Các Vấn đề và Biện pháp khắc phục cho Kết nối Dây dẫn của Máy phân phối Nhánh chung 10kV SF₆ cách điện khí (Kiểu Châu Âu)

Các Vấn đề và Biện pháp khắc phục cho Ổ cắm vòng chung SF₆ 10kV (Kiểu châu Âu) Kết nối Dây cáp​

Với việc sử dụng rộng rãi các đường dây cáp trong mạng phân phối đô thị, Ổ cắm vòng chung SF₆ 10kV (kiểu châu Âu) được áp dụng rộng rãi như các nút mạng do đặc tính cách điện toàn phần, đóng kín hoàn toàn, không cần bảo dưỡng, kích thước nhỏ gọn và lắp đặt linh hoạt. Các ổ cắm vòng chung SF₆ kiểu châu Âu này phù hợp với các khu vực ven biển có môi trường ẩm ướt, sương muối và mang lại độ tin cậy vận hành cao.

Các sự cố vận hành gần đây của ổ cắm vòng chung cho thấy hầu hết các vấn đề đều xuất phát từ các điểm kết nối giữa các đầu cắm ổ cắm vòng chung và dây cáp 10kV. Điều này đặc biệt đúng đối với các ổ cắm vòng chung trong nhà và ngoài trời xử lý dòng điện lớn và dây cáp tiết diện lớn. Khi xảy ra sự cố, toàn bộ ổ cắm vòng chung cần phải ngừng điện và thay thế, và đầu nối T-body của dây cáp phải được lắp đặt lại. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy cung cấp điện và gây tổn thất kinh tế lớn.

Kết nối giữa đầu cắm ổ cắm vòng chung và dây cáp 10kV là điểm yếu vận hành quan trọng. Bài viết này phân tích các vấn đề hiện tại và đề xuất các biện pháp khắc phục.

​1. Vấn đề với Ổ cắm vòng chung chung và Kết nối Dây cáp ba lõi​

Hiện nay, Ổ cắm vòng chung SF₆ 10kV (kiểu châu Âu) và các đầu nối T-body dây cáp liên quan chủ yếu là các thương hiệu châu Âu. Chúng chủ yếu được thiết kế cho dây cáp đơn lõi, dễ dàng hơn để cố định và lắp đặt, không tạo lực xoắn lên các đầu cắm, đảm bảo tiếp xúc tốt giữa đầu cuối và đầu cắm, và giảm khả năng xảy ra sự cố nhiệt. Ngược lại, việc lắp đặt dây cáp ba lõi phức tạp hơn nhiều, dẫn đến một số vấn đề không xuất hiện trong các lắp đặt đơn lõi:

1. ​Điểm cố định dây cáp ba lõi là vỏ bọc bên ngoài:​​ Các pha riêng lẻ không thể được cố định độc lập. Ngay cả sau khi kết nối, trọng lượng của dây cáp hoặc lực ngoại vi có thể truyền lực xoắn lên các phần đầu cắm.
2. ​Điều chỉnh thứ tự pha đòi hỏi lực xoắn:​​ Trong quá trình lắp đặt dây cáp ba lõi, việc điều chỉnh thứ tự pha thường đòi hỏi phải áp dụng lực xoắn trước khi cố định. Sau khi lắp đặt, ứng suất nội bộ từ việc xoắn dần dần giải phóng, tạo ra lực xoắn hồi phục tác động lên các đầu cắm.
3. ​Chiều cao khoang dây cáp hạn chế:​​ Chiều cao khoang dây cáp nhỏ gọn của ổ cắm vòng chung (được thiết kế cho dây cáp đơn lõi) hạn chế chiều dài sẵn có của mỗi lõi dây cáp riêng lẻ.
4. ​Điều chỉnh hạn chế sau khi kết thúc:​​ Một khi đầu cuối dây cáp được ép, chiều dài lắp đặt được cố định. Với chiều dài lõi ngắn hơn (do hạn chế về không gian) và khó uốn cong, việc đẩy, kéo hoặc dùng lực đòn bẩy để đưa đầu nối T-body vào vị trí thường yêu cầu áp dụng lực quá mức. Điều này có nguy cơ làm hỏng các đầu cắm hoặc gây ra tiếp xúc kém.

