Các lỗi phổ biến của sứ cách điện và biện pháp phòng ngừa
Một cách điện là loại thành phần cách điện đặc biệt có mục đích kép là hỗ trợ dây dẫn và ngăn chặn dòng điện tiếp đất trong các đường dây truyền tải trên không. Nó được sử dụng rộng rãi tại các điểm kết nối giữa các tháp truyền tải và dây dẫn, cũng như giữa các cấu trúc trạm biến áp và đường dây điện. Dựa trên vật liệu cách điện, cách điện được phân loại thành ba loại: sứ, thủy tinh và composite. Phân tích các lỗi phổ biến của cách điện và các biện pháp bảo dưỡng phòng ngừa chủ yếu nhằm mục đích ngăn chặn sự hỏng hóc cách điện do các ứng suất cơ học và điện từ các thay đổi về môi trường và tải điện, do đó đảm bảo hoạt động và tuổi thọ của đường dây điện.
Phân Tích Lỗi
Cách điện tiếp xúc với khí quyển quanh năm và dễ bị các tai nạn do các yếu tố như sét đánh, ô nhiễm, thiệt hại do chim, băng tuyết, nhiệt độ cao, lạnh cực đoan, và chênh lệch độ cao.
Tai Nan Do Sét Đánh: Các hành lang đường dây trên không thường đi qua các khu vực đồi núi, núi, đồng cỏ mở, và các khu vực bị ô nhiễm công nghiệp, khiến các đường dây rất dễ bị sét đánh, dẫn đến việc xuyên thủng hoặc vỡ cách điện.
Tai Nan Do Thiệt Hại Do Chim: Nghiên cứu cho thấy một tỷ lệ đáng kể các hiện tượng phóng điện trên cách điện do chim gây ra. So với cách điện sứ và thủy tinh, cách điện composite có xác suất xảy ra phóng điện do hoạt động của chim cao hơn. Những sự cố này chủ yếu xảy ra trên các đường dây truyền tải 110 kV và cao hơn, trong khi các sự cố do thiệt hại do chim ở các mạng phân phối đô thị 35 kV và thấp hơn là hiếm. Điều này là do dân số chim tương đối ít hơn trong các khu vực đô thị, điện áp đường dây thấp hơn, khoảng cách không khí có thể vượt qua nhỏ, và cách điện thường không yêu cầu vòng corona; cấu trúc rãnh của chúng hiệu quả trong việc ngăn chặn phóng điện do chim.
Tai Nan Do Vòng Corona: Trong quá trình vận hành, trường điện gần các phụ kiện kim loại ở đầu cách điện tập trung cao, với cường độ trường gần flăng cao. Để cải thiện phân bố trường, các vòng corona thường được lắp đặt trên lưới 220 kV và cao hơn. Tuy nhiên, các vòng corona làm giảm khoảng cách không khí hiệu quả của chuỗi cách điện, giảm khả năng chịu điện áp. Ngoài ra, điện áp khởi tạo corona thấp ở các vít cố định vòng corona có thể dẫn đến phóng điện corona dưới điều kiện thời tiết xấu, ảnh hưởng đến an toàn của chuỗi cách điện.
Tai Nan Do Ô Nhiễm: Những tai nạn này xảy ra khi các chất ô nhiễm dẫn điện tích tụ trên bề mặt cách điện trở nên ẩm ướt trong thời tiết ẩm, làm giảm đáng kể hiệu suất cách điện và gây phóng điện dưới điện áp hoạt động bình thường.
Tai Nan Có Nguyên Nhân Chưa Xác Định: Một số sự cố phóng điện cách điện có nguyên nhân chưa xác định, chẳng hạn như cách điện sứ có giá trị không, cách điện thủy tinh vỡ, hoặc cách điện composite bị nhảy mạch. Mặc dù các đơn vị vận hành đã kiểm tra sau sự cố, nhưng nguyên nhân chính xác của phóng điện thường vẫn chưa được xác định. Những sự cố này thường xảy ra từ cuối đêm đến sáng sớm, đặc biệt là trong thời tiết mưa hoặc âm u, và nhiều sự cố có thể tự đóng lại thành công.
Các Biện Pháp Bảo Dưỡng
Các nguyên nhân chính gây phóng điện do sét bao gồm khoảng cách hồ quang khô không đủ, cấu hình vòng corona một đầu, và điện trở tiếp đất tháp quá cao. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm sử dụng cách điện composite có chiều dài kéo dài, lắp đặt hai vòng corona, và giảm điện trở tiếp đất tháp.
Để phòng ngừa hiệu quả thiệt hại do chim, các đơn vị vận hành nên lắp đặt lưới chống chim, kim chống chim, hoặc chắn chống chim ở các đoạn đường dây thường xuyên xảy ra sự cố do chim.
Đối với các đường dây được trang bị vòng corona, nên áp dụng thiết kế khoảng cách đều giữa các rãnh lớn và nhỏ, với khoảng cách giữa các rãnh đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Nếu không, cần tăng khoảng cách bò của cách điện để giảm nguy cơ phóng điện do băng tuyết. Cần tăng cường kiểm tra và tuần tra định kỳ, lấy mẫu cách điện đang hoạt động trong các khu vực và môi trường khác nhau để kiểm tra sức căng, hiệu suất điện, và lão hóa cách điện, nhằm ngăn chặn phóng điện do sức mạnh cơ học không đủ hoặc lão hóa rãnh.
Để phòng ngừa phóng điện do ô nhiễm, các biện pháp sau đây thường được áp dụng:
Vệ sinh cách điện định kỳ. Nên tiến hành vệ sinh toàn diện trước mùa phóng điện do ô nhiễm cao, với tần suất tăng lên trong các khu vực ô nhiễm nặng.
Tăng khoảng cách bò và nâng cao mức cách điện. Điều này bao gồm việc thêm các đơn vị cách điện trong các khu vực ô nhiễm hoặc sử dụng cách điện chống ô nhiễm. Kinh nghiệm vận hành cho thấy cách điện chống ô nhiễm hoạt động tốt trong các khu vực ô nhiễm nặng.
Áp dụng các lớp phủ chống ô nhiễm, như sáp paraffin, vaseline, hoặc các lớp phủ hữu cơ silicone, để cải thiện khả năng kháng ô nhiễm bề mặt của cách điện.
Đối với các sự cố phóng điện có nguyên nhân chưa xác định, cách điện mới cùng mô hình và cách điện cũ đã hoạt động hơn ba năm nên được kiểm tra phóng điện khô tần số công suất và kiểm tra hỏng hóc cơ học. Cũng cần tiến hành các thử nghiệm lão hóa trên cách điện từ các giai đoạn phục vụ khác nhau. Cách điện nên được vệ sinh theo chu kỳ đã lập lịch, và mật độ muối lắng (SDD) nên được đo lường kịp thời. Trong quá trình sản xuất cách điện mới, nên bổ sung các chất chống lão hóa tiên tiến để tăng cường độ bền của vật liệu.
