Những yếu tố chính của việc kiểm tra cách điện cho công tắc cách ly điện áp cao 126kV là gì?

1. Giới thiệu

Các công tắc ngắt điện áp cao đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của cơ sở hạ tầng lưới điện. Trong số các công tắc thuộc nhiều loại điện áp khác nhau, công tắc ngắt điện áp cao 126kV được sử dụng rộng rãi trong lưới điện trung và cao áp. Ở một quốc gia như Indonesia, với lãnh thổ rộng lớn và điều kiện địa lý và khí hậu đa dạng, việc đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của thiết bị lưới điện có ý nghĩa rất lớn. Hiệu suất cách điện của các công tắc ngắt điện áp cao là rất quan trọng, vì bất kỳ sự cố cách điện nào cũng có thể dẫn đến mất điện, hư hỏng thiết bị và thậm chí gây rủi ro cho an toàn của người lao động. Bài viết này tập trung vào các yếu tố chính về kiểm tra cách điện cho công tắc ngắt điện áp cao 126kV, nhằm cung cấp một tài liệu tham khảo toàn diện cho các nhà vận hành và nhân viên bảo trì lưới điện.

2. Tiêu chuẩn và quy định
2.1 Tiêu chuẩn IEC 62271-102

Tiêu chuẩn IEC 62271-102 là tiêu chuẩn quốc tế đối với thiết bị chuyển mạch và thiết bị điều khiển điện áp cao, bao gồm cả công tắc ngắt điện áp cao. Đối với công tắc ngắt 126kV, tiêu chuẩn này quy định chi tiết các yêu cầu về cách điện, xác định mức cách điện tối thiểu mà thiết bị chuyển mạch phải đáp ứng dưới các điều kiện thử nghiệm khác nhau, chẳng hạn như thử nghiệm chịu điện áp tần số dòng điện và thử nghiệm chịu điện áp xung.

Trong quá trình thử nghiệm chịu điện áp tần số dòng điện, một công tắc ngắt điện áp cao 126kV thường yêu cầu phải chịu được một mức điện áp cụ thể (ví dụ: khoảng 230kV trong 1 phút theo tiêu chuẩn) mà không bị hỏng hoặc phóng điện. Thử nghiệm này mô phỏng áp lực điện áp hoạt động bình thường và tình trạng quá điện áp tạm thời mà công tắc có thể gặp phải trong suốt thời gian sử dụng. Thử nghiệm chịu điện áp xung, sử dụng sóng xung điện áp cao (ví dụ: 1.2/50μs), mô phỏng sét đánh hoặc xung chuyển mạch. Công tắc ngắt 126kV phải chịu được một mức điện áp xung cụ thể (ví dụ: khoảng 550kV) mà không bị hỏng cách điện, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện điện áp tạm thời cực đoan.

3. Các cân nhắc về môi trường ở Indonesia
3.1 Điều kiện khí hậu

Khí hậu nhiệt đới của Indonesia đặc trưng bởi nhiệt độ cao, độ ẩm cao và mưa thường xuyên trong suốt năm. Nhiệt độ trung bình ở hầu hết các khu vực dao động từ 25°C đến 27°C, với độ ẩm tương đối thường vượt quá 70%. Môi trường độ ẩm cao như vậy ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cách điện của công tắc ngắt điện áp cao 126kV. Sự ngưng tụ hơi nước trên bề mặt cách điện làm giảm điện trở bề mặt, có thể gây ra hiện tượng phóng điện bề mặt.

Ngoài ra, Indonesia dễ xảy ra mưa lớn và bão nhiệt đới. Các công tắc ngắt điện áp cao lắp đặt ngoài trời phải chịu được tác động của mưa và gió mạnh. Ví dụ, ở các khu vực hay xảy ra bão, các công tắc cần có đủ sức bền cơ học để ngăn chặn sự hỏng hóc cấu trúc cách điện do mưa gió hoặc va đập vật lý.

