Phân tích và Xử lý Nguyên nhân Sự cố của Cầu chì chân không ngoài trời 35 kV

Hiện tượng lỗi

Vào ngày 23 tháng 6 năm 2020, một sự cố đã xảy ra ở ngăn cấp điện 35 kV đang trong trạng thái chờ nóng tại trạm biến áp 220 kV. Sự cố này đã kích hoạt bảo vệ quá dòng có hạn chế điện áp giai đoạn thứ nhất, lần giới hạn đầu tiên của bảo vệ dự phòng điện áp thấp của máy biến áp số 2 và bảo vệ quá dòng giai đoạn thứ hai của bảo vệ liên kết bus 350. Kết quả là, cầu chì 352 phía điện áp thấp tương ứng với máy biến áp số 2 và cầu chì liên kết bus 350 đã nhảy, dẫn đến mất điện áp trên bus 35 kV Phần I của trạm biến áp.

Trước khi xảy ra tai nạn, hệ thống 35 kV của trạm biến áp sử dụng chế độ kết nối bus đơn phân đoạn. Một cầu chì liên kết bus chuyên dụng được lắp đặt giữa hai phần bus. Bus 35 kV Phần I nơi ngăn có lỗi nằm có tổng cộng ba đường dây đi ra và hai ngân hàng tụ điện. Ngăn có lỗi đang trong trạng thái chờ nóng và chức năng bảo vệ không được kích hoạt. Các ngăn còn lại đang hoạt động, và cầu chì liên kết bus đang ở vị trí đóng.

Phân tích nguyên nhân

Qua việc kiểm tra các báo cáo tin nhắn và biểu đồ dao động từ thiết bị bảo vệ của ngăn liên kết bus 350 và ngăn máy biến áp số 2 tại trạm biến áp, đã phát hiện rằng khi sự cố bắt đầu, nó ban đầu xuất hiện như một sự cố giữa pha B và C, sau đó chuyển thành sự cố ngắn mạch ba pha. Cụ thể, biểu đồ sóng lỗi (ảnh chụp màn hình) của phía điện áp thấp của máy biến áp số 2 được minh họa trong Hình 1.

Khi kiểm tra cầu chì có lỗi, đã phát hiện rằng sau khi sự cố xảy ra, vỏ sứ của pha A của cầu chì chân không đã bị vỡ, cột sứ của pha B và C bị cháy và hư hỏng nặng, và dây dẫn của cầu chì bị đứt sợi ở mức độ khác nhau. Không có dấu hiệu phóng điện nào được quan sát trên thanh bus kết nối, bộ cách điện tường và bộ ngắt bên bus của cầu chì. Tình trạng hư hỏng của thiết bị chính được kiểm tra tại chỗ, như được mô tả trong Hình 2.

Dưới đây là phân tích sâu về nguyên nhân gây ra sự cố của cầu chì.

Nguyên nhân liên quan đến chất lượng cầu chì

Cầu chì nói trên là loại LW8 - 35A (T). Nó được lắp đặt và đưa vào sử dụng tại hiện trường vào tháng 12 năm 2007 và bắt đầu hoạt động vào tháng 3 năm 2008. Hiện tại, có 11 cầu chì chân không cùng loại tại trạm biến áp, tất cả đều được bố trí ngoài trời. Qua kiểm tra cơ cấu của loại cầu chì này tại hiện trường, đã phát hiện các vết đánh lửa ở mức độ khác nhau trên cột sứ. Khi kiểm tra bộ ghi lỗi tại trạm biến áp, đã nhận thấy điện áp bus 35 kV thường xuyên vượt quá giới hạn và khởi động trước khi xảy ra sự cố. Sự thay đổi vượt quá giới hạn thường xuyên này xác nhận mạnh mẽ sự tồn tại của các vết đánh lửa trên cột sứ của loại cầu chì này.

Đã tiến hành thử nghiệm chịu điện áp đối với cột sứ của 10 cầu chì cùng loại còn lại tại trạm biến áp. Chín trong số chúng đã vượt qua thử nghiệm, và chỉ có một không đáp ứng yêu cầu của quy định thử nghiệm. Khi ngăn có lỗi được thử nghiệm lại, nó đã vượt qua thử nghiệm chịu điện áp. Do đó, khả năng chất lượng của cầu chì là nguyên nhân gây ra sự cố có thể được loại trừ cơ bản.

