Phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của cáp ngầm và khí cụ điện 22kv tại công ty điện lực an phú đông dựa trên dữ liệu kết quả đo phóng điện cục bộ

Mục tiêu chính của luận văn này ứng dụng các phương pháp đo phóng điện cục bộ trong chẩn đoán tình trạng cáp ngầm trung thế và vật tư thiết bị trên lưới điện phân phối 22kV tại Công ty Đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN XUÂN NHẬT

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG VẬN HÀNH CỦA CÁP NGẦM VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN 22kV TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC AN PHÚ ĐÔNG DỰA TRÊN DỮ LIỆU

KẾT QUẢ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ

ANALYZING, EVALUATING THE OPERATION STATE

OF CABLES AND 22KV ELECTRIC TOOLS AT AN PHU DONG POWER COMPANY FROM THE RESULTS OF

PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENT

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số : 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 8/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Quốc Việt

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Ngọc Phúc Diễm

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Huỳnh Văn Vạn

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 31 tháng 8 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Cô PGS.TS Phan Thị Thanh Bình: Chủ tịch hội đồng………

2 Thầy TS Nguyễn Nhật Nam: Thư ký ………

3 Cô TS Nguyễn Ngọc Phúc Diễm: Phản biện 1 ………

4 Thầy TS Huỳnh Văn Vạn: Phản biện 2 ………

5 Thầy PGS TS Vũ Phan Tú: Ủy viên………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản

lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Xuân Nhật MSHV: 1670815

Ngày, tháng, năm sinh: 08/01/1984 Nơi sinh: Quảng Trị

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202

1- TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của cáp ngầm và khí

cụ điện 22kV tại Công ty Điện lực An Phú Đông dựa trên kết quả đo phóng điện cục bộ

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Nghiên cứu nguyên lý phóng điện cục bộ bên trong và phóng điện bề mặt

- Nghiên cứu và tìm hiểu về các phương pháp đo phóng điện cục bộ trên vật tư thiết bị đang áp dụng

- Phân tích và đánh giá về tình trạng phóng điện cục bộ của các vật tư, thiết

bị để có biện pháp xử lý kịp thời nhằm ngăn ngừa xảy ra sự cố

- Xây dựng chương trình quản lý, theo dõi tình trạng cách điện của vật tư, thiết bị dựa trên kết quả đo phóng điện cục bộ

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 06/3/2019

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 15/8/2019

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Huỳnh Quốc Việt

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

Tp HCM, ngày tháng năm 2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký)

TS Huỳnh Quốc Việt

TRƯỞNG KHOA….………

(Họ tên và chữ ký)

Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ rất nhiệt tình của các Thầy, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè và Đồng nghiệp Thông qua luận văn này, tôi xin gửi lời cảm

ơn chân thành đến:

o Thầy hướng dẫn: TS Huỳnh Quốc Việt, người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp kiến thức, phương pháp nghiên cứu, hỗ trợ, giúp đỡ tôi thực hiện hoàn thành đề tài này

o Tập thể các Thầy, Cô giáo trường đại học Bách Khoa TPHCM đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

o Lãnh đạo Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, Công ty Điện lực An Phú Đông, Gia đình, Bạn bè và Đồng nghiệp đã động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian và cung cấp số liệu để tôi có thể hoàn thành luận văn

Một lần nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Quý Thầy, Cô, Gia đình, Bạn bè và Đồng nghiệp Chúc mọi người luôn vui vẻ và hạnh phúc!

Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới

sự hướng dẫn khoa học của TS Huỳnh Quốc Việt Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này hoàn toàn trung thực

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Nguyễn Xuân Nhật

Luận văn “Phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của cáp ngầm và khí cụ điện 22kV tại Công ty Điện lực An Phú Đông dựa trên kết quả đo phóng điện cục bộ” với mục đích kiểm tra, chẩn đoán và đánh giá tình trạng vận hành của cáp ngầm và khí cụ điện 22kV (như tủ máy cắt trung thế; tủ RMU; các thiết bị đóng cắt đường dây trung thế nổi, ) một cách chi tiết hơn, tổng quan hơn về tình trạng vận hành, mức độ lão hóa của cách điện, giúp phát hiện và dò tìm điểm yếu trên thiết bị để từ đó đề ra các phương thức vận hành, kế hoạch sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng hợp lý góp phần ngăn ngừa sự cố một cách hiệu quả Qua đó góp phần giảm thiểu thời gian mất điện của khách hàng, nâng cao chỉ số

độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng tại Công ty Điện lực An Phú Đông nói riêng và Tổng công ty Điện lực Tp.HCM nói chung đã được đề ra hiện nay và trong các giai đoạn tiếp theo

Mục tiêu chính của luận văn này ứng dụng các phương pháp đo phóng điện cục bộ trong chẩn đoán tình trạng cáp ngầm trung thế và vật tư thiết bị trên lưới điện phân phối 22kV tại Công ty Điện lực An Phú Đông Phân tích các yếu tố tác động đến kết quả đo phóng điện cục bộ, xây dựng bộ tiêu chuẩn đánh giá mức độ nguy hiểm qua kết quả đo phóng điện cục bộ của cáp ngầm, đầu cáp ngầm, các thiết bị đóng cắt

Luận văn được chia thành 05 chương với nội dung nghiên cứu lần lượt như sau:

- Chương I: Giới thiệu chung

- Chương II: Tổng quan về phóng điện cục bộ

- Chương III: Phân tích đánh giá kết quả đo phóng điện cục bộ

- Chương IV: Xây dựng chương trình quản lý tình trạng cách điện của vật

tư thiết bị dựa trên kết quả đo phóng điện cục bộ

- Chương V: Kết luận và kiến nghị

Dissertation “ Analyzing, evaluating the operation state of cables and 22kV electric tools at An Phu Dong power company from the results of partial discharge measurement” with the purpose of checking, diagnosing and evaluating the operation status of cables and 22kV electric tools (such as medium voltage circuit breakers; RMU; over headline medium voltage switchgear, ) a more detailed, more general view of the state of operation, the degree of aging of the insulation, helps to detect and detect weaknesses on the device from which to devise operating methods, repair plans, reasonable maintenance and maintenance contributes to the prevention of incidents

Thereby contributing to minimizing customers' blackouts, improving the reliability index of electricity supply for customers at An Phu Dong Power Company in particular and Ho Chi Minh City Power Corporation in general devised today and in subsequent stages