3.2 Bụi và ô nhiễm

Các hoạt động công nghiệp và hiện tượng tự nhiên ở Indonesia có thể dẫn đến bụi và ô nhiễm trong không khí. Các khu công nghiệp có thể có bụi chứa hạt dẫn điện hoặc chất ăn mòn, trong khi các vùng nông nghiệp có thể có bụi đất hoặc cây trồng. Những chất ô nhiễm này tích tụ trên bề mặt cách điện của các công tắc ngắt, tăng nguy cơ hỏng cách điện.

Đặc biệt, ở các vùng ven biển của Indonesia, không khí biển chứa muối lắng đọng trên thiết bị chuyển mạch. Muối ăn mòn các bộ phận kim loại và ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện của các insulator, dần dần làm giảm sức mạnh điện và tăng khả năng xảy ra sự cố điện.

4. Phương pháp kiểm tra cách điện
4.1 Kiểm tra điện trở cách điện

Kiểm tra điện trở cách điện là phương pháp cơ bản để đánh giá tình trạng cách điện của công tắc ngắt điện áp cao 126kV, đo điện trở giữa các phần có điện và phần nối đất bằng đồng hồ megohm điện áp cao.

Trong quá trình thử nghiệm, đồng hồ megohm kết nối giữa đầu cuối điện áp cao của công tắc ngắt (trong trạng thái mở) và đầu cuối nối đất. Điện áp thử nghiệm áp dụng nên phù hợp với lớp điện áp của công tắc - thường là 2500V hoặc 5000V cho công tắc 126kV. Giá trị điện trở cách điện cao (thường là vài trăm megohms hoặc hơn cho các công tắc khỏe) cho thấy cách điện tốt. Một giá trị thấp hơn đáng kể có thể báo hiệu sự xâm nhập của hơi ẩm, suy thoái cách điện hoặc ô nhiễm bề mặt.

4.2 Thử nghiệm chịu điện áp tần số dòng điện

Thử nghiệm chịu điện áp tần số dòng điện là phương pháp nghiêm ngặt hơn để xác minh khả năng chịu đựng của cách điện trước các điều kiện điện áp bình thường và tạm thời. Theo IEC 62271-102, một công tắc ngắt 126kV phải chịu được một mức điện áp tần số dòng điện cụ thể (ví dụ: 230kV trong 1 phút) giữa các phần có điện và phần nối đất.

Trước khi thử nghiệm, công tắc phải được lắp ráp đúng cách với bề mặt cách điện sạch sẽ. Điện áp được tăng dần lên mức quy định và duy trì trong thời gian yêu cầu. Không có sự hỏng hóc, phóng điện hoặc dòng rò rỉ quá mức trong quá trình thử nghiệm cho thấy đã qua. Dấu hiệu hỏng hóc (ví dụ: giảm điện áp, tăng dòng rò rỉ hoặc tia lửa) yêu cầu kiểm tra và sửa chữa ngay lập tức.

4.3 Thử nghiệm chịu điện áp xung

Thử nghiệm chịu điện áp xung mô phỏng tác động của sét hoặc xung chuyển mạch lên cách điện của công tắc ngắt 126kV, sử dụng máy phát xung điện áp cao để tạo ra các dạng sóng (ví dụ: 1.2/50μs) và biên độ (ví dụ: 550kV cho công tắc 126kV).

Điện áp xung được áp dụng giữa các phần có điện và phần nối đất, tương tự như thử nghiệm tần số dòng điện. Nhiều xung (dương và âm) được áp dụng để đảm bảo độ tin cậy dưới các cực tính khác nhau. Việc không chịu được xung mà không bị hỏng cách điện - thường gây ra hỏng hóc cấu trúc vĩnh viễn - yêu cầu thay thế ngay lập tức các thành phần.

