Kiểm tra liên tục các đường dây cáp điện áp cao
1. Định nghĩa về Kiểm tra Hằng số Đường Dây Cáp Cao Áp
Kiểm tra hằng số đường dây cáp cao áp đề cập đến việc đo lường hệ thống, sử dụng các thiết bị chuyên dụng, các tham số điện như điện trở, cảm ứng, dung lượng và dẫn điện trước khi đưa đường dây cáp vào hoạt động hoặc sau bảo dưỡng lớn. Mục đích là để thu được dữ liệu cơ bản mô tả các tính chất điện từ của cáp, đóng vai trò là giai đoạn kiểm tra quan trọng cung cấp hỗ trợ chính xác cho các tham số trong tính toán dòng tải hệ thống điện, cấu hình bảo vệ rơle, phân tích dòng ngắn mạch và đánh giá tình trạng hoạt động của cáp.
Giá trị cốt lõi nằm ở hai khía cạnh: thứ nhất, xác minh sự chênh lệch giữa giá trị thiết kế và giá trị đo thực tế để tránh các lỗi bảo vệ hoặc vấn đề ổn định hệ thống do không khớp tham số; thứ hai, thiết lập "cơ sở dữ liệu tham số cơ bản" cho đường dây cáp, cung cấp tham chiếu để xác định các thay đổi hoạt động sau này (như lão hóa cách điện hoặc tiếp xúc kém tại mối nối). Theo DL/T 596 "Quy định Thử nghiệm Phòng ngừa Thiết bị Điện" và GB 50217 "Tiêu chuẩn Thiết kế Cáp Kỹ thuật Điện," tất cả các kiểm tra hằng số phải được hoàn thành cho các đường dây cáp 220 kV và trên đó khi đưa vào hoạt động, trong khi các đường dây 110 kV và dưới có thể được triển khai lựa chọn dựa trên tầm quan trọng của hệ thống.
2. Quy trình Hoàn chỉnh của Kiểm tra Hằng số Đường Dây Cáp Cao Áp
2.1 Giai đoạn Chuẩn bị Trước Kiểm tra
2.1.1 Thu thập Dữ liệu Kỹ thuật và Khảo sát Hiện trường
Cần thu thập đầy đủ các thông số thiết kế của đường dây cáp, bao gồm mức điện áp (ví dụ: 220 kV, 500 kV), mẫu cáp (ví dụ: YJV22-220 kV-1×2500 mm²), phương pháp lắp đặt (đặt trực tiếp, ống dẫn, khay cáp), chiều dài (chính xác đến 0,1 km), vật liệu dẫn (đồng hoặc nhôm), loại cách điện (XLPE, giấy ngâm dầu), cấu trúc chắn kim loại (dải đồng, dây đồng) và phương pháp nối đất (nối đất trực tiếp, nối đất chéo). Một khảo sát hiện trường phải xác nhận điều kiện giao tiếp tại địa điểm kiểm tra chính (thường là trạm đầu cuối cáp) và địa điểm phụ (trạm biến áp đối diện), tính toàn vẹn của hệ thống nối đất, khoảng cách an toàn từ thiết bị có điện gần đó (≥1,5 lần khoảng cách an toàn tương ứng với điện áp kiểm tra) và sử dụng voltmeter tĩnh điện để đo điện áp cảm ứng (có thể đạt vài chục volt trên cáp gần đường dây có điện, yêu cầu biện pháp chống giật).
2.1.2 Phát triển Kế hoạch Kiểm tra và Chọn Thiết bị
Dựa trên "Hướng dẫn Thử nghiệm Tham số Đường Dây Cáp," một kế hoạch chi tiết bao gồm các mục kiểm tra (điện trở theo thứ tự dương, dung lượng theo thứ tự không, v.v.), mẫu thiết bị, phương pháp đấu dây và biện pháp an toàn phải được phát triển. Thiết bị chính bao gồm:
Thiết bị kiểm tra tham số đường dây (lớp độ chính xác 0,2, dải tần số 45–65 Hz, dòng điện ra ≥10 A);
Điều chỉnh điện áp ba pha (công suất ≥5 kVA, phạm vi điều chỉnh 0–400 V);
Biến áp cách ly (tỷ lệ 1:1 để ngăn chặn nhiễu lưới);
Công cụ phụ trợ: nhiệt kế/độ ẩm kế (nhiệt độ và độ ẩm môi trường phải được ghi lại để điều chỉnh nhiệt độ của tham số), thanh xả (lớp 25 kV, thời gian xả ≥5 phút), dây ngắn mạch (diện tích mặt cắt ≥25 mm² dây đồng, chiều dài tùy chỉnh tại hiện trường) và cọc cách điện (3 m, điện trở cách điện ≥1000 MΩ).
2.1.3 Triển khai Biện pháp An toàn
Khu vực kiểm tra phải được bao quanh bằng hàng rào an toàn và gắn biển cảnh báo "Nguy hiểm Điện Cao Áp." Cả địa điểm kiểm tra chính và phụ đều phải được trang bị máy bộ đàm (phạm vi liên lạc ≥1 km) và nút dừng khẩn cấp. Tất cả nhân viên kiểm tra phải mang găng tay cách điện (lớp 35 kV), giày cách điện (điện áp phá hủy ≥15 kV) và đai an toàn kép móc khi làm việc ở độ cao. Đầu xa của cáp phải được ngắt kết nối khỏi các thiết bị khác và gắn dây nối đất tạm thời để ngăn chặn nguồn điện ngược.
