Thách thức về An toàn và Biện pháp Đối phó cho Cột điện và Chuỗi Cách điện trong Mưa và Tuyết

01 Cơ chế an toàn của tháp truyền tải điện áp cao

**▍ Nguy cơ điện giật và biện pháp cách điện**

Các tháp truyền tải điện áp cao đứng vững qua mưa gió, đảm nhiệm nhiệm vụ quan trọng là truyền tải điện năng, mang theo cảnh báo "Điện áp cao - Nguy hiểm." Điều này tự nhiên đặt ra câu hỏi: nếu bạn chạm vào những tháp này, liệu bạn có thực sự bị điện giật không? Đặc biệt trong điều kiện thời tiết bất lợi như mưa hoặc tuyết, điều gì sẽ xảy ra?

Thực tế, chúng ta có thể bắt đầu với hiện tượng "tháp truyền tải điện áp cao" để tìm hiểu về các cơ chế an toàn đằng sau chúng. Các đường dây điện áp cao sử dụng dây dẫn trần, và sự kết hợp giữa cấu trúc hỗ trợ (tháp/cột) và chuỗi cách điện cách ly nguy cơ điện giật, đảm bảo an toàn. Như đã thảo luận trước đó, các đường dây điện áp cao thường truyền tải điện năng bằng dây dẫn trần. Là dây dẫn có điện, chúng thực sự mang nguy cơ điện giật. Để đảm bảo an toàn, phương pháp kết hợp sử dụng cấu trúc hỗ trợ và chuỗi cách điện được áp dụng. Tháp nâng dây dẫn lên cao khỏi mặt đất, trong khi chuỗi cách điện cung cấp cách điện hiệu quả giữa dây dẫn và tháp kim loại, do đó cách ly nguy cơ điện giật tiềm ẩn.

**▍ Tác động của mưa và tuyết**

Tuy nhiên, khi đối mặt với mưa hoặc tuyết, tình hình thay đổi. Tại thời điểm này, chúng ta phải xem xét rằng mưa hoặc tuyết có thể làm suy giảm hiệu suất cách điện của chuỗi cách điện, có thể tạo thành các đường dẫn điện và tăng nguy cơ. Trong quá trình hoạt động ngoài trời lâu dài, chuỗi cách điện không thể tránh khỏi việc tích tụ các chất ô nhiễm khác nhau. Dưới tác dụng làm ẩm của mưa, các chất ô nhiễm này có thể dần dần tạo thành các đường dẫn điện. Một khi đường dẫn cách điện bị phá vỡ (flashover), tháp có thể trở nên có điện, tạo ra nguy cơ an toàn. Để giảm thiểu rủi ro này, các nhà thiết kế cẩn thận cấu hình chuỗi cách điện trên tháp để giảm thiểu việc hình thành các đường dẫn mưa và chất ô nhiễm.

02 Thiết kế cách điện và thách thức

**▍ Thiết kế cách điện và rủi ro**

Dù có thiết kế chuỗi cách điện chính xác, như được chỉ ra bởi đường màu đỏ trong hình trên, việc hình thành một đường dẫn điện liên tục không hề dễ dàng – nó đòi hỏi hình học phức tạp và vị trí chính xác. Tuy nhiên, điều này vẫn chưa đủ. Ngay cả với kỹ năng điều khiển, cuối cùng, dưới điều kiện thời tiết khắc nghiệt, băng hoặc tuyết có thể nối mạch cách điện, làm suy giảm đáng kể hiệu suất cách điện. Điều này đặc biệt đúng trong thời kỳ tan băng hoặc mưa đóng băng. Bởi vì trong quá trình hình thành một đường dẫn điện liên tục, sự thiếu hụt hoặc gián đoạn của bất kỳ phần nào cũng có thể khiến toàn bộ đường dẫn thất bại. Hãy tưởng tượng một mùa đông lạnh giá khi một lớp băng và tuyết dày bao phủ chuỗi cách điện. Bạn có lo lắng rằng chính băng/tuyết có thể dẫn điện không? Khả năng này tồn tại. Trong trường hợp đóng băng nặng (đóng băng dày), băng nối qua bề mặt chuỗi cách điện có thể gây chập mạch, làm giảm đáng kể cường độ điện. Đặc biệt trong thời kỳ tan băng hoặc mưa đóng băng, màng nước hình thành trên bề mặt cách điện có thể dẫn đến flashover, đe dọa tính toàn vẹn của đường dẫn điện (và gây hỏng).

**▍ Chiến lược phòng ngừa**

Để ngăn chặn flashover do băng, hai chiến lược thiết kế chuỗi cách điện chính thường được áp dụng, nhằm mục đích phá vỡ sự hình thành băng liên tục:

1. Cấu hình chuỗi "V": Sắp xếp chuỗi cách điện theo hình "V" làm giảm đáng kể độ nghiêng thẳng đứng. Thiết kế nghiêng này không chỉ làm khó cho việc hình thành băng liên tục, do đó hiệu quả trong việc ngăn chặn băng nối, mà còn tăng cường khả năng tự làm sạch của chuỗi. Gió và trọng lực có khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm nhẹ hoặc các tích tụ nhỏ hơn.

Sử dụng cấu hình "V" và xen kẽ kích thước đĩa ("Chiến lược xen kẽ") để tăng cường khả năng chống băng, mặc dù có thể xảy ra sự cố trong các trường hợp cực đoan

1. Xen kẽ kích thước đĩa ("Chiến lược xen kẽ"): Đĩa cách điện đường kính lớn hoặc gờ đường kính lớn được đưa vào ở các khoảng cách cụ thể trong chuỗi. Các bề mặt lớn này hiệu quả trong việc hướng dẫn nước tan chảy đi trong thời kỳ tan băng, tạo ra các điểm đứt gãy trong hồ sơ băng và ngăn chặn việc hình thành cầu băng liên tục hoặc đường dẫn nước dẫn điện dọc theo toàn bộ chuỗi. Chiến lược này tăng cường đáng kể khả năng chống băng của chuỗi cách điện, chủ động ngăn chặn flashover trước khi chúng xảy ra.

Tuy nhiên, trong các sự kiện đóng băng cực đoan khi chuỗi cách điện hoàn toàn bị bao bọc, việc chỉ dựa vào chiến lược xen kẽ đĩa có thể không đủ để giải quyết vấn đề hoàn toàn. Có thể cần thêm các biện pháp như làm tan băng.