Phương pháp kiểm tra điện trở vòng của cầu chì SF6 110kV và 220kV sử dụng que kiểm tra điện trở vòng

Các thiết bị đóng cắt là một trong những thiết bị điện quan trọng nhất trong hệ thống điện. Chúng là các thiết bị điện có khả năng ngắt, đóng và truyền dòng điện bình thường của đường dây đang hoạt động, và có thể truyền, đóng và ngắt các dòng điện bất thường được chỉ định (như dòng ngắn mạch) trong thời gian quy định. Liên lạc tốt trong mạch dẫn của thiết bị đóng cắt là điều kiện quan trọng để đảm bảo an toàn khi vận hành. Nếu liên lạc kém, nó có thể gây ra quá nhiệt hoặc thậm chí cháy nổ công tắc, dẫn đến mất điện trong lưới điện. Có thể xác định liệu liên lạc trong mạch dẫn của thiết bị đóng cắt có tốt hay không thông qua thử nghiệm điện trở mạch. Do đó, việc đo điện trở mạch là cần thiết trong các thử nghiệm phòng ngừa. Ở đây, thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt lưu huỳnh lục flo (SF₆) 220kV được lấy làm ví dụ để giới thiệu.

2. Phân tích tình hình hiện tại

Trong hệ thống điện đang hoạt động, hầu hết các hệ thống 110kV và 220kV sử dụng thiết bị đóng cắt SF₆. Theo yêu cầu thiết kế cách điện của thiết bị đóng cắt và yêu cầu thiết kế của hệ thống điện, chiều cao của thiết bị đóng cắt 110kV thường là 2,5 mét, và thiết bị đóng cắt 220kV thường là 4 mét. Ngoài ra, còn có khung cao khoảng 2 mét. Chiều cao tổng cộng của thiết bị đóng cắt nằm trong khoảng từ 4 đến 6 mét.

Để tiến hành thử nghiệm điện trở mạch trên thiết bị đóng cắt, cần sử dụng thang và nền tảng làm việc trên cao. Hơn nữa, đối với các thiết bị đóng cắt SF₆ kiểu đảo ngược hiện nay, không cho phép nhân viên leo lên. Do đó, nếu thử nghiệm điện trở mạch được thực hiện bằng phương pháp thử nghiệm thông thường, chỉ có thể sử dụng nền tảng làm việc trên cao.

3. Tóm tắt phương pháp thử nghiệm
(1) Nguyên lý thử nghiệm

Đối với thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt, phương pháp giảm điện áp được áp dụng. Nguyên lý của phương pháp giảm điện áp là khi dòng điện trực tiếp đi qua mạch thử nghiệm, sẽ xảy ra sự giảm điện áp trên điện trở tiếp xúc của mạch. Bằng cách đo dòng điện đi qua mạch và sự giảm điện áp trên mạch thử nghiệm, giá trị điện trở trực tiếp tiếp xúc có thể được tính theo định luật Ohm: R = U/I. Sơ đồ thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt như sau (Hình 1):

Điện áp là sự khác biệt giữa hai điểm tiềm năng. Nếu chúng ta giả sử rằng mặt đất là điểm tiềm năng không, thì chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng điện áp áp dụng là lực điện động. Trong trường hợp này, chúng ta chỉ cần áp dụng lực điện động giữa hai điểm thử nghiệm bằng thiết bị thử nghiệm.

(2) Phương pháp thử nghiệm

Sơ đồ kết nối vật lý tại chỗ cho thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt lưu huỳnh lục flo (SF₆) như sau (Hình 2):

Như đã biết, khi tiến hành các thử nghiệm điện áp cao trên thiết bị đóng cắt, cả hai bên của thiết bị đóng cắt phải được nối đất đáng tin cậy. Đây là biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn và được quy định rõ ràng trong Quy định An toàn. Dựa trên đặc điểm cơ bản là dòng điện chỉ có thể đi qua một đường dẫn cụ thể, trong quá trình thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt, chúng ta khéo léo sử dụng biện pháp an toàn khi vận hành - dây nối đất - làm vòng đệm dòng. Dây nối đất có diện tích tiết diện 25mm², đủ để chịu dòng lớn 200A, đáp ứng yêu cầu thử nghiệm.

Trong quá trình thử nghiệm, chúng ta ngắt điểm nối đất của dây nối đất ở một bên của thiết bị đóng cắt, trong khi vẫn duy trì việc nối đất an toàn của điểm làm việc ở bên kia. Chúng ta kết nối hai cực dòng của thiết bị thử nghiệm với dây nối đất ở cả hai bên của thiết bị đóng cắt. Như vậy, dòng có thể được áp dụng thông qua dây nối đất ở cả hai bên, tạo thành vòng đệm dòng cho thử nghiệm. Vì điểm nối đất ở một bên của thiết bị đóng cắt đã được ngắt trong quá trình thử nghiệm, nên điện trở lưới nối đất bị loại trừ khỏi vòng thử nghiệm, đảm bảo rằng vòng thử nghiệm chỉ bao gồm thiết bị đóng cắt và đảm bảo độ chính xác của thử nghiệm.

Tiếp theo là giải pháp cho vòng điện áp thử nghiệm. Chúng ta kết nối dây của vòng điện áp thử nghiệm với thanh kim loại đầu đỉnh của thanh cách điện (thanh kim loại đầu đỉnh đã được xử lý đặc biệt để có đầu nhọn để đảm bảo liên lạc tốt với khối đầu cuối của thiết bị đóng cắt). Vì giá trị điện trở mạch của thiết bị đóng cắt rất nhỏ, ngay cả một lượng nhỏ điện trở chuyển tiếp cũng có thể gây ra sai số lớn. Trong quá trình thử nghiệm, thanh kim loại đầu đỉnh của thanh cách điện được ép vào khối đầu cuối của thiết bị đóng cắt (cần hai thanh cách điện, lần lượt ép vào khối đầu cuối trên và dưới của thiết bị đóng cắt). Do dây của vòng điện áp thử nghiệm mỏng và nhẹ, chúng hầu như không ảnh hưởng đến việc nâng thanh cách điện của người thử nghiệm.

Lý do vòng đệm dòng được tạo thành bằng cách sử dụng dây nối đất ở cả hai bên của thiết bị đóng cắt là do hai nguyên nhân. Thứ nhất, dây dòng dày và nặng. Thứ hai, do dòng thử nghiệm lớn, liên lạc tốt phải được đảm bảo; nếu không, các điểm liên lạc sẽ bị xói mòn. Nếu sử dụng thanh cách điện để tạo vòng đệm dòng, trọng lượng tăng của thanh cách điện sẽ khiến chúng khó khăn cho người thử nghiệm, và liên lạc tốt không thể được đảm bảo.

Thử nghiệm được tiến hành như sau: Đầu tiên, chúng ta kẹp kẹp của dây -I và +I vào dây nối đất ở cả hai bên của thiết bị đóng cắt. Điều này có thể được hoàn thành bởi nhân viên đứng trên mặt đất, do đó tạo thành vòng đệm dòng. Sau đó, người thử nghiệm đứng trên khung hoặc hộp cơ cấu của thiết bị đóng cắt và ép thanh kim loại đầu đỉnh của thanh cách điện kết nối với dây vòng điện áp vào khối đầu cuối trên và dưới của thiết bị đóng cắt. Cần đảm bảo rằng -U tương ứng với -I và +U tương ứng với +I. Như vậy, vòng thử nghiệm được hoàn thành.

4 Phân tích kết quả thử nghiệm

Đối với người thử nghiệm, mọi thứ đều phải được chứng minh bằng dữ liệu. Sử dụng thanh cách điện đặc biệt chuẩn bị để thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm điện trở mạch trên thiết bị đóng cắt 220kV và 110kV tại trạm biến áp 220kV Haigeng và trạm biến áp 220kV Songming thuộc quyền quản lý của chúng tôi. 