The main objective of this thesis is to apply partial discharge measurement methods in the diagnosis of the status of medium voltage cable and equipment and materials on the 22kV distribution grid at An Phu Dong Power Company Analyze the factors affecting the results of partial discharge measurement, develop a set of criteria to assess the danger level through the results of partial discharge measurement of cable, terminal cable, and switchgear

The dissertation is divided into 05 chapters with the following research contents:

- Chapter I: General introduction

- Chapter II: Overview of partial discharge

- Chapter III: Analysis and evaluation of results of partial discharge measurements

- Chapter IV: Develop a program to manage the status of insulation of equipment and supplies based on partial discharge measurement results

- Chapter V: Conclusions and recommendations

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 6

1.1 Tổng quan 7

1.2 Lý do chọn đề tài 10

1.3 Mục đích nghiên cứu (Các kết quả cần đạt được) 11

1.4 Phương pháp nghiên cứu 11

CHƯƠNG II 12

TỔNG QUAN VỀ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 12

PARTIAL DISCHARGE (PD) 12

2.1 Khái niệm về hiện tượng phóng điện cục bộ 12

2.1.1.Định nghĩa về phóng điện cục bộ 12

2.1.2.Cơ chế phóng điện cục bộ 24

2.1.3 Những ảnh hưởng của phóng điện cục bộ trong hệ thống cách điện 27

2.2 Các phương pháp đo phóng điện cục bộ 28

2.2.1 Phương pháp kiểm tra hiện tượng phóng điện cục bộ TEV: 30

2.2.2 Phương pháp siêu âm-Ultrasonic: 32

2.3 Các phương án đo phóng điện cục bộ đang áp dụng tại Công ty Điện lực An Phú Đông 34

CHƯƠNG III: 40

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 40

3.1 Công tác kiểm tra độ phóng điện cục bộ của vật tư thiết bị tại Công ty Điện lực An Phú Đông 40

3.2 Tiêu chuẩn phân tích và đánh giá tình trạng phóng điện cục bộ của vật tư thiết bị: 41

CHƯƠNG IV 56

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ, THEO DÕI VỀ TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN ĐỐI VỚI VẬT TƯ THIẾT BỊ QUA KẾT QUẢ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 56

4.1 Thực trạng trong công tác quản lý phóng điện cục bộ của vật tư thiết bị 56

4.2 Chương trình cập nhật, theo dõi và đánh giá tình trạng cách điện dựa trên kết quả đo phóng điện cục bộ của vật tư thiết bị 58

CHƯƠNG V 84

5.1 Các kết quả đạt được của đề tài 84

5.2 Hướng phát triển của đề tài 86

5.3 Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG II 12

TỔNG QUAN VỀ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 12

Hình 2.1 Các dạng phóng điện cục bộ 14

Hình 2.2 Hình ảnh minh họa về dạng sóng của hiện tượng phóng điện bề mặt 14 Hình 2.3 Hình ảnh minh họa về phóng điện bề mặt trên đầu cáp ngầm trung thế và TI trung thế, sứ đỡ, 15

Hình 2.4 Hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế trong trạm phòng 16

Hình 2.5 Hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế trong trạm phòng 17

HÌnh 2.6 Hình ảnh về phóng điện bề mặt của sứ đỡ thanh cái bên trong tủ điện trung thế (tủ máy cắt, tủ RMU) 18

Hình 2.7 Hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế đấu nối vào hệ thống đo đếm 19

Hình 2.8 Hình ảnh mô tả có phóng điện bên trong vật liệu cách điện 20

do có xuất hiện bọc khí 20

Hình 2.9 Hình ảnh về mặt cắt của một chất cách điện đồng nhất cho thấy điện trường phân bố đều trên vật liệu cách điện 20

Hình 2.10 Hình ảnh về phân bố điện trường của một chất cách điện khi có xuất hiện bọc khí hoặc lỗ hổng 21

Hình 2.11 Hình ảnh về dạng sóng của phóng điện bên trong 22

Hình 2.12 Hình ảnh minh họa về hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong của đầu cáp ngầm trung thế 22

Hình 2.13 Hình ảnh minh họa về hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong của biến dòng điện trung thế 23

Hình 2.14 Hình ảnh dạng sóng của phóng điện vầng quang 23

Hình 2.15 Mạch tương đương phóng điện cục bộ 25

Hình 2.16 Dạng sóng điện áp và dòng điện của tín hiệu phóng điện 25

Hình 2.17 Hình ảnh mô tả các thành phần khi xảy ra hiện tượng phóng điện cục bộ trên bề mặt cách điện 29

Hình 2.18 Hình ảnh mô tả sự lan truyền của tín hiệu phóng điện cục bộ bên trong tủ máy cắt trung thế 32

Hình 2.19: Sơ đồ thử nghiệm điển hình 37

Hình 2.20 Sơ đồ thí nghiệm PD dùng nguồn AC-50Hz 37

Hình 2.21 Sơ đồ thiết lập điển hình một mạch đo PD off-line 38

Hình 2.22 Sử dụng VLF đo phóng điện cục bộ 38

CHƯƠNG III: 40

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 40

Hình 3.1 Dạng sóng của thiết bị có hiện tượng phóng điện bề mặt 42

Hình 3.2 Dạng sóng có hiện tượng phóng điện bề mặt của đầu cáp ngầm lộ ra 22kV Hiệp Thành-trạm 220/22kV Hóc Môn 43

Hình 3.3 Giản đồ sung của nhiễu gây ra như sau 43

Hình 3.4 Thiết bị UltraTEV Plus 2 48

Hình 3.5 Hình ảnh chi tiết của máy đo chính 49

Hình 3.6 Hình ảnh đo phóng điện cục bộ bên trong 50

Hình 3.7 Hình ảnh đo phóng điện bề mặt với cảm biến siêu âm linh hoạt 52

Hình 3.8 Hình ảnh đo phóng điện bề mặt với cảm biến rung tần số 53

Hình 3.9 Hình ảnh kiểm tra phóng điện bề mặt sử dụng phụ kiện Parabolic 54

Hình 3.10 Hình ảnh đo phóng điện cho cáp ngầm 55

CHƯƠNG IV 56

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ, THEO DÕI VỀ TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN ĐỐI VỚI VẬT TƯ THIẾT BỊ QUA KẾT QUẢ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 56