2.2 Giai đoạn Thực hiện Kiểm tra Tại Hiện Trường
2.2.1 Đấu Dây và Xác minh Pha
Lấy ví dụ về kiểm tra tham số theo thứ tự dương, quy trình đấu dây như sau:
(1) Ngắn mạch và nối đất ba dây dẫn pha (A, B, C) ở đầu xa; chỉ nối đất chắn kim loại ở một đầu (đối với hệ thống nối đất chéo, ngắt các liên kết nối đất trong hộp nối đất chéo và kiểm tra từng phần riêng biệt);
(2) Áp dụng điện áp xoay chiều (thường là 380 V) lên pha A ở đầu kiểm tra chính qua bộ điều chỉnh điện áp và biến áp cách ly; để pha B và C mở; kết nối các dây lấy mẫu điện áp và dòng điện của thiết bị kiểm tra tham số đường dây.
Xác minh pha: Sử dụng ampe kế đa năng để đo điện áp pha của mỗi pha để đảm bảo kết nối đúng pha và tránh sai sót đo do sai thứ tự pha.
2.2.2 Quy trình Đo Lường Tham số
Điện trở theo thứ tự dương (R1) và phản kháng (X1): Áp dụng dòng điện kiểm tra (thường là 5–10 A) lên pha A, đo độ lớn và góc pha giữa điện áp và dòng điện, và tính toán bằng công thức R1 = U/I·cosϕ và X1 = U/I·sinϕ. Lặp lại kiểm tra ba lần và lấy giá trị trung bình, với ít nhất 1 phút giữa các lần kiểm tra để tránh ảnh hưởng của nhiệt độ dẫn đến thay đổi điện trở.
Dung lượng theo thứ tự không (C0): Ngắn mạch và kết nối pha A, B và C với đầu cao áp của thiết bị kiểm tra, nối đất chắn kim loại, áp dụng 100 V, và đo dung lượng theo nguyên tắc cầu Schering. Phải xác minh tính tuyến tính ở các mức điện áp khác nhau (50 V, 100 V, 200 V), với sai số ≤2%.
Điện trở cách điện (Rins): Sử dụng ohmmét 2500 V để đo điện trở cách điện giữa dây dẫn và chắn kim loại. Ghi lại đọc số sau 1 phút áp dụng điện áp và đồng thời ghi lại nhiệt độ môi trường. Chuyển đổi sang giá trị tham chiếu 20°C bằng công thức R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (trong đó t là nhiệt độ đo).
2.2.3 Ghi Chép Dữ liệu và Đánh giá Hiệu lực
Ngay sau khi hoàn thành mỗi kiểm tra tham số, ghi lại đọc số của thiết bị, nhiệt độ và độ ẩm môi trường, thời gian kiểm tra và bất kỳ bất thường nào (ví dụ: dao động điện áp, tiếng ồn lạ). Tiêu chí hiệu lực dữ liệu bao gồm:
Sai số tương đối của ba lần đo lặp lại cùng một tham số ≤5%;
Sai số của trở kháng theo thứ tự dương so với giá trị thiết kế ≤10% (bao gồm lỗi chiều dài lắp đặt);
Điện trở cách điện, sau khi điều chỉnh nhiệt độ, nên ≥1000 MΩ·km (tiêu chuẩn cho cáp XLPE).
2.3 Giai đoạn Xử lý Sau Kiểm tra
2.3.1 Xả Điện An toàn và Gỡ Đấu Dây
Sau khi kiểm tra, trước tiên ngắt nguồn điện áp điều chỉnh. Sau đó, sử dụng thanh xả để thực hiện "xả nhiều lần" trên dây dẫn và chắn kim loại của cáp (mỗi lần xả kéo dài ≥1 phút, với khoảng cách 30 giây). Chỉ sau khi xác nhận điện áp dư ≤50 V thì mới gỡ dây ngắn mạch và dây thử. Đối với hệ thống nối đất chéo, nối lại các liên kết nối đất trong hộp nối đất chéo và đo tính liên tục để đảm bảo kết nối chính xác.
2.3.2 Điều chỉnh Dữ liệu và Chuẩn bị Báo cáo
Theo GB/T 3048.4 "Phương pháp Thử nghiệm Điện cho Dây và Cáp Điện," các tham số đo phải được điều chỉnh theo nhiệt độ và tần số:
Điều chỉnh nhiệt độ điện trở:
Đối với dây dẫn đồng: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (trong đó α = 0,00393/°C);
Điều chỉnh tần số dung lượng:
Khi tần số kiểm tra lệch khỏi 50 Hz, điều chỉnh bằng: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002∣f − 50∣).
Báo cáo kiểm tra phải bao gồm tiêu chuẩn kiểm tra (ví dụ: DL/T 475), số chứng chỉ hiệu chuẩn thiết bị, bảng so sánh tham số (giá trị thiết kế so với giá trị đo) và đánh giá kết luận (ví dụ: "Đạt", "Khuyến nghị Kiểm tra Lại").