Thiết bị đóng cắt 110kV tại trạm biến áp 220kV Haigeng

Thiết bị đóng cắt 220kV tại trạm biến áp 220kV Songming

Thiết bị đóng cắt 220kV tại trạm biến áp 220kV Songming

Kết quả thử nghiệm thu được bằng phương pháp truyền thống và que thử nghiệm điện trở mạch gần như giống nhau, với sai số từ 1 đến 2 μΩ. Sai số này là chấp nhận được, cho thấy phương pháp này là khả thi và chính xác.

So sánh giữa thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt sử dụng que thử nghiệm điện trở mạch và phương pháp truyền thống
(1) Phương pháp thử nghiệm truyền thống

• Phương pháp truyền thống yêu cầu công nhân phải leo lên thiết bị đóng cắt hoặc sử dụng nền tảng làm việc trên cao. Không leo hoặc sử dụng nền tảng làm việc trên cao, dây thử nghiệm không thể được kết nối với khối đầu cuối trên và dưới của thiết bị đóng cắt.

• Làm việc trên cao mang lại một số rủi ro. Thứ nhất, thiết bị đóng cắt có thể bị hỏng (đã xảy ra ở Trung Quốc). Thứ hai, có nguy cơ rơi người. Hiện nay, việc leo lên thiết bị đóng cắt bị nghiêm cấm, điều này có thể ngăn chặn việc hoàn thành thử nghiệm thiết bị đóng cắt.

• Khi sử dụng nền tảng làm việc trên cao, nó bị hạn chế bởi địa điểm. Trong một số trạm biến áp, không gian rất chật hẹp, và trong một số ngăn điện, không đủ chỗ cho nền tảng làm việc trên cao vào, do đó ngăn chặn việc hoàn thành thử nghiệm và đe dọa an toàn vận hành của thiết bị đóng cắt. Ngoài ra, khi vận hành nền tảng làm việc trên cao, cần thận trọng đặc biệt vì thiết bị xung quanh thường có điện. Luôn phải duy trì khoảng cách an toàn đầy đủ. Đồng thời, cũng phải giữ khoảng cách đủ với thiết bị đang ngừng hoạt động để tránh hư hỏng. Việc vận hành nền tảng làm việc trên cao yêu cầu giám sát chuyên trách, tăng số lượng nhân viên cần thiết.

(2) Thử nghiệm sử dụng que thử nghiệm điện trở mạch

• Công nhân chỉ cần đứng trên khung hoặc hộp cơ cấu của thiết bị đóng cắt và sử dụng thanh cách điện có dây thử nghiệm để hoàn thành thử nghiệm. Không cần nhân viên leo lên thiết bị đóng cắt, điều này giảm đáng kể rủi ro vận hành và tăng cường an toàn.

• Không cần sử dụng nền tảng làm việc trên cao, cũng giảm thiểu rủi ro làm việc trên cao, như nguy cơ điện giật và nguy cơ vô tình chạm vào thiết bị. Đồng thời, tiết kiệm nhân lực và vật tư.

• Nếu sử dụng nền tảng làm việc trên cao, cần nhân viên chuyên trách để lái và lắp đặt tại nơi làm việc. Sau khi lắp đặt và vận hành, chắc chắn sẽ mất nhiều thời gian hơn so với việc sử dụng que thử nghiệm điện trở mạch để thử nghiệm. Sử dụng que thử nghiệm điện trở mạch rút ngắn thời gian làm việc, cải thiện hiệu quả công việc và tiết kiệm nhân lực.

5 Kết luận

Qua so sánh giữa phương pháp thông thường và phương pháp sử dụng que thử nghiệm điện trở mạch cho thử nghiệm điện trở mạch của thiết bị đóng cắt, ưu điểm của việc sử dụng que thử nghiệm điện trở mạch được thể hiện đầy đủ. Trước hết, rủi ro vận hành trong công việc được giảm, và an toàn được tăng cường. Thứ hai, hiệu quả công việc được cải thiện, và nhân lực và vật tư được tiết kiệm, giảm chi phí cho vận hành an toàn của lưới điện.