Giải pháp thiết bị đóng cắt cách điện khí áp suất cao ở độ cao lớn (HV GIS): Một nghiên cứu điển hình về HV GIS tại Việt Nam - Ứng dụng trong điều kiện địa hình thách thức

I. Bối cảnh Dự án

Địa hình Việt Nam rất phức tạp, với độ cao ở các vùng Tây Bắc và Tây Nguyên thường vượt quá 1.000 mét. Các khu vực này phải đối mặt với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, bao gồm:

• Độ ẩm cao liên tục (trung bình 95%);
• Biến động nhiệt độ ngày đêm cực đoan (lên đến 32K);
• Hư hại do sương muối.

Với sự tăng trưởng kinh tế nhanh chóng của Việt Nam (dự báo tăng trưởng GDP đạt 6,8% vào năm 2025), nhu cầu về điện đã tăng vọt. Những thách thức chính bao gồm:

• Thiết bị đóng cắt cách điện không khí truyền thống (AIS) trong các khu vực có độ cao cao dễ bị xuống cấp do môi trường, dẫn đến giảm hiệu suất cách điện và chi phí bảo trì cao;
• Chính phủ Việt Nam thúc đẩy các dự án năng lượng tái tạo (ví dụ: năng lượng mặt trời và gió) yêu cầu thiết bị truyền tải và phân phối điện đáng tin cậy cao.

Trong bối cảnh này, Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS) — được biết đến với thiết kế nhỏ gọn, khả năng chịu đựng môi trường mạnh mẽ và đặc điểm không cần bảo dưỡng dài hạn — đã trở thành giải pháp cốt lõi để nâng cấp cơ sở hạ tầng điện ở các khu vực có độ cao cao của Việt Nam. Hiệu suất xuất sắc trong môi trường khắc nghiệt khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng để giải quyết các thách thức khu vực.

​II. Giải pháp​

1. ​Lựa chọn Thiết bị và Tối ưu hóa Kỹ thuật​
• ​Thiết kế Chống Thời tiết: ​Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​​ sử dụng cách điện khí SF6, được đánh giá từ 24-252 kV, và thích ứng với độ cao ≤3.000 mét và nhiệt độ từ -40°C đến +55°C. Thêm thiết bị bù mật độ khí để bù đắp cho sự mất mát cường độ cách điện SF6 do áp suất khí quyển thấp ở độ cao cao.
• ​Ngăn Ngấm Ẩm và Kín Khít: ​HV GIS​ tích hợp hệ thống kín nhiều lớp và thiết bị hấp thụ hơi ẩm để ngăn chặn sự xâm nhập của độ ẩm trong môi trường độ ẩm cao, đảm bảo điểm sương trong buồng khí ≤-40°C. Các lớp phủ chống ăn mòn (ví dụ: mạ kẽm) bảo vệ khỏi sương muối.
• ​Sáng tạo Vật liệu: ​Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​​ sử dụng vật liệu phun PTFE sản xuất trong nước với cường độ phá hủy ≥30 kV/mm. Khả năng chống mài mòn của chúng gần bằng với vật liệu nhập khẩu nhưng giảm chi phí 30%.
2. ​Theo dõi và Bảo dưỡng Thông minh​
• ​Theo dõi Trạng thái Thực thời: ​HV GIS​ tích hợp cảm biến nhiệt độ/độ ẩm, cảm biến áp suất và mô-đun theo dõi phóng điện cục bộ. Kết hợp với Hệ thống Định vị Beidou, truyền dữ liệu qua đám mây và cảnh báo bất thường được kích hoạt.
• ​Bảo dưỡng Dự đoán: Đối với ​thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​, học máy phân tích dữ liệu khí hậu và hỏng hóc lịch sử để tối ưu hóa chu kỳ bảo dưỡng (ví dụ: kiểm tra kín chặt trước mùa mưa), giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động không mong muốn.
3. ​Điều chỉnh Địa phương và Kiểm soát Lắp đặt​
• ​Lập kế hoạch Theo Địa hình: ​HV GIS​ triển khai sử dụng công nghệ GIS để tích hợp bản đồ độ cao độ phân giải cao của Việt Nam và dữ liệu khí tượng, mô phỏng các đặc điểm vi khí hậu (ví dụ: tốc độ gió, nguy cơ ngưng tụ) tại địa điểm lắp đặt để tối ưu hóa bố trí.
• ​An toàn và Hiệu quả trong Xây dựng: ​Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​​ lắp đặt sử dụng kỹ thuật mô-đun để rút ngắn thời gian xây dựng ở các khu vực có độ cao cao. Công nhân được trang bị thiết bị theo dõi bệnh say độ cao để đảm bảo an toàn.

​III. Thành tựu​

1. ​Tăng Cường Độ Tin cậy​
• ​HV GIS​ tỷ lệ tuân thủ cách điện cải thiện lên 99,5%. Ở độ cao trên 2.000 mét, Điện áp Chịu đựng xoay chiều (ACWV) và Điện áp Chịu đựng xung (IWV) tăng 40% so với AIS truyền thống.
• ​Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​​ tỷ lệ hỏng hóc giảm 60%, giải quyết các vấn đề như phân loại sai ruộng lúa là thảm thực vật chìm và nhận diện sai khu vực nuôi trồng thủy sản trong các sản phẩm GIS khác.
2. ​Lợi ích Kinh tế​
• ​HV GIS​ giảm diện tích chiếm dụng 70% giúp tiết kiệm chi phí đất, trong khi chu kỳ bảo dưỡng kéo dài (10 năm) giảm chi phí bảo dưỡng 50%.
• ​Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​​ hỗ trợ tích hợp lưới năng lượng tái tạo, tăng sản lượng điện mặt trời và gió hàng năm 15%.
3. ​Tác động Môi trường và Xã hội​
• ​HV GIS​ đạt tỷ lệ rò rỉ SF6 <0,1%/năm, giảm phát thải khí nhà kính phù hợp với Quy hoạch Chuyển đổi Năng lượng Quốc gia của Việt Nam.
• ​Thiết bị đóng cắt cách điện khí áp lực cao (HV GIS)​​ cung cấp nguồn điện ổn định cho các vùng cao xa xôi, cải thiện sinh kế và thúc đẩy phát triển kinh tế cân bằng giữa các vùng.