Hình 4.1 Lưu đồ thực hiện chức năng cảnh báo, nhắc nhở kiểm tra định kỳ 63

Hình 4.2 Lưu đồ thực hiện chức năng cảnh báo, nhắc nhở về kết quả kiểm tra phóng điện cục bộ của đầu cáp ngầm trung thế; máy cắt; TU/TI; cách điện các loại; 64

Hình 4.3 Lưu đồ thực hiện chức năng cảnh báo, nhắc nhở về kết quả kiểm tra phóng điện cục bộ của cáp ngầm trung thế 65

Hình 4.4 Giao diện chính của chương trình 67

Hình 4.5 Giao diện quản lý phóng điện theo tên, chủng loại thiết bị 68

Hình 4.6 Giao diện quản lý phóng điện của vật tư thiết bị theo trạm 69

Hình 4.7 Giao diện quản lý phóng điện cục bộ của vật tư thiết bị theo địa điểm, khu vực 70

Hình 4.8 Giao diện quản lý phóng điện cục bộ của đầu cáp ngầm 71

Hình 4.9 Giao diện theo dõi chi tiết tình trạng phóng điện cục bộ của đầu cáp ngầm trung thế 73

Hình 4.10 Giao diện hiệu chỉnh các mức cảnh báo cho vật tư thiết bị với tín hiệu phóng điện tính bằng dB 75

Hình 4.11 Giao diện hiệu chỉnh các mức cảnh báo phóng điện cục bộ của cáp ngầm trung thế 75

Hình 4.12 Kết quả kiểm tra định kỳ đầu cáp ngầm từ chương trình 77 Hình 4.13 Kết quả theo dõi phóng điện đầu cáp ngầm lộ ra Trung Chánh 79 Hình 4.14 Kết quả theo dõi phóng điện cho cáp ngầm 81

DANH MỤC BẢNG BIỂU

CHƯƠNG II 12

TỔNG QUAN VỀ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 12

PARTIAL DISCHARGE (PD) 12

Bảng 2.1 Cơ chế gây già hóa cách điện của cáp ngầm 13

Bảng 2.2 Bảng thống kê độ bền điện mối của một vật liệu cách điện 24

Bảng 2.3 Sự tương quan giữa điện áp nối đất tức thời 31

CHƯƠNG IV 56

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ, THEO DÕI VỀ TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN ĐỐI VỚI VẬT TƯ THIẾT BỊ QUA KẾT QUẢ ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ 56

Bảng 4.1 Dữ liệu đo phóng điện cục bộ các đầu cáp ngầm trong công viên Phần mềm Quang Trung (đơn vị đo của tín hiệu phóng điện tính bằng dB) 60

Bảng 4.2 Dữ liệu đo phóng điện cục bộ các sợi cáp ngầm 22kV (đơn vị đo của tín hiệu phóng điện tính bằng pC) 61

Bảng 4.3 Kiểm dữ liệu tra phóng điện cục bộ định kỳ cho “Đầu cáp ngầm từ tủ số 2 (MC 477) đi trạm T23-24 (lộ 1)” thuộc trạm CN2, Công viên Phần mềm Quang Trung 76

Bảng 4.4 Kiểm tra phóng điện cục bộ cho đầu cáp ngầm Lộ ra Trung Chánh-trạm 110/22kV Lưu động Bà Điểm (theo vị trí xuất hiện phóng điện-cách cổ cáp khoảng 30 cm) 78

Bảng 4.5 Theo dõi kết quả đo phóng điện cục bộ cho cáp trung thế: 80

Bảng 4.6 Theo dõi kết quả đo phóng điện cục bộ cho máy cắt 22kV tại trạm CN2-công viên Phần mềm Quang Trung, cụ thể 82

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

Lưới điện trung thế 22kV đang được cung cấp điện thông qua 36 phát tuyến từ 06 trạm biến áp 110-220/22 kV, bao gồm: trạm 220/22kV Hóc Môn (3x63 MVA, cung cấp điện cho 17 phát tuyến); trạm 110/22kV Thạnh Lộc (2x63MVA, cung cấp điện cho 9 phát tuyến) trạm 110/22kV Tham Lương (3x63MVA, cung cấp điện cho 7 phát tuyến)trạm 110/22kV Vĩnh Lộc (2x63 MVA, cung cấp điện cho 1 phát tuyến); trạm 110/22kV Lưu động Bà Điểm (1x40 MVA, cung cấp điện cho 1 phát tuyến) và trạm Đông Thạnh 110/22kV (2x63MVA, cung cấp điện cho 1 phát tuyến)

Khối lượng quản lý như sau:

+ Dây trung thế nổi: 226,76 km

+ Cáp ngầm 22kV: 148,90 km (trong đó có 1.414 đầu cáp ngầm và trên

1 nguồn cung cấp điện và không bị cắt hay giảm tải), đồng thời đảm bảo cung cấp điện cho 184.261 khách hàng được liên tục, an toàn và tin cậy, đặc biệt là trong các thời điểm quan trọng trong năm như đảm bảo cung cấp điện trong mùa khô, đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải quan trong trong các mùa lễ, hội lớn trong năm (tết Dương lịch; tết Nguyên đán; Giỗ Tổ Hùng Vương; lễ kỷ niệm ngày Giải phóng Miền Nam 30/4, Quốc tế lao động 1/5; các kỳ thi tuyển sinh trung học cơ sở, trung học phổ thông, tuyển sinh vào các trường trung cấp chuyên nghiệp; cao đẳng và đại học; ngày Quốc khánh 2/9, )

Do đó, công tác kiểm tra, chẩn đoán và đánh giá tình trạng vận hành của toàn bộ lưới điện trung thế 22kV nói chung cũng như công tác kiểm tra, đánh giá tình trạng vận hành của các vật tư thiết bị trên lưới điện, chi tiết hơn, tổng quan hơn về tình trạng vận hành, mức độ lão hóa của cách điện, giúp phát hiện

và dò tìm điểm yếu trên thiết bị để từ đó đề ra các phương thức vận hành, kế hoạch sửa chữa, bảo trì, bảo dưỡng hợp lý góp phần ngăn ngừa sự cố một cách hiệu quả