4.4 Thử nghiệm phóng điện cục bộ

Thử nghiệm phóng điện cục bộ (PD) phát hiện sự suy thoái cách điện ở giai đoạn sớm của công tắc ngắt 126kV. PD đề cập đến các phóng điện nhỏ bên trong hoặc trên bề mặt cách điện khi cường độ điện trường vượt quá ngưỡng, dần dần làm hỏng cách điện và dẫn đến hỏng hóc.

Các phương pháp thử nghiệm bao gồm điện, âm thanh và quang học. Phương pháp điện áp dụng một điện áp gần với điện áp hoạt động của công tắc và phát hiện tín hiệu PD thông qua các cảm biến; phương pháp âm thanh sử dụng cảm biến để bắt các sóng âm do phóng điện tạo ra; phương pháp quang học phát hiện ánh sáng phát ra. Các tiêu chuẩn quy định mức PD cho phép cho công tắc 126kV (ví dụ: <10pC ở một điện áp cụ thể). Vượt quá mức này cho thấy có khuyết tật nội bộ (lỗ hổng, nứt hoặc ô nhiễm) yêu cầu điều tra thêm.

5. Ý nghĩa của vỏ IP66
5.1 Bảo vệ chống bụi và nước

Trong điều kiện môi trường khắc nghiệt ở Indonesia, các công tắc ngắt điện áp cao thường được lắp đặt ngoài trời. Vỏ IP66 là thiết yếu để bảo vệ các thành phần bên trong của công tắc 126kV khỏi bụi, nước và các yếu tố môi trường.

Chỉ số IP66 đảm bảo bảo vệ hoàn toàn chống bụi xâm nhập (IP6X) - rất quan trọng để ngăn chặn sự tích tụ bụi trên bề mặt cách điện, làm giảm hiệu suất theo thời gian - và chống lại các tia nước mạnh (IPX6), như mưa lớn hoặc phun áp lực cao. Điều này ngăn ngừa nước xâm nhập vào vỏ và tiếp xúc với các phần có điện hoặc cách điện, tránh ngắn mạch hoặc suy thoái.

5.2 Tuổi thọ dịch vụ kéo dài

Vỏ IP66 giúp kéo dài tuổi thọ dịch vụ của công tắc ngắt 126kV. Bảo vệ chống bụi và nước giảm tần suất bảo dưỡng và rủi ro hỏng hóc sớm. Ở các khu vực có độ ẩm cao, mưa nhiều, các công tắc không được bảo vệ phải đối mặt với quá trình lão hóa cách điện nhanh chóng do tiếp xúc liên tục với hơi ẩm. Vỏ IP66 cho phép hoạt động đáng tin cậy trong môi trường khắc nghiệt, giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng tổng thể của lưới điện.

6. Kết luận

Kiểm tra cách điện cho công tắc ngắt 126kV là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự xem xét cẩn thận các yếu tố khác nhau. Tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như IEC 62271-102 đảm bảo rằng các yêu cầu cơ bản về hiệu suất cách điện được đáp ứng. Ở các quốc gia như Indonesia, với điều kiện môi trường thách thức, việc giải quyết tác động của khí hậu, bụi và ô nhiễm lên cách điện là rất quan trọng.

Sử dụng các phương pháp kiểm tra phù hợp - điện trở cách điện, chịu điện áp tần số dòng điện, chịu điện áp xung và kiểm tra phóng điện cục bộ - phát hiện hiệu quả các vấn đề cách điện ở các giai đoạn khác nhau. Ngoài ra, vỏ IP66 cung cấp một lớp bảo vệ bổ sung chống lại các mối đe dọa môi trường.

Bằng cách tập trung vào các yếu tố kiểm tra cách điện này, các nhà vận hành và nhân viên bảo trì lưới điện ở Indonesia có thể đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và an toàn của công tắc ngắt 126kV, góp phần vào hoạt động ổn định của hệ thống lưới điện toàn bộ.