 1 phút. Lặp lại quy trình này cho mỗi pha.

GIS vượt qua thử nghiệm chịu điện áp có thể được đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, bài kiểm tra này không thể phát hiện tất cả các khuyết tật tiềm ẩn. Trong quá trình vận hành, GIS phải chịu không chỉ điện áp tần số công nghiệp mà còn các điện áp quá tải do sét đánh và chuyển mạch. Sức chịu điện của khí SF₆ thay đổi theo loại điện áp. Đối với hệ thống điện cực hình trụ đồng trục, điện áp phá vỡ 50% của SF₆ có thể được biểu diễn kinh nghiệm như sau:

U₅₀ = (AP + B)μd

Trong đó:
P — Áp suất buồng
d — Khoảng cách điện (mm)
μ — Hệ số sử dụng điện trường
A, B — Hằng số phụ thuộc vào dạng sóng điện áp

Do đó, điện áp phá vỡ thay đổi theo loại điện áp và cực tính. Các khuyết tật nội bộ khác nhau có độ nhạy khác nhau đối với các dạng sóng điện áp khác nhau. Điện áp AC tần số công nghiệp nhạy với sự phá vỡ cách điện do độ ẩm, tạp chất hoặc hạt kim loại trong SF₆, nhưng ít nhạy với các vết xước bề mặt hoặc tình trạng bề mặt dây dẫn kém.

Do đó, các thử nghiệm chịu điện áp tần số công nghiệp không thể phát hiện tất cả các khuyết tật nội bộ. Việc tăng cường kiểm soát quy trình trong quá trình lắp đặt và cải thiện chất lượng lắp đặt tổng thể vẫn là các biện pháp quan trọng nhất để đảm bảo việc vận hành an toàn của GIS.

3. Kết luận

Bài viết này phân tích các điểm kiểm soát quy trình và chất lượng quan trọng trong quá trình lắp đặt và đưa vào sử dụng GIS tại hiện trường. Nó chứng minh rằng các thử nghiệm chịu điện áp tại hiện trường chỉ có thể phản ánh một phần chất lượng tổng thể và công tác lắp đặt của GIS đã được lắp đặt. Quan trọng hơn, nó nhấn mạnh rằng chỉ bằng cách kiểm soát chặt chẽ mọi quy trình lắp đặt - đảm bảo tuân thủ đầy đủ các quy trình và hướng dẫn công việc - GIS mới có thể được đưa vào sử dụng an toàn và đáng tin cậy từ ban đầu.

Hy vọng rằng bản tóm tắt này có thể là tài liệu tham khảo hữu ích cho các đồng nghiệp trong ngành xây dựng điện.