Hiện nay, công tác kiểm tra lưới điện trung thế tại Công ty Điện lực An Phú Đông được thực hiện theo các quy định hiện hành của Tập đoàn Điện lực Việt Nam và của Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, cụ thể:

- Đối với lưới điện trung thế nổi:

+ Kiểm tra ngày: định kỳ 1 tháng/1 lần cho một tuyến dây

+ Kiểm tra đêm: định kỳ 3 tháng/1 lần cho một tuyến dây

- Đối với lưới điện trung thế ngầm: định kỳ 3 tháng/1 lần cho một tuyến dây

Công tác kiểm tra được thực hiện theo một số phương pháp như sau:

1 Kiểm tra bằng mắt nhằm ghi nhận, đánh giá một số khiếm khuyết trên lưới điện, của các vật tư thiết bị có ảnh hưởng đến tình trạng vận hành của toàn

bộ hệ thống điện, ví dụ: kiểm tra bề mặt cách điện của các thiết bị đóng cắt như máy cắt tự đóng lại (Recloser), dao cắt tải (LBS), dao cách ly (DS), cầu chì tự rơi cắt có tải (LBFCO), cầu chì tự rơi (FCO), chống sét van (LA) có bị bụi bám nhiều hay không, có dấu hiệu bị lão hóa hay không để có biện pháp xử lý, sửa chữa kịp thời nhằm ngăn ngừa sự cố trên lưới điện

2 Đối với các mối nối trên đường dây trung thế, các vị trí tiếp xúc của vật

tư thiết bị với đường dây trung thế, cần thực hiện kiểm tra đánh giá nhiệt độ, sự phát hiện hồ quang tại các vị trí này hoặc của vật tư thiết bị thông qua các thiết

bị kiểm tra như chuyên dụng như: máy camera nhiệt, máy corona

3 Kiểm tra và đánh giá tình trạng phóng điện cục bộ (bao gồm phóng điện bề mặt và phóng điện bên trong) của các vật tư thiết bị như (cáp ngầm, đầu cáp ngầm; máy cắt; tủ RMU, các thiết bị đóng cắt thuộc đường dây trung thế nổi: Recloser, LBS, DS, FCO, LBFCO, LA, TU/TI; sứ đứng; sứ treo; sứ đỡ thanh cái; ) bằng cách sử dụng các thiết bị kiểm tra phóng điện cục bộ chuyên dụng

Thống kê các nguyên nhân gây ra sự cố trên lưới điện phân phối trong năm 2018 tại Công ty Điện lực An Phú Đông như sau:

+ Sự cố do phóng sứ thiết bị

+ Sự cố do phóng điện tại các đầu cáp ngầm và hộp nối cáp ngầm

+ Sự cố do hư hỏng thiết bị

+ Sự cố do động vật, cây xanh, vật lạ va chạm vào lưới điện

+ Sự cố do sét đánh vào lưới điện

+ Sự cố do đứt cò đấu thiết bị

Trong các nguyên nhân gây ra sự cố lưới điện nêu trên, sự cố lưới điện do

hư hỏng đầu cáp ngầm, hộp nối cáp ngầm và phóng sứ thiết bị chiếm tỷ trọng tương đối cao (khoảng 35%)

1.2 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, lưới điện của toàn Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh nói chung và lưới điện của Công ty Điện lực An Phú Đông nói riêng đang trong giai đoạn phát triển, tái cấu trúc và hoàn thiện lưới điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng được liên tục, tin cậy và an toàn cũng như nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý vận hành lưới điện

Hàng năm, đi cùng với tốc độ phát triển lưới điện như hiện nay, Tổng công

ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh luôn có các chương trình hành động và các biện pháp kiểm tra định kỳ lưới điện cũng như các vật tư thiết bị để ghi nhận lại tất cả các điểm khiếm khuyết, các điểm bất thường còn tồn tại trên lưới điện phân phối Qua đó có phương án và kế hoạch xử lý các điểm khiếm khuyết, bất thường trên lưới điện nhằm ngăn ngừa và không để xảy ra sự cố trên lưới điện nhằm mục đích nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng được an toàn

và liên tục

Trong đó, nhiệm vụ kiểm tra, phân tích và chẩn đoán hiện tượng phóng điện cục bộ (PD) của vật tư thiết bị đang vận hành trên lưới điện là một trong những giải pháp cần thiết

Nhận thấy rõ vai trò quan trọng của công tác ngăn ngừa sự cố lưới điện do hiện tượng phóng điện cục bộ trên vật tư thiết bị gây ra là cần thiết, vì vậy tôi

chọn đề tài: “Phân tích, đánh giá tình trạng vận hành của cáp ngầm và khí cụ

điện 22kV tại Công ty Điện lực An Phú Đông dựa trên kết quả đo phóng điện cục bộ” cho luận văn thạc sĩ của mình

Đề tài được đặt ra với mục tiêu chính: nghiên cứu, phân tích, đánh giá tình trạng phóng điện cục bộ bề mặt và phóng điện bên trong đối với các vật tư thiết

bị như: cáp ngầm trung thế, đầu cáp ngầm trung thế, thiết bị đóng cắt như tủ đóng cắt hợp bộ (RMU), máy cắt, hệ thống đo đếm trung thế (TI, TU); các loại

cách điện (sứ đứng; sứ treo, sứ đỡ thanh cái) nhằm ngăn ngừa sự cố do hiện tượng phóng điện cục bộ trên các vật tư thiết bị này gây ra và đảm bảo cung cấp điện năng ổn định, liên tục và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng, đây cũng là nhiệm vụ mà Ngành điện quan tâm và tìm kiếm giải pháp ngăn ngừa nên nó mang ý nghĩa thực tiễn và thiết thực

1.3 Mục đích nghiên cứu (Các kết quả cần đạt được)

- Tìm hiểu các dạng phóng điện cục bộ đối với cáp ngầm trung thế, thiết bị đóng cắt như tủ đóng cắt hợp bộ (RMU), máy cắt, hệ thống đo đếm trung thế (TI, TU); các loại cách điện (sứ đứng; sứ treo, sứ đỡ thanh cái) Trong luận văn này chủ yếu đi sâu vào phân tích và đánh giá tình trạng phóng điện cục bộ của cáp ngầm trung thế 24kV, đầu cáp ngầm trung thế 24kV

- Phân tích, đánh giá tình trạng phóng điện cục bộ của vật tư, thiết bị để có biện pháp ngăn ngừa, xử lý kịp thời nhằm không bị xảy ra sự cố trên lưới điện

