Phân tích sự cố cáp điện

Thread Content

Là loại cáp điện dùng để kết nối các thiết bị điện khác nhau, truyền tải và phân phối điện năng, cáp điện có nhiều ưu điểm như độ an toàn cao, chi phí bảo trì thấp, tính ổn định tốt, từ đó góp phần nâng cao chất lượng điện năng. Vì vậy, loại cáp này ngày càng được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, các sự cố xảy ra với cáp điện chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng số các sự cố liên quan đến nguồn cung cấp điện. Làm thế nào để xác định nhanh chóng và chính xác vị trí điểm hỏng cũng như loại hình sự cố là một trong những kỹ thuật quan trọng trong quá trình sử dụng và vận hành cáp điện. Nguyên nhân gây ra sự cố ở cáp điện chính là việc lớp cách điện bị suy giảm độ bền, dẫn đến tình trạng đứt gãy của lớp cách điện này. Có nhiều yếu tố gây giảm khả năng cách điện. Dựa trên kinh nghiệm vận hành thực tế, có thể tổng kết các nguyên nhân chính như sau: 1.1 Tổn thương cơ học: Bị tổn thương trong quá trình lắp đặt; dây cáp bị tổn thương do va chạm vô tình, hoặc bị rách do lực kéo quá lớn, hoặc bị tổn thương do bị uốn cong quá mức ； Bị hư hại do lực tác động trực tiếp: Khi có các công trình xây dựng được thực hiện trên đường đi của cáp hoặc gần khu vực cáp sau khi chúng được lắp đặt, điều này sẽ khiến cáp bị hư hại do lực tác động trực tiếp. Bị hư hại do lực tác động gián tiếp: Sự rung động hoặc áp lực từ các phương tiện di chuyển có thể gây ra hiện tượng nứt vỡ lớp vỏ chì (nhôm) bảo vệ cáp dưới lòng đất ； Tổn thương do các hiện tượng tự nhiên: chẳng hạn như sự giãn nở của lớp chất cách điện bên trong các đầu nối, khiến vỏ bọc hoặc lớp bảo vệ dây cáp bị nứt ； Do chuyển động tự nhiên của dây cáp, lớp vỏ bọc bên ngoài của dây cáp được gắn trên miệng ống hoặc giá đỡ bị trầy xước ； Do sự chìm xuống của mặt đất gây ra lực kéo quá lớn, làm đứt các điểm nối hoặc dây dẫn ở giữa. 1.2 Độ cách điện bị ẩm ướt: Khi độ cách điện bị ẩm ướt, nó sẽ gