Bài giảng chuyên đề Đường dây điện ngầm: Chương 4 - Phạm Thành Chung

Bài giảng chuyên đề Đường dây điện ngầm: Chương 4 - Phạm Thành Chung tìm hiểu về các điểm lỗi và sự cố ở cáp ngầm bao gồm: Phương pháp Murrey loop; Phương pháp đo điện cung ở cáp; Phương pháp dùng xung để kiểm tra;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

1 PHƯƠNG PHÁP MURREY LOOP (MẠCH CẦU)

Với sự trợ giúp của kiểm tra vòng lặp Murray, có thể dễ dàng xác định vị trí lỗi chạm đất và lỗi ngắn mạch trong cáp ngầm.

A Xác định vị trí lỗi chạm đất (The procedure of Earth fault test)

Trong thử nghiệm này, cáp âm thanh được sử dụng để kết nối giữa đầu thử nghiệm và đầu cuối của cáp bị lỗi chạm đất.

• AB là cáp âm thanh,

• CD cáp bị lỗi,

• Cáp bị đứt gãy tại điểm F

• Điểm cuối D của cáp được kết nối với điểm B của cáp âm thanh đầu xa qua điện trở bé.

• Hai biến trở (tức là P Q) được nối tương ứng với điểm đầu

A của cáp âm thanh và điểm

C của cáp bị chạm đất.

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

1 PHƯƠNG PHÁP MURREY LOOP (MẠCH CẦU)

A Xác định vị trí lỗi chạm đất (The procedure of Earth fault test)

Mạch cầu ( Wheatstone bridge)

R = Điện trở của vòng dây dẫn đến điểm lỗi F tính từ điểm đầu thử nghiệm A, tức là

điện trở của phần AF.

X = Cảm kháng giữa hai điểm C và F.

lưu ý rằng, P, Q, R và X là bốn nhánh của mạch cầu Wheatstone.

Khóa K1 và K2 lần lượt được đóng lại

Sau đó, biến trở P & Q thay đổi cho đến khi điện kế cho

thấy độ lệch bằng không

Ở vị trí cân bằng của cây cầu, chúng ta nhận được

Nếu r là điện trở của mỗi đoạn cáp thì R + X = 2r

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

1 PHƯƠNG PHÁP MURREY LOOP (MẠCH CẦU)

A Xác định vị trí lỗi chạm đất (The procedure of Earth fault test)

Giả sử, tổng chiều dài của cáp là l mét, do đó, điện trở trên mét sẽ là = r / l, Do đó,

chúng ta có thể dễ dàng đo điểm lỗi từ điểm bị lỗi là:

Lưu ý rằng điện trở sự cố Rf không có trong mạch cầu Vì vậy, điện trở sự cố không

ảnh hưởng đến sự cân bằng của cầu Nhưng, nếu điện trở sự cố cao, độ nhạy của

cầu sẽ giảm

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

1 PHƯƠNG PHÁP MURREY LOOP (MẠCH CẦU)

B Quy trình kiểm tra ngắn mạch (The procedure of Short circuit test)

Đây là quy trình tương tự như thử nghiệm sự cố chạm đất Đối với thử nghiệm ngắn mạch, cực ắc quy được nối với điểm O và điểm còn lại được nối với một cáp bị sự cố khác.

Gọi, R- Điện trở của vòng dây dẫn đến điểm lỗi F tính từ điểm đầu thử nghiệm A, tức là điện trở của phần AF

X- Cảm kháng giữa hai điểm C

và F.

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

1 PHƯƠNG PHÁP MURREY LOOP (MẠCH CẦU)

B Quy trình kiểm tra ngắn mạch (The procedure of Short circuit test)

Ở vị trí cân bằng của cây cầu, chúng ta nhận được:

Nếu r là điện trở của mỗi đoạn cáp thì R + X = 2r

Đặt giá trị điện trở và chiều dài vòng lặp của cáp, ta có thể dễ dàng tính toán vị trí

ngắn mạch.

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

2 PHƯƠNG PHÁP DÙNG XUNG ĐỂ KIỂM TRA

Hai hoặc nhiều ruột dẫn cách điện được kết thành một cáp phát triển điện dunggiữa các ruột dẫn

Điện trường phát triển giữa các dây dẫn song song giống như giữa các bản cựccủa tụ điện

Trong trường hợp này, các "tấm" là những sợi đồng dài và hẹp

Điện dung tăng theo chiều dài cáp, dây xoắn và sự hiện diện của tấm chắnxung quanh ruột dẫn

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

Thu thập dữ liệu về điện trở cáp

thường xảy ra bằng cách áp dụng các

xung DC, xung ngắn

Với điện dung cáp đủ cao, sẽ làm

sai lệch đáng kể xung đo và gây ra

lỗi

Hình ảnh về điện dung trở nên phức tạp hơn khi ba hoặc nhiều dây dẫn

chạy song song qua một sợi cáp, và đặc biệt nếu có một tấm chắn kim loại

xung quanh

Trong trường hợp này, điện dung giữa dây được đo và rừng đồng xung

quanh của nó có thể lớn hơn nhiều, làm nổi bật hiệu ứng được mô tả ở trên

2 PHƯƠNG PHÁP DÙNG XUNG ĐỂ KIỂM TRA

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

Ví dụ: Đối với cáp dài hơn 3m → tăng độ rộng xung (thời gian dừng) nhiều nếucần để đạt được dữ liệu hợp lý

Trong trường hợp phép đo điện trở của 64 dây dẫn riêng lẻ trong cáp đa dẫndài 1 m thường hoàn thành trong khoảng 2 giây

Thực hiện phép đo trên cách điện hiện đại có giá trị thường từ 100 MΩ trở lên ở độ dày chỉ 0,64mm.

Đo điện trở cách điện bằng Megohms (10 6

Ω) hoặc Gigaohms (10 9 Ω) và muốn tìm dòng điện rò qua lớp cách điện, tính bằng

µA, ở một điện áp xác định để tính điện trở cách điện

2 PHƯƠNG PHÁP DÙNG XUNG ĐỂ KIỂM TRA

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

2 PHƯƠNG PHÁP DÙNG XUNG ĐỂ KIỂM TRA

A time domain reflectometer (TDR)

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

3 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐiỆN DUNG CỦA CÁP

Phương pháp xác định vị trí sự cố này tốt nhất có thể được sử dụng trên cáp mà

sự cố bao gồm một mạch hở của dây pha

Vỏ cáp có điện dung khá đồng đều giữa dây pha và lớp vỏ cách điện

Bằng cách biết điện dung trên mỗi foot của cáp, có thể tính được vị trí gần đúng của sự cố kiểu hở

Nếu không xác định được điện dung trên mỗi foot, một phương pháp thay thế

bao gồm đo điện dung từ cả hai đầu của cáp bị lỗi

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

3 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐiỆN DUNG CỦA CÁP

Một tỷ lệ của hai số đọc sẽ cung cấp vị trí gần đúng miễn là cáp đồng đều trong quá trình chạy thử nghiệm

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

Khi xảy ra phóng điện bên trong cách điện của cáp

Trong 1 chu kỳ có thể xảy ra phóng điện trong bọt khí

(lỗ hổng) 5-6 lần phóng điện

Khi phóng điện có thể đo âm thanh (Sóng âm)

Nhiễu do tiếng ồn môi trường

→Đo ở tần số f >30kHz Ở tần số này tiếng ồn môi trường bị loại bỏ nhưng độ

suy giảm âm thanh trong không khí lại rất lớn

4 DÙNG MÁY THU ÂM THANH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

4 DÙNG MÁY THU ÂM THANH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ

Xung năng lượng cao được giải phóng bởi một bộ

tạo xung (SSG- Surge generator) cung cấp 1 xung

điện áp di chuyển dọc theo cáp

Tại lỗi xảy ra phóng điện bề mặt Điều này gây ra

tín hiệu âm thanh cao có thể nghe được cục bộ

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

A Phương pháp đo chỉ số hấp thụ PI

Nếu có 1 cách điện bất kỳ (MBA,cáp, sứ xuyên ĐD…)

Ý nghĩa: Các vật liệu sau nhiều năm→

các lưỡng cực mất liên kết trở thành

các ion + và – (ion hóa theo thời gian) (

)

→ Đo dòng qua điện môi so với cách điện

mẫu hoặc đo chỉ số hấp thụ PI

I1’: đo ở 1 phút

I10’ đo ở 10 phút Vật liệu càng cũ thì I1’ ∼I10’

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

A Phương pháp đo chỉ số hấp thụ PI

Nếu có 1 cách điện bất kỳ (MBA,cáp, sứ xuyên ĐD…)

Công thức tính: PI = R60/R15

Trong đó:

R60 - Giá trị Rcđ đo được sau 60 giây kể tử lúc đưa điện áp thử vào thiết bị

R15 - Giá trị Rcđ đo được sau 15 giây kể tử lúc đưa điện áp thử vào thiết bị

Tiêu chuẩn đánh giá của PI ở 20°C là 1,3

PI < 1,3 - Cách điện ẩm

PI > 1,3 - Cách điện khôNếu PI>2.5 → vật liệu vẫn tốt

(mới PI càng lớn, cũ thì PI càng bé)

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

B Phương pháp đo điện trở cách điện

- Gián tiếp :

Dùng vônmét và ampemét một chiều đo dòng điện rò ở các điện áp tiêu

chuẩn 500 V,1000 V, 2500 V, 5000 V

Rcđ = Uđ/Irò (MΩ)

Uđ : Điện áp một chiều đặt vào cách điện

Irò :Dòng điện rò đo được

- Phương pháp trực tiếp :

Dùng Mêgaômét chuyên dùng có điện áp trên các cực đo :

500V,1000V,2500V,5000V

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

B Phương pháp đo điện trở cách điện

- Phương pháp trực tiếp :

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

C Tổn hao điện môi (Dielectric Loss)

Tổn thất điện môi là phần năng lượng tản ra trong điện môi trên 1 đơn vị thời gian làm cho điện môi nóng lên khi có điện trường tác động

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

C Tổn hao điện môi (Dielectric Loss)

Cách đo tổn hao điện môi sử dụng cầu Schering

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

C Đo tổn hao điện môi sử dụng mạch cầu Schering

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

C Đo tổn hao điện môi sử dụng mạch cầu Schering

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

o Nếu δVa> Upđbk → pđ trong b.khí

→ đ/áp thực tế ( ) tăng đến lúc pđ

→ Cc bị nối tắt → δVa giảm dần về 0

o Nếu δVa <Utắt → tính cách điện trong

b.khí phục hồi → δVa tăng theo U nguồn

o Q.Trình cứ thế tiếp diễn → 1 c.kỳ có vài

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

IV TÌM KI ẾM ĐIỂM LỖI, SỰ CỐ Ở CÁP NGẦM

5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, XÁC ĐỊNH PHÁ HỦY CÁCH ĐIỆN

V Insulation BIL (Basic Lightning Impluse Insulation Level)

Core

Sheath

Mức BIL là cường độ chịu đựng của cách điện khô tính bằng kV dưới tác dụng

của xung quá điện áp khí quyển

ra bên trong cáp CV là chưa chính xác?

(1) Điện áp đánh thủng giảm.

(2) Để tránh hiện tượng water tree bên trong cáp, người ta tạo ra một liên

kết “cầu”bên trong chất cách điện để làm giảm tạp chất và hàm lượng

nước.

(3) Có một phương pháp phát hiện ra hiện tượng water tree bằng cách

kiểm tra phần điện một chiều trong khi thí nghiệm dòng xoay chiều.

(4) Ngay cả khi không có nguồn điện, hiện tượng water tree vẫn xảy ra

nếu nước thấm vào trong cáp.

(5) Bowtie là một loại hiện tượng water tree.

CV: là viết tắt của từ “continuous vulcanisation” lưu hóa liên tục”

Được sử dụng phổ biến nhất để cách điện dây và tạo thành vỏ bọc bên ngoài của cáp.