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu nguyên lý phóng điện cục bộ bên trong và phóng điện bề mặt

- Tìm hiểu về các phương pháp đo phóng điện cục bộ trên vật tư thiết bị đang áp dụng

- Thu thập số liệu tình trạng phóng điện của vật tư thiết bị: cáp ngầm trung thế, đầu cáp ngầm trung thế, tủ máy cắt, tủ RMU và các vật tư thiết bị của đường dây trung thế nổi

- Phân tích và đánh giá về tình trạng phóng điện cục bộ của các vật tư, thiết

bị để có biện pháp xử lý kịp thời nhằm ngăn ngừa xảy ra sự cố

- Xây dựng chương trình theo dõi tình trạng cách điện qua kết quả kiểm tra phóng điện cục bộ của các vật tư, thiết bị trên lưới điện

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ

PARTIAL DISCHARGE (PD) 2.1 Khái niệm về hiện tượng phóng điện cục bộ

Trong công tác quản lý vận hành hệ thống điện với tiêu chí đảm bảo độ tin cậy cao, sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả, chất lượng điện tốt, đồng thời cung cấp điện một cách an toàn liên tục cho các phụ tải, việc sử dụng các hệ thống giám sát và thiết bị bảo vệ phù hợp là một trong những vấn đề cần quan tâm nhất

So với các phương pháp bảo vệ trong hệ thống điện (HTĐ), việc kiểm tra, phân tích tình trạng phóng điện cục bộ (PD- Partial discharge) xảy ra trên vật tư thiết bị là một trong những giải pháp triển vọng trong giám sát và phát hiện các

sự cố tiềm ẩn trong hệ thống trước khi nó xảy ra

Nhờ vào sự phát triển của các lĩnh vực kỹ thuật khác như: điện tử viễn thông, khoa học máy tính và xử lý tín hiệu, bảo vệ hệ thống ngày càng dễ tiếp cận hơn, hiệu quả hơn và có độ nhạy cao

Kiểm tra vả phân tích hiện tượng phóng điện cục bộ với mục tiêu phát hiện các dấu hiệu tiềm ẩn của sự cố trong hệ thống điện một cách đơn giản nhất

bộ trong hệ thống cách điện thường ít xảy ra hơn so với phóng điện vầng quang trong tự nhiên

Bảng 2.1 Cơ chế gây già hóa cách điện của cáp ngầm

Yếu tố tác động gây già hóa cách điện Các cơ chế gây lão hóa cách điện

Tổn thất điện môi và điện dung

Dòng điện Gây phát nhiệt

Cơ Chỗ uốn cong, độ

rung, độ mỏi vật liệu,

độ căng, chèn ép, ứng suất biến dạng

Gãy vật liệu

Môi

trường

Nước, độ ẩm Nhiễm bẩn Chất lỏng, khí

Đường dẫn gây phóng điện;

Cây nước;

Ăn mòn;

Tổn thất điện môi và điện dung

Bức xạ Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên

● Phân loại phóng điện cục bộ:

Khi xuất hiện tình trạng phóng điện cục bộ xảy ra trên vật tư thiết bị gồm

có các dạng phóng điện như sau: phóng điện bề mặt (Surface discharge), phóng diện bên trong (Internal discharge) và dạng phóng điện vầng quang, cụ thể như

hình ảnh bên dưới:

Hình 2.1 Các dạng phóng điện cục bộ

Phóng điện bên trong Phóng điện bề mặt Phóng điện vầng quang

a) Phóng điện bề mặt (Surface discharge):

Là hiện tượng phóng điện xảy ra trên bề mặt lớp cách điện, xuất hiện trên hai nửa chu kỳ của sóng sin (có thể không đối xứng), thông thường có biên độ thấp, số xung trong một chu kỳ cao (thường > 30 xung)

Hình 2.2 Hình ảnh minh họa về dạng sóng của hiện tượng phóng điện bề mặt

Có nhiều nguyên nhân tạo ra phóng điện bề mặt, bao gồm:

+ Bề mặt cách điện có bụi bẩn bám nhiều, lâu ngày chưa được bảo trì + Vị trí lắp đặt vật tư thiết bị có độ ẩm cao

+ Khoảng cách giữa các pha cáp không đảm bảo đủ lớn

+ Các pha cáp bị chéo nhau

+ Dây tiếp địa chạm vào cách điện của cáp

Một trong những nguyên nhân phóng điện bề mặt hình thành là do độ bẩn trên bề mặt cách điện kết hợp với độ ẩm cao Hình dạng phóng điện bề mặt thường nhìn thấy là hình dạng “Chân chim” hoặc những bột trắng xuất hiện trên

bề mặt lớp cách điện Lớp bột trắng này chính là Axit Nitric (khi phóng điện, oxy trong không khí dưới tác dụng của phóng điện tạo thành Ozon Ozon kết hợp với Nitơ trong không khí và độ ẩm, tạo thành Axit Nitric (Axit Nitric sẽ ăn mòn lớp cách điện) Phóng điện bề mặt đôi lúc tạo xung có cường độ thấp và có tần số nằm trong dãy tần số siêu âm

Hình 2.3 Hình ảnh minh họa về phóng điện bề mặt trên đầu cáp ngầm trung thế và TI

trung thế, sứ đỡ,

Đây là hình ảnh ghi nhận hiện tượng phóng điện bề mặt tại đầu cáp ngầm trung thế 22kV (do khoảng cách giữa hai pha gần nhau) và dạng phóng điện chân chim trên bề mặt của TI trung thế

Hình ảnh minh họa về phóng điện bề mặt trên đầu cáp ngầm trung thế và TI trung thế Đầu cáp ngầm trung thế có hiện tượng phóng điện trên tất cả các pha của 02 sợi cáp (đầu cáp ngầm nằm dưới mương cáp)

Hình 2.4 Hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế trong trạm phòng

Qua hình ảnh nêu trên cho thấy đầu cáp ngầm có hiện tượng phóng điện cục bộ bề mặt với PD đo được 52dB (đây là mức độ phóng điện rất cao, có thể dẫn đến nguy cơ sự cố nếu không được thay thế kịp thời), vị trí có tín hiệu phóng điện cao nằm giữa tai bèo thứ hai và tai bèo thứ 3 Đầu cáp vận hành trên

10 năm, có bụi bám nhiều Nguyên dây gây phóng điện có thể do đầu cáp ngầm vận hành lâu năm chưa được thực hiện công tác vệ sinh, bảo trì, bảo dưỡng định

kỳ

Hình 2.5 Hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế trong trạm phòng

Đầu cáp ngầm có hiện tượng phóng điện cục

bộ bề mặt với PD đo được 40dB, vị trí có tín hiệu phóng điện cao cách cổ cáp khoảng 20cm Từ vị trí phóng điện nhận thấy có thể

do lỗi thi công làm đầu cáp ngầm gây ra Đây

là mức độ phóng điện rất cao, có thể dẫn đến nguy cơ sự cố nếu không được thay thế kịp thời

Đầu cáp ngầm có hiện tượng phóng điện cục

bộ bề mặt với PD đo được tương đối lớn (khoảng 42dB, vị trí có tín hiệu phóng điện cao ở vị trí thân cáp chạm vào tấm nhựa cách điện bakelic Đây là hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế nằm dưới mương cáp

đi vào tủ máy cắt

HÌnh 2.6 Hình ảnh về phóng điện bề mặt của sứ đỡ thanh cái bên trong tủ điện

trung thế (tủ máy cắt, tủ RMU)

Hình 2.7 Hình ảnh đầu cáp ngầm trung thế đấu nối vào hệ thống đo đếm

Từ hình ảnh này cho thấy trong quá trình thi công lắp đặt, đấu nối các đầu cáp ngầm vào hệ thống đo đếm trung thế (cụ thể là đấu nối vào TI), nhân viên thi công đã để cáp ngầm chạm vào ống nhựa tạo ra hiện tượng phóng điện bề mặt tại vị trí nêu trên

b) Phóng điện bên trong:

Là loại phóng điện xảy ra bên trong lớp cách điện, được hình thành do lỗ hổng hoặc khe hở không khí nằm bên trong lớp cách điện hoặc tạp chất lẫn bên trong chất điện môi Nguyên nhân hình thành lỗ hổng hoặc khe hở có thể do lỗi chế tạo, do quá trình thi công như thi công đầu cáp, hay do nhiệt độ cao, làm bong một phần lớp cách điện ra khỏi phần dẫn điện

Phóng điện bề mặt trên vật tư thiết bị xảy ra liên tục và kéo dài sẽ dẫn đến phóng điện bên trong

Khi điện áp đặt trên lỗ không khí này đủ lớn (lớn hơn điện áp đánh thủng của không khí: 3kV/mm) sẽ gây ra phóng điện bên trong phần không khí của lỗ này

Hình 2.8 Hình ảnh mô tả có phóng điện bên trong vật liệu cách điện

do có xuất hiện bọc khí

Mức độ nghiêm trọng của phóng điện cục bộ bên trong phụ thuộc và độ lớn của lỗ không khí và số lượng lỗ không khí đó bên trong vật liệu cách điện

Hình 2.9 Hình ảnh về mặt cắt của một chất cách điện đồng nhất cho thấy điện

trường phân bố đều trên vật liệu cách điện

Hình 2.10 Hình ảnh về phân bố điện trường của một chất cách điện khi có xuất hiện

bọc khí hoặc lỗ hổng

Tại đây sẽ có điện môi thấp hơn các vị trí còn lại và điện trường sẽ phân

bố tập trung tại vị trí này cho đến khi đủ lớn sẽ gây ra đánh thủng tại giá trị điện

áp đang vận hành của thiết bị

Phóng điện cục bộ bên trong tạo ra trường điện từ và lan tỏa xung quanh với xung điện từ có thời gian rất ngắn, khoảng vài nano giây và thường xuất hiện trên cả hai nửa chu kỳ sóng sin, vì thế tần số phóng điện rất cao

Tần số phóng điện này không nằm trong dãy tần số siêu âm, vì thế không dùng phương pháp siêu âm để kiểm tra, mà dùng phương pháp TEV (Transient Earth Voltage) để kiểm tra phóng điện cục bộ bên trong

Biên độ phóng điện cục bộ có thể chênh lệch giữa hai nửa chu kỳ, tùy thuộc vào vị trí lỗ hổng nằm gần phía cao thế hay đất

Hình 2.11 Hình ảnh về dạng sóng của phóng điện bên trong

Phóng điện bề mặt của kéo dài sẽ dẫn đến hiện tượng phóng điện bên trong của các vật tư thiết bị này

Hình 2.12 Hình ảnh minh họa về hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong của

đầu cáp ngầm trung thế

Hình 2.13 Hình ảnh minh họa về hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong của biến

Hình 2.14 Hình ảnh dạng sóng của phóng điện vầng quang

Tại những khoảng trống chứa đầy khí trong chất điện môi thường xảy ra hiện tượng phóng điện cục bộ, do ở những vị trí này độ bền điện môi yếu Vì vậy cảm ứng điện xuất hiện ở những khoảng trống cao hơn so với các vị trí khác trong điện môi, nếu điện áp cảm ứng này cao hơn điện áp khởi đầu của vầng quang (CIV- Corona inception voltage) thì lúc đó phóng điện cục bộ bắt đầu xảy

ra

Khi xảy ra phóng điện cục bộ nó sẽ phá hủy nhanh chóng vật liệu cách điện và cuối cùng dẫn đến phóng điện Phóng điện cục bộ có thể ngăn ngừa thông qua việc thiết kế và lựa chọn vật liệu cách điện

Bảng 2.2 Bảng thống kê độ bền điện mối của một vật liệu cách điện

Số tt Vật liệu của cách điện Độ bền điện môi

Số tt Vật liệu của cách điện Độ bền điện môi

8 Giấy tẩm dầu từ 20kV đến 50kV/mm Trong tiêu chuẩn thiết bị điện áp cao, chất lượng của cách điện được đánh giá khi sử dụng thiết bị phát hiện phóng điện cục bộ trong suốt quá trình sản xuất cũng như kiểm tra định kỳ thiết bị điện Sự phòng ngừa và phát hiện phóng điện cục bộ là cần thiết nhằm mục đích đảm bảo thiết bị điện hoạt động lâu dài,

an toàn và tin cậy trong hệ thống điện

Hình 2.15 Mạch tương đương phóng điện cục bộ

Điện môi kết hợp với lỗ trống được mô tả bằng sơ đồ thay thế như một tụ điện chia áp song song với một tụ điện khác Trong sơ đồ này c là tụ phóng, b là

tụ nối tiếp và c là tụ song song

Ua: điện áp đo được trên tụ điện a

Ub: điện áp đo được trên tụ điện b

Uc: điện áp đo được trên tụ điện c

Và điện áp tại các tụ này được tính theo các công thức sau:

Ua = Ub + Uc ; Ub = Ua ; Uc = Ua

Hình 2.16 Dạng sóng điện áp và dòng điện của tín hiệu phóng điện

Điện tích q được tính thông qua hàm tích phân theo thời gian của tín hiệu dòng điện khi có phóng điện cục bộ xảy ra, cụ thể qua các phương trình sau:

Điện môi kết hợp với lỗ trống được mô tả bằng sơ đồ thay thế như một tụ điện chia áp song song với một tụ điện khác Trong sơ đồ này c là tụ phóng, b là

tụ nối tiếp và a là tụ song song

Để xác định phóng điện cục bộ người ta có thể dựa vào các phương pháp sau:

- Phương pháp phân tích tín hiệu điện do sự phóng điện cục bộ tạo nên

- Phương pháp phát hiện sóng áp suất siêu âm do phóng điện cục bộ tạo nên

Dòng phóng điện cục bộ:

Trong quá trình thử nghiệm phóng điện cục bộ, nếu có sự thay đổi rất nhỏ

ở đồ thị dòng điện thì phóng điện cục bộ có thể được phát hiện được ngay, dòng phóng điện cục bộ rất khó đo đạc bởi vì cường độ bé và thời gian ngắn Muốn xác định dòng phóng điện cục bộ phải thông qua tín hiệu điện áp biến đổi trên máy hiện sóng

2.1.3 Những ảnh hưởng của phóng điện cục bộ trong hệ thống cách điện

Những ảnh hưởng của phóng điện cục bộ trong cáp ngầm và thiết bị điện

áp cao là rất nghiêm trọng, có thể dẫn đến phá hủy hoàn toàn hệ thống cách điện hay thiết bị điện Ngoài ra, ảnh hưởng của phóng điện cục bộ trong điện môi rắn

là hình thành nên nhiều nhánh phóng điện cục bộ dẫn đến việc xuất hiện những kênh phóng điện, quá trình này gọi là cây phóng điện

Quá trình phóng điện lặp đi lặp lại sẽ dẫn đến sự hư hỏng về cơ khí và phá hủy tính chất hóa học của vật liệu cách điện Hư hỏng được gây ra bởi năng lượng bị tiêu tán do những điện tích và ion năng lượng cao, ánh sáng tia tử ngoại

từ những phóng điện, khí ozon tấn công vào những vách trống và phân hủy như quá trình phá hoại hóa học giải phóng bột khí tại áp suất cao

Sự biến đổi hóa học của điện môi cũng có khuynh hướng gia tăng tính dẫn điện của điện môi Sự gia tăng ứng suất điện trong vùng khe hở làm gia tăng nhanh hơn tiến trình phá hủy Một số điện môi vô cơ, bao gồm thủy tinh, sứ và mêca có sức chịu đựng sự phát hủy bởi phóng điện cục bộ hơn những điện môi hữu cơ và polime

Đối với cáp lực cách điện giấy, sự phóng điện lặp đi lặp lại sẽ làm thay đổi tính chất hóa học của những lớp giấy dẫn đến độ bền cách điện suy giảm và đến một lúc nào đó hình thành những cây cacbonnic dẫn điện cục bộ Chính vì điều này sẽ xuất hiện quá trình đốt nóng cục bộ vật liệu cách điện và gây ra nổ cáp

Khi xảy ra tình trạng phóng điện cục bộ ở vật tư thiết bị trên lưới điện phân phối, nếu không được theo dõi, kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng hoặc xử lý thay thế kịp thời sẽ để lại những hậu quả khá nghiêm trọng như sau:

- Nếu xảy ra trong hệ thống tủ máy cắt hợp bộ 22kV tại các trạm trung gian, sẽ gây mất điện toàn bộ trên tuyến dây đang đấu nối vào máy cắt này, nếu nghiêm trọng hơn sẽ gây bật máy cắt tổng đang bảo vệ cho tất cả các tuyến dây đấu nối vào thanh cái này

- Nếu xảy ra phóng điện tại các đầu cáp ngầm hoặc hộp nối cáp ngầm thuộc phân đoạn đầu của tuyến dây (thường là cáp ngầm lộ ra, đoạn từ máy cắt tại trạm trung gian đến DS số 1), sẽ ảnh hưởng đến việc cung cấp điện cho khách hàng của toàn bộ tuyến dây đó

Vì vậy, cần phải thực hiện kiểm tra tình trạng phóng điện cục bộ của vật

tư thiết bị nhằm:

- Giảm hư hỏng cho các thiết bị trung và cao thế

- Cung cấp thông tin về tình trạng của thiết bị nhằm hỗ trợ việc lên kết hoạch bảo trì, nâng cấp thay thế thiết bị dài hạn

- Giảm chi phí sản xuất nhờ phát hiện sớm những hư hỏng tiềm tàng và lên kế hoạch sữa chữa sớm

- Giảm chi phí liên quan đến hư hỏng và lỗi thiết bị nhờ phát hiện sớm và tối thiếu những hư hỏng thứ cấp

- Cải thiện tuổi thọ thiết bị, giảm tỷ lệ hư hỏng ban đầu nhờ thực hiện kiểm tra trước khi đưa vào vận hành nhằm đảm bảo thiết bị được cung cấp không có tình trạng phóng điện cục bộ

2.2 Các phương pháp đo phóng điện cục bộ

Phóng điện cục bộ khi phá hủy bề mặt cách điện sinh ra các thành phần sau: + Ánh sáng

● Tín hiệu của sóng siêu âm trong không khí:

Sự phát ra âm thanh từ phóng điện cục bộ được tìm thấy trên toàn bộ dải sóng âm Phát hiện phóng điện cục bộ còn phụ thuộc vào khả năng của mỗi cá nhân Sử dụng thiết bị phát hiện một phần sóng siêu âm là một lợi thế Thiết bị