​2. Biện pháp khắc phục​

Để giải quyết các vấn đề trên, các biện pháp khắc phục có thể được thực hiện liên quan đến chính ổ cắm vòng chung, các đầu nối T-body, thực hành lắp đặt và nền móng dân sự của ổ cắm vòng chung.

​2.1 Ổ cắm vòng chung (RMU)​​

2.1.1 ​Tăng Đủ Chiều Cao Khoang Dây Cáp:​​
Khoang dây cáp của ổ cắm vòng chung SF₆ chung thường nhỏ (khoảng H: 600mm, W: 350mm). Điều này phù hợp với dây cáp đơn lõi nhưng khiến việc lắp đặt các đầu nối T-body, đặc biệt là trên dây cáp tiết diện lớn (240mm² hoặc 300mm²), rất khó khăn cho dây cáp ba lõi. Phần tách ba của đầu nối T-body cũng cần không gian, chỉ còn khoảng ~400mm cho các lõi dây cáp. Lõi tiết diện lớn cứng và kết hợp với các hạn chế về địa điểm, việc đặt chính xác đầu nối T-body là khó khăn.

• ​Giải pháp:​​ Mặc dù ổ cắm vòng chung chung đã được chuẩn hóa, chiều cao lắp đặt có thể được tăng bằng cách sử dụng đế mở rộng. Nâng chiều cao khoang lên ~800mm và đảm bảo khoảng cách thẳng đứng từ kẹp dây cáp đến tâm điểm đầu cắm HV là ≥750mm cho phép chiều dài lõi khoảng ~600mm. Điều này giúp lắp đặt chính xác đầu nối T-body. Cơ bản, đế mở rộng kéo dài các lõi đơn pha sau khi tách dây cáp ba lõi, cho phép kết nối tương tự như dây cáp đơn lõi.
• ​Lợi ích:​​ (1) Giảm đáng kể lực xoắn trên các đầu cắm; (2) Tăng dung sai lắp đặt, giảm nhu cầu sử dụng lực; giảm rủi ro rò rỉ khí; (3) Giúp định vị chính xác các đầu cuối và stress cone.

2.1.2 ​Xem xét Điện dẫn của Đầu cắm Trong Việc Chọn Ổ cắm vòng chung:​​
Các ổ cắm vòng chung tiêu chuẩn 630A thường có đầu cắm kiểu vít với đường kính ống đồng bên ngoài là 25mm và lỗ ren bên trong cho bulông M16 (diện tích dẫn ~289,6mm²). Diện tích tiếp xúc thực tế thường nhỏ hơn do độ dung sai khớp. Khi sử dụng bulông thép không gỉ (do đồng mềm), dẫn điện chỉ dựa trên tiếp xúc cuối. Bên trong lớp cách điện kín, tản nhiệt kém. Nếu tiếp xúc giữa đầu cuối và đầu cắm kém dưới dòng điện lớn (>400A), sẽ xảy ra sự cố nhiệt.

• ​Giải pháp:​​ Đối với các ổ cắm vòng chung sử dụng dây cáp 240mm² hoặc 300mm² chạy >400A, chọn các mẫu có đầu cắm được đánh giá 800A (ống đồng Ø 32mm) để giảm rủi ro sự cố nhiệt.

2.1.3 ​Nâng cao Giám sát Nhiệt Độ Đầu cắm Ổ cắm vòng chung:​​
Ổ cắm vòng chung kín không thể mở để kiểm tra. Thermography hồng ngoại tiêu chuẩn không thể đo nhiệt độ tại các mối nối. Thêm các cổng kiểm tra làm giảm xếp hạng IP.

• ​Giải pháp:​​
• Kiểm tra định kỳ: Cảm nhận nhiệt độ của bảng mặt trước khoang dây cáp bằng tay để phát hiện quá nhiệt của T-body.
• Các đơn vị quan trọng: Định kỳ ngắt điện sau khi hoạt động dòng điện lớn ban đầu để kiểm tra các mối nối có dấu hiệu quá nhiệt.
• ​Thực hành tốt nhất (Công nghệ):​​ Lắp đặt cảm biến nhiệt trực tiếp trên các đầu cắm ổ cắm vòng chung hoặc các đầu nối T-body để theo dõi nhiệt độ thời gian thực.