Lưu hóa cao su: Là kỹ thuật làm tăng độ cứng của cao su bằng cách gia nhiệt và cho cao

su kết hợp với lưu huỳnh.

Water tree

(4) Cáp CV có hằng số điện môi lớn hơn.

(5) Các loại cáp như CV thường được bọc một lớp kim loại để ngăn ngừa

hiện tượng water tree.

Tỉ số của điện dung tụ điện sau và trước khi đặt vật

liệu điện môi vào chính là hằng số điện môi tương

đối εr của vật liệu cách điện

chính xác?

(1) Trong chất cách điện có chứa các liên kết cầu Polyetylen

(2) Cáp CVT bao gồm ba lõi đơn được bọc bên trong một lớp vỏ

tròn và bên ngoài được phủ một lớp nhựa Vinyl

(3)Khả năng chịu nhiệt tốt

(4) Khả năng kháng hóa chất tốt

(5)Vì nhẹ nên khả năng thao tác đơn giản

Vinyl không phải là một chất tự nhiên mà là

một vật liệu nhân tạo tổng hợp Nó là một loại

nhựa được làm từ ethylene (được tìm thấy

trong dầu thô) và clo (được tìm thấy trong

muối thông thường) Khi được xử lý, cả hai

chất được kết hợp để tạo thành nhựa Polyvinyl

Clorua (PVC), hoặc như thường được gọi là

-CVT

Câu 4 Mô tả liên quan đến cáp CV nào sau đây là chưa chính xác?

(1) Cáp CV vì không cần dầu bôi trơn nên việc bảo trì dễ dàng.

(2) Cáp CV ba lõi khi thao tác kết nối khó hơn cáp CVT.

(3) Nhựa Vinyl clorua được sử dụng làm chất cách điện cho cáp CV.

(4) Cáp CV có nhiệt độ tối đa cho phép cao hơn cáp OF.

(5) Cáp CV có hằng số điện môi tương đối của chất cách điện thấp

hơn so với OF.

song song Khi đặt dòng điện xoay chiều vào các dây dẫn này, sẽ

tạo ra lực (ア) nếu chiều dòng điện ngược nhau và lực (イ) tác

dụng nếu chiều dòng điện giống nhau Vì dòng điện trong dây dẫn

không cân bằng nên mật độ dòng điện là (ウ) Do đó, điện trở của

dây dẫn là (エ) Hiện tượng như vậy được gọi là hiệu ứng(…)

Câu 6 Khi chất cách điện của cáp 6.6 kV có liên kết cầu

Poly-etylen , nếu sử dụng ba cáp một lõi với nhau thì (ア) sẽ nhỏ hơn

cáp(イ) ba lõi, do đó có thể tăng dung lượng(ウ).Ngoài ra, nó có

thể dễ dàng (エ) và xử lý đầu cuối dễ dàng

tiếp, phương pháp đường ống (管路式), phương pháp rãnh ngầm (暗きょ) Mô tả nào sau đây là chưa chính xác khi nói đến các đặc trưng của từng loại phương pháp đó

(1) Chi phí xây dựng của phương pháp chôn trực tiếp thấp hơn so với các loại phương pháp khác và thời gian xây dựng cũng ngắn hơn

(2) Phương pháp đường ống có khả năng xảy rasự cố cáp ít hơn phương pháp chôn trực tiếp và thuận tiện cho việc thêm hayloại bỏ số lượng cáp

(3) So với các phương pháp khác, kiểu đường ống có khả năng tản nhiệt tốt hơn và ít bị hạn chế về lượng điện năng truyền tải ngay cả khi số lượng cáp tăng lên

(4) So với các phương pháp khác, kiểu rãnh ngầm có chi phí xây dựng cao và thời gian thi công dài nhất

(5) So với các phương pháp khác, kiểu rãnh ngầm dễ bảo trì và kiểm tra cáp hơn, thích hợp khi đi nhiều đường dây cáp với nhau

gồm kiểu (ア),(イ) và (ウ), trong đó kiểu (ア) được sử dụng cho

phần đường dây chính và các bộ phận đường dây có số lượng hàng

chôn ít Ngoài ra, loại (イ) được sử dụng ở những nơi có số lượng

đường dây cáp nhiều, chẳng hạn như các đường dây kéo từ trạm

biến áp

Câu 9 Mô tả liên quan đến các hệ số đường dây trong truyền tải

điện ngầm nào sau đây là chưa chính xác?