Đây là phương pháp phát hiện nhạy nhất sử dụng microphone phát hiện sóng siêu âm trong không khí tại tần số 40 kHz Đây là một phương pháp rất thành công dùng để phát hiện phóng điện cục bộ trong điều kiện tiếp xúc không khí giữa nguồn và microphone

● Điện từ trường từ phóng điện cục bộ:

Khi phóng điện cục bộ được tìm thấy bên trong lớp cách điện của tủ trung thế ở điện áp cao nó sẽ phát ra những sóng điện từ trong dãy tần số radio Khi sóng điện từ lan truyền ra bên ngoài tủ sẽ tác động vào vỏ kim loại tạo ra một xung điện áp bên ngoài vỏ kim loại của tủ

Vì xung điện áp có tần số cao nên nó chỉ ở bên ngoài vỏ kim loại của vỏ

tủ Điện áp này sẽ nhanh chóng chuyển xuống dưới đất, độ lớn chỉ từ vài millivolts đến một vài vôn và chỉ kéo dài trong thời gian ngắn với thời gian tăng lên chỉ một vài nano giây Việc phát hiện phóng điện cục bộ không cần tháo mở thiết bị bằng cách đặt một đầu dò bên ngoài thiết bị trong khi thiết bị vẫn đang làm việc

● Tín hiệu phóng điện phát ra từ cáp:

Khi có hiện tượng phóng điện cục bộ xảy ra trong cáp ngầm trung thế, khi

đó sẽ xuất hiện dòng xung đi vào vỏ dây tiếp đất của cáp Những xung này sẽ truyền đi từ vị trí phóng điện theo cả hai hướng trong đoạn cáp ngầm Khi xung đạt đến sự thay đổi trong trở kháng tại vị trí hộp nối cáp và đầu cáp ngầm, một phản chiếu xung phóng điện xảy ra trên cáp Điều này dẫn đến các xung điện di chuyển trở lại xuống cáp nhiều lần (tùy thuộc vào độ dài cáp)

Các xung được phát hiện bằng phương pháp online sử dụng một cảm biến tần số vô tuyến (RFCT) kết nối vớiquanh dây cáp nối đất

2.2.1 Phương pháp kiểm tra hiện tượng phóng điện cục bộ TEV:

Phóng điện cục bộ bên trong làm biến dạng trường điện từ sinh ra phóng điện và lan tỏa xung quanh với xung điện từ có thời gian rất ngắn, khoảng vài nano giây, vì thế tần số phóng điện rất cao Khi phóng điện xảy ra bên trong chất cách điện rắn, chỉ một phát xạ có thể truyền ra ngoài, đó là sóng radio Một tỷ lệ

những sóng radio này sẽ va chạm vào thành phần kim loại nối đất ở gần và sinh

Nguyên lý đo: Khi có phóng điện cục bộ xảy ra bên trong tủ, tùy thuộc vào loại phóng điện mà tín hiệu phóng điện cục bộ sẽ được thu nhận thông qua các cảm biến với các cường độ khác nhau (được quy về đơn vị dB) Nếu phóng điện xảy ra bên trong cách điện, tín hiệu sẽ được thu nhận thông qua cảm biến TEV Nếu phóng điện xảy ra trên bề mặt cách điện, tín hiệu PD sẽ được cảm biến sóng siêu âm (Ultrasonic) ghi nhận lại Ứng với các cường độ phóng điện khác nhau mà thiết bị sẽ hiển thị các mức độ cảnh báo tương ứng

Bảng 2.3 Sự tương quan giữa điện áp nối đất tức thời

Số tt Điện áp nối đất-TEV (mV) Mức độ phóng điện cục bộ (dB)

Số liệu nêu trên được tham khảo từ nhà sản xuất thiết bị đo phóng điện cục

bộ đang sử dụng tại Công ty Điện lực An Phú Đông

Hình 2.18 Hình ảnh mô tả sự lan truyền của tín hiệu phóng điện cục bộ bên trong tủ

máy cắt trung thế

Khi phóng điện cục bộ được tìm thấy bên trong lớp cách điện của tủ trung thế

ở điện áp cao nó sẽ phát ra những sóng điện từ trong dãy tần số radio Khi sóng điện từ lan truyền ra bên ngoài tủ sẽ tác động vào vỏ kim loại tạo ra một xung điện áp bên ngoài vỏ kim loại của tủ Vì xung điện áp có tần số cao nên nó chỉ ở bên ngoài vỏ kim loại của vỏ tủ Điện áp này sẽ nhanh chóng chuyển xuống dưới đất, độ lớn chỉ từ vài millivolts đến một vài vôn và chỉ kéo dài trong thời gian ngắn với thời gian tăng lên chỉ một vài nano giây

Việc phát hiện phóng điện cục bộ theo phương pháp TEV cho các vật tư thiết

bị (như máy cắt, TU/TI, thanh cái, đầu cáp ngầm) bên trong các loại tủ trung thế như hình trên không cần tháo mở thiết bị bằng cách đặt một đầu dò bên ngoài thiết bị trong khi thiết bị vẫn đang làm việc

2.2.2 Phương pháp siêu âm-Ultrasonic:

Phương pháp siêu âm-Ultrasonic được sử dụng để kiểm tra phóng điện bề mặt cho tủ máy cắt trung thế (bao gồm kiểm tra các máy cắt, các đầu cáp ngầm,

các TU, TI lắp đặt bên trong tủ máy cắt), các vật tư thiết bị của đường dây trên không (bao gồm: đầu cáp ngầm trung thế, cách điện các đứng, cách điện treo, cách điện của Recloser, LBS, FCO, LBFCO, dao cách ly, TU, TI, ), các vật tư thiết bị trong trạm phòng (bao gồm: TU/TI, cáp ngầm trung thế, đấu cáp ngầm trung thế, sứ đỡ thanh cái, cách điện của các dao cách ly, sứ cách điện của máy biến thế)

- Phóng điện cục bộ sinh ra một lực xung điện tác động lên cách điện tại

vị trí có phóng điện, điều này tạo ra dao động tần số cao và do đó tạo ra sóng siêu âm:

+ Năng lượng phóng điện được chuyển hóa thành động năng

+ Sóng siêu âm là loại sóng dọc

+ iêu âm suy giảm nhanh hơn âm thanh nghe được khi lan truyền trong không khí

+ Sự suy giảm có thể bị gây ra bởi một góc tăng giữa nguồn phát PD và