Nguyên nhân liên quan đến vận hành và bảo dưỡng cầu chì

Trạm biến áp 220 kV này nằm ở giao điểm giữa khu vực đô thị và nông thôn, gần một mỏ đá, và có vấn đề ô nhiễm bụi tương đối nghiêm trọng trong khu vực. Kiểm tra tại hiện trường cho thấy có một lượng lớn bụi tích tụ trên bề mặt cột sứ của cầu chì có lỗi. Trong môi trường bị ô nhiễm, hiệu suất cách điện của cột sứ sẽ giảm.

Do tầm quan trọng của người dùng được kết nối với các đường dây đi ra của hệ thống 35 kV tại trạm biến áp này, việc cắt điện để thực hiện công tác kiểm tra và bảo dưỡng gặp khó khăn. Do đó, cầu chì không thể được kiểm tra và bảo dưỡng kịp thời. Điện áp phóng điện của cột sứ cầu chì giảm theo mức độ ô nhiễm tăng lên. Hiệu ứng lũy kế theo thời gian khiến điện áp phóng điện giảm xuống dưới điện áp hoạt động, dẫn đến phóng điện. Vào ngày xảy ra sự cố, có mưa liên tục trong khu vực, và độ ẩm tăng trong khí quyển càng làm trầm trọng thêm quá trình này. Do đó, có thể xác định rằng đây là tai nạn do phóng điện do ô nhiễm.

Xử lý sự cố

Cầu chì có lỗi đã được thay thế. Sau khi đưa vào sử dụng tại hiện trường, dữ liệu thử nghiệm của cầu chì mới đáp ứng yêu cầu được nêu trong tài liệu kỹ thuật xuất xưởng. Hiện tại, cầu chì đang hoạt động ổn định.

Đã thực hiện cắt điện để kiểm tra các cầu chì cùng loại tại trạm biến áp. Các chất ô nhiễm đã được làm sạch và lau chùi, và đã thực hiện phun cách điện lại. Đã tiến hành kiểm tra toàn diện, bảo dưỡng và thử nghiệm đặc tính đối với mỗi cầu chì, và các vấn đề khác được phát hiện đã được khắc phục kịp thời. Hiện tại, 10 cầu chì ngoài trời cùng loại khác tại trạm biến áp đang hoạt động ổn định.

Ở bước tiếp theo, sẽ tiến hành kiểm tra toàn diện và cải tạo kỹ thuật đối với các cầu chì ngoài trời trong các khu vực như vậy. Chúng sẽ được thay thế tập trung bằng thiết bị GIS (Gas Insulated Switchgear) để ngăn chặn căn bản các tai nạn do phóng điện do ô nhiễm trong các khu vực có ô nhiễm bụi nghiêm trọng.

Biện pháp phòng ngừa

• Các đơn vị thiết kế cần nâng cao trình độ thiết kế, tối ưu hóa cấu trúc thiết kế và tăng cường hiệu suất cách điện của cầu chì trong các khu vực có ô nhiễm không khí nghiêm trọng (như xây dựng nhà che hoặc sử dụng thiết bị GIS).

• Các đơn vị sản xuất thiết bị cần kiểm soát chặt chẽ quản lý chất lượng thiết bị và thực hiện nghiêm túc các yêu cầu kỹ thuật của từng khâu trong quá trình sản xuất, lắp ráp và đưa vào sử dụng thiết bị.

• Các đơn vị vận hành và bảo dưỡng cần làm tốt công tác bảo dưỡng và kiểm tra hàng ngày. Họ cần coi trọng các tín hiệu bảo vệ tại trạm biến áp, đặc biệt là các tín hiệu như việc kích hoạt thường xuyên của bộ ghi lỗi. Họ cần điều tra và phân tích kỹ các vấn đề, xác định tình trạng hoạt động thực tế của thiết bị đằng sau các tín hiệu, và tiến hành đánh giá và phân tích thiết bị kịp thời.

• Các đơn vị quản lý thiết bị cần làm tốt công tác nghiệm thu thiết bị mới vào lưới, tăng cường quản lý hàng ngày của thiết bị, và cải thiện độ tin cậy cung cấp điện.