(1) Giống như trong trường hợp đường dây truyền tải điện trên

không, thường thì cần xem xét đến điện trở, độ tự cảm và điện

dung của dây dẫn

(2) Giá trị điện hiệu dụng của dây dẫn trong trường hợp điện xoay

nhiều sẽ bé hơn so với dòng điện một chiều, do hiệu ứng tiếp

xúc gần và hiệu ứng bề mặt

(3) Điện trở dây dẫn sẽ tăng khi nhiệt độ tăng

(4) Độ tự cảm bé hơn so với đường dây truyền tải điện trên không

(5) Điện dung lớn hơn đáng kể so với đường dây truyền tải điện

trên không

Câu 10 Các mô tả sau liên quan đến dòng điện, điện áp và tổn thất

lớp vỏ sinh ra trong cáp dùng trong truyền tải điện ngầm, mô tả nào

là chưa chính xác?

(1)Phương pháp Cross bond thường được sử dụng với mục đích

giảm điện áp và tổn thất lớp vỏ

(2) Tổn thất lớp vỏ bao gồm tổn thất lớp vỏ của đường dây khi có

dòng điện chạy trong mạch và tổn thất dòng điện xoáy sinh ra

trong lớp vỏ kim loại

(3) Nếu sử dụng cáp ba lõi cho mạch điện ba pha, vì dây dẫn của

các pha ở gần nhau nên sẽ tạo ra một điện áp lớp vỏ lớn

(4) Nếu dòng điện truyền tải tăng thì tổn thất lớp vỏ cũng tăng

theo

(5)Khi kết nối hệ thống của đường dây truyền tải trên cao với hệ

thống truyền tải ngầm, nếu sét đánh vào hệ thống truyền tải trên

cao và truyền xuống hệ thống ngầm, thì bên trong lớp vỏ kim

Câu 11 Các mô tả sau liên quan đến tổn thất phát sinh trên loại cáp điện lực được dùng trong

hệ thống truyền tải điện xoay chiều dưới đất Phát biểu nào là chưa chính xác?

(1) Dòng điện cho phép của cáp điện lực, là dòng điện có giá trị sao cho nhiệt độ của dây dẫn không vượt quá nhiệt độ cao nhất cho phép của chất cách điện Dòng điện đó đượcquyết định dựa trên các yếu tố như nhiệt độ, nhiệt điện trở của môi trường xung quanh dây cáp hay lượng nhiệt gây nên tổn thất bên trong đường dây cáp.

(2)Phân bố dòng điện bên trong dây cáp khi có dòng xoay chiều đi qua sẽ không đồng đều, do hiệu ứng tiếp xúc gần và hiệu ứng bề mặt Vì vậy, cần phải xem xét rằng tổn thất điện trở của dây cáp khi có dòng xoay chiều đi qua, sẽ tăng lên so với tổn thất của dây cáp khi dòng một

chiều đi qua.

(3)Ở bên trong dây cáp có dòng điện xoay chiều đi qua, thì thành phần dòng điện cùng pha với điện áp thì sẽ sinh ra tổn thất chất điện môi, so với việc dòng điện đó chảy qua chất cách điện của dây cáp Vì tổn thất chất điện môi này tăng theo tỷ lệ của tích giữa tanδ và hằng số điện môi chất cách điện, nên dây cápphải dùng các chất cách điện có hằng số điện môi và tanδ bé.

(4)Tổn thất lớp vỏ bao gồm tổn thất quá dòng phát sinh do dòng điện lớn đi qua bên trong lớp

vỏ kim loại và tổn thất bên ngoài sinh ra do dòng điện chạy dọc lớp vỏ kim loại của dây cáp

Phương pháp Cross bond được sử dụng nhằm làm giảm tổn thất vỏ bọc, việc sử dụng các vật