Giải pháp Nâng cao Độ tin cậy của AIS? CT trong Điều kiện Khó khăn với Độ ẩm Cao/Ô nhiễm Cao

Bối cảnh ứng dụng
Các trạm biến áp ở khu vực ven biển, công viên hóa chất và các vùng có độ ẩm mặn cao trải qua môi trường khắc nghiệt với độ ẩm không khí liên tục cao (RH > 85%) và nồng độ muối và chất ô nhiễm công nghiệp cao. Môi trường này đặt ra những thách thức lớn cho các biến áp dòng (CTs) trong thiết bị chuyển mạch AIS:

Sự suy giảm cách điện: Độ ẩm và chất ô nhiễm (muối, bụi, khí dung hóa học) bám vào và tan trên bề mặt cách điện tạo thành lớp dẫn điện, làm giảm đáng kể điện trở bề mặt và gây ra hiện tượng phóng điện bề mặt (phóng điện do ô nhiễm).
Những giọt ngưng tụ bên trong: Trong quá trình dao động nhiệt độ, độ ẩm bên trong khoang dễ dàng đạt đến mức bão hòa, hình thành những giọt nước trực tiếp đe dọa độ tin cậy lâu dài của các kết nối điện và vật liệu cách điện bên trong.
Hư hỏng do ăn mòn của các bộ phận kim loại: Các tác nhân ăn mòn như ion clorua và dioxide lưu huỳnh làm tăng tốc độ gỉ sét của vỏ kim loại và đầu nối, dẫn đến giảm tính toàn vẹn cấu trúc, giảm khả năng dẫn điện và thậm chí rủi ro gãy.

Các CT AIS thông thường có tỷ lệ hỏng hóc cao hơn nhiều trong những môi trường như vậy, làm ngắn tuổi thọ của thiết bị và đe dọa sự vận hành an toàn và ổn định của lưới điện. Giải pháp này đặc biệt nhắm vào những vấn đề này với các biện pháp nâng cao độ tin cậy.

Giải pháp chính

1. Công nghệ cách điện hợp chất chống thấm nước

Công nghệ cốt lõi: Phủ bề mặt của các cách điện bên ngoài CT và các bộ phận cách điện quan trọng bằng vật liệu Fluorinated Ethylene Propylene (FEP).
Đặc điểm chính:

Khả năng chống thấm nước tuyệt vời: Góc tiếp xúc tĩnh **>110°**. Nước tạo thành các giọt riêng biệt trên bề mặt, ngăn chặn sự lan rộng và hiệu quả chống thấm và xâm nhập.
Chống ô nhiễm bền vững: Ngay cả dưới điều kiện ô nhiễm nặng (ví dụ, môi trường mô phỏng sương muối), lớp phủ vẫn duy trì các tính chất di chuyển chống thấm nước xuất sắc, ngăn ngừa các chất ô nhiễm tạo thành một màng nước dẫn điện liên tục.
Điện trở thể tích/bề mặt cao: Sau thử nghiệm phun muối nghiêm ngặt kéo dài 480 giờ (ASTM B117 hoặc tương đương), điện trở bề mặt vẫn giữ ở mức trên 10¹² Ω, vượt xa các vật liệu cách điện epoxy hoặc sứ truyền thống, cải thiện đáng kể khả năng chống phóng điện do ô nhiễm.

Lợi ích: Giảm đáng kể rủi ro phóng điện do ô nhiễm, đảm bảo độ ổn định cách điện lâu dài trong môi trường độ ẩm cao và ô nhiễm nặng.

2. Hệ thống kiểm soát chống ngưng tụ chủ động

Công nghệ cốt lõi: Tích hợp phần tử gia nhiệt tự điều chỉnh PTC (Positive Temperature Coefficient) bên trong khoang/chamber của CT, kết hợp với cảm biến độ ẩm chính xác cao để tạo thành hệ thống kiểm soát vòng kín.
Chế độ hoạt động:

Cảm biến độ ẩm theo dõi độ ẩm tương đối (RH) của khoang theo thời gian thực.
Khi RH được phát hiện > 85% (ngưỡng có thể cấu hình), hệ thống điều khiển tự động kích hoạt phần tử gia nhiệt PTC.
Phần tử gia nhiệt hoạt động (công suất định mức ~15W), nhẹ nhàng nâng nhiệt độ không khí bên trong.
Mục tiêu điều khiển: Duy trì nhiệt độ khoang luôn > Nhiệt độ điểm sương + 5°C.

Bảo vệ chính: Điều khiển nhiệt độ chính xác đảm bảo độ ẩm tương đối bên trong luôn thấp hơn mức bão hòa (ví dụ, ngưỡng 85% RH), hoàn toàn ngăn chặn sự hình thành của những giọt nước.
Lợi ích: Loại bỏ rủi ro liên quan đến ngưng tụ, bao gồm hấp thụ độ ẩm cách điện bên trong, ăn mòn các bộ phận kim loại và chập điện.

3. Thiết kế cấu trúc chống ăn mòn

Nâng cấp vật liệu:

Vỏ chính: Sử dụng thép không gỉ 316L, cung cấp khả năng chống ăn mòn lỗ và khe hở vượt trội hơn nhiều so với thép không gỉ 304 thông thường hoặc thép cacbon trong môi trường chứa clorua (ví dụ, sương muối, không khí hóa chất).
Tăng cường bề mặt: Áp dụng lớp phủ hy sinh anode AlMg₃ (Hợp kim nhôm-magie) tại các điểm kết nối quan trọng hoặc khu vực dễ bị tổn thương. Lớp phủ này cung cấp bảo vệ cathodic chủ động, tăng cường thêm khả năng chống ăn mòn tổng thể.

Xác nhận độ tin cậy: Thiết kế cấu trúc hoàn chỉnh phải vượt qua các bài kiểm tra nghiêm ngặt theo Tiêu chuẩn Thử nghiệm Phun Muối ISO 9227 Lớp C5-H (môi trường công nghiệp và biển cực kỳ ăn mòn), thường yêu cầu hàng nghìn giờ kiểm tra. Đây là đánh giá môi trường ăn mòn quốc tế cao nhất.
Tăng cường tuổi thọ: So với thép cacbon truyền thống hoặc các phương pháp xử lý bề mặt tiêu chuẩn, tuổi thọ chống ăn mòn tổng thể của cấu trúc tăng ít nhất 3 lần.
Lợi ích: Kéo dài đáng kể tuổi thọ cấu trúc của thiết bị, chịu đựng được môi trường ăn mòn cực đoan và đảm bảo độ tin cậy lâu dài về sức mạnh cơ học và kết nối điện.

Lợi ích toàn diện

Khớp chính xác với kịch bản: Giải pháp này được thiết kế đặc biệt để giải quyết các điểm đau về độ tin cậy của CT AIS trong môi trường khắc nghiệt cực đoan, bao gồm các trạm biến áp ven biển, trạm biến áp trong công viên hóa chất, khu vực sương muối và các khu công nghiệp ô nhiễm nặng.
Tăng cường đáng kể độ tin cậy: Qua ba đổi mới công nghệ chính (cách điện chống thấm nước, chống ngưng tụ chủ động, chống ăn mòn mạnh mẽ), thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF) của thiết bị có thể được nâng lên trên 250.000 giờ (khoảng 28,5 năm).
An toàn và hiệu quả kinh tế:

Đảm bảo an ninh lưới điện: Giảm đáng kể rủi ro hỏng hóc CT do phóng điện cách điện, chập điện do ngưng tụ và ăn mòn cấu trúc, ngăn ngừa sự cố mất điện và tai nạn an toàn lớn.
Mở rộng khoảng thời gian bảo dưỡng: Giảm nhu cầu bảo dưỡng và thay thế thường xuyên do các vấn đề môi trường, giảm đáng kể chi phí chu kỳ sống (LCC).
Tăng cường lợi nhuận đầu tư (ROI): Đầu tư một lần mang lại lợi ích lâu dài, cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho việc vận hành lưới điện ổn định trong môi trường khắc nghiệt.
Giảm thiểu thiệt hại do mất điện: Tránh mất điện cục bộ do hỏng hóc CT, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể - đặc biệt là cho các khách hàng công nghiệp và dân sự quan trọng (ví dụ, tránh thiệt hại ước lượng ¥0,5-1 triệu hoặc cao hơn cho sự cố mất điện kéo dài 10 giờ điển hình).