​2.2 Đầu nối T-body Dây cáp​

2.2.1 ​Đảm bảo Chất lượng Của Các Thành Phần Dẫn Điện:​​
Việc chuyển sang sử dụng bulông thép không gỉ làm cho dẫn điện phụ thuộc hoàn toàn vào tiếp xúc cuối, tăng yêu cầu về cấu trúc/vật liệu của đầu cuối. Các vấn đề phổ biến được tìm thấy:

Diện tích tiếp xúc của đầu cuối quá hẹp/lỗ quá lớn → giảm diện tích tiếp xúc.

Chất lượng vật liệu đầu cuối kém, mạ không đều.

Sai lệch giữa lỗ đầu cuối và bulông hai đầu → đầu cuối không thể tiếp xúc chính xác với đầu cắm → dẫn điện chỉ qua bulông.

Mặt đệm đồng quá mỏng/quá nhỏ → không đảm bảo tiếp xúc song song giữa đầu cuối và đầu cắm.

Tất cả đều dẫn đến giảm khả năng dẫn dòng và rủi ro sự cố nhiệt.

• ​Giải pháp:​​ Chỉ rõ các thành phần dẫn điện của đầu nối T-body:
• Độ rộng bề mặt tiếp xúc của đầu cuối: 25mm hoặc 32mm (phù hợp với diện tích dẫn của đầu cắm).
• Vật liệu đầu cuối: Đồng T2 (>99,9% Cu, điện phân, đúc, nung mềm). Mạ thiếc hoặc bạc.
• Mặt đệm: Bề mặt lớn, ≥3mm dày để đảm bảo tiếp xúc áp lực tốt.

2.2.2 ​Chọn Đầu nối T-body Chất liệu Mềm để Dễ Lắp đặt:​​
Các T-body làm từ EPDM hoặc nhựa/rubber cứng là cứng/brittle, khó điều chỉnh trong quá trình lắp đặt (đặc biệt là lõi lớn/stress cone/cách điện), và khó xác minh vị trí. Độ đàn hồi/radius lực kém có nguy cơ tách rời giao diện và theo dõi lâu dài.

• ​Giải pháp:​​ Chọn đầu nối T-body làm từ cao su silicone cho ổ cắm vòng chung chung. Lợi ích: Mềm, đàn hồi → dễ điều chỉnh vị trí; Lực radius và độ đồng đều tốt → niêm phong tốt, ngăn chặn theo dõi; Có đủ cường độ cơ học cho các khoang ổ cắm vòng chung.

​2.3 Thực hành Lắp đặt Trên Công trường​

2.3.1 ​Đảm bảo Điểm Nhập Dây Cáp:​​
Đảm bảo dây cáp ba lõi đi vào ổ cắm vòng chung ngay dưới các đầu cắm HV bằng cách sử dụng kẹp dây cáp. Tránh nghiêng hoặc nhập dây cáp không được hỗ trợ. Dây cáp không được cố định sẽ tạo ra lực xoắn/kéo, có thể làm hỏng đầu cắm/vòng đệm → rò rỉ SF₆, nứt đầu cắm, sự cố HV.

• Đặt các lõi thẳng đứng và đối xứng; giảm thiểu xoắn.
• Đặt găng tay nhánh và kẹp dây cáp càng thấp càng tốt (≥750mm khoảng cách thẳng đứng từ đầu cắm).
• ​Quy trình công trường:​​ Sau khi kéo dây cáp qua nền móng vào khoang, cắt bỏ bất kỳ đầu dây cáp bị hỏng nào. Xác minh thứ tự pha. Đưa góc nhập dây cáp sao cho các lõi thẳng hướng tới các đầu cắm. Nếu góc quá lớn, rút dây cáp trở lại hố/tổng, điều chỉnh góc, sau đó đưa vào và kẹp chặt. ​Đóng cố định kép:​​ Khi có thể, thêm điểm kẹp thứ hai (ví dụ: dầm cố định trong hố dây cáp bên dưới) để cố định vỏ bọc bên ngoài thêm.

2.3.2 ​Tách Pha và Chuẩn bị Dây Cáp:​​

1. Cố định găng tay nhánh dây cáp bằng kẹp trước khi cắt ngắn các lõi.
2. Đưa pha B vào đầu cắm B.
3. Nhẹ nhàng uốn pha A/C ra ngoài ở gốc trước khi căn thẳng chúng với các đầu cắm của chúng.
4. Đặt bu lông kết thúc vào đầu cắm, treo đầu cuối lỏng lẻo lên nó.
5. Cắt ngắn các đầu lõi đến độ dài chính xác sau khi xác minh căn thẳng.

• ​Quan trọng:​​ ​Cố định dây cáp trước khi cắt ngắn cuối cùng.​​ Không làm như vậy sẽ dẫn đến chiều dài lõi không đồng đều → căng thẳng đầu cắm và tiếp xúc kém.
• ​Quy trình Bóc/Tẩy:​​
• Theo dõi chính xác kích thước bóc của nhà sản xuất T-body.
• Tránh làm hỏng các lớp bên trong khi bóc các lớp bên ngoài.
• Tuyệt đối tránh các vết xước dọc trên cách điện lõi → ngăn chặn theo dõi nội bộ.
• Sử dụng giấy lau do nhà sản xuất cung cấp. Tránh các dung môi khác như cồn công nghiệp.
• Sử dụng chất bôi trơn dựa trên polyfluoroether (tương thích với cao su silicone). Tránh mỡ silicone → hoà tan lẫn nhau → khô giao diện → rủi ro theo dõi.

2.3.3 ​Lắp đặt Stress Cone:​​

• Đảm bảo stress cone phù hợp với kích thước dây cáp → canh chỉnh chính xác. Quá chặt: khó lắp đặt, có nguy cơ nứt. Quá lỏng: niêm phong kém, có nguy cơ phóng điện bề mặt.
• Đặt theo hướng dẫn của nhà sản xuất T-body (vị trí tương đối so với cách điện và lõi dây cáp ảnh hưởng đến kiểm soát stress và niêm phong). Độ dung sai tối thiểu.
• Nếu có thể, đặt stress cone trên phần thẳng đứng của dây cáp → đảm bảo niêm phong tốt nhất.
• Tránh các vật sắc nhọn làm xước bề mặt cao su silicone.
• Áp dụng lớp phủ chất bôi trơn tương thích đều trên các bề mặt canh chỉnh.

2.3.4 ​Đảm bảo Diện tích Tiếp xúc Dẫn Điện Đủ:​​
Kết nối dẫn điện bên trong ống cách điện không nhìn thấy/khó kiểm tra. Phải đảm bảo:

• Bề mặt đầu cuối song song với bề mặt dẫn điện của đầu cắm → giảm thiểu căng thẳng trên đầu cắm.
• ​Tiếp xúc tốt​ để ngăn chặn sự nóng lên.
• ​Ép đầu cuối:​​ Ép đầu cuối vào lõi theo quy trình. Đảm bảo hướng bề mặt đầu cuối song song với mặt phẳng đầu cắm. Sau khi các khuôn ép đóng hoàn toàn, giữ áp lực trong 10-15 giây. Làm sạch các bề mặt. Làm sạch đầu cuối và cách điện lõi.
• ​Kết nối:​​ Đặt đầu cuối lên bulông, đẩy T-body vào đầu cắm → đảm bảo tiếp xúc song song giữa đầu cuối và đầu cắm trước khi siết chặt.

2.3.5 ​Đảm bảo Đất đáng Tin cậy:​​
Các đầu nối T-body được bảo vệ phải được nối đất đúng cách bằng các vòng/nhóm dây nối đất chuyên dụng kết nối với lưới nối đất của ổ cắm vòng chung. Rủi ro nếu không: Tích tụ tĩnh điện trên bề mặt → nguy cơ giật.

Phóng điện bề mặt đến đất gần → ăn mòn điện của vật liệu.

​2.4 Yêu cầu cho Nền móng Dân sự của Ổ cắm vòng chung​

• Nền ổ cắm vòng chung thường cao 300-500mm so với mặt đất.
• ​Độ sâu hố dây cáp dưới nền nên ≥800mm; cố gắng đạt 1000mm nếu điều kiện công trường cho phép.
• ​Mục đích:​​ Cung cấp bán kính uốn đủ cho dây cáp đi vào (đặc biệt là tiết diện lớn), cho phép đi vào gần như thẳng đứng → giảm căng thẳng trên dây cáp và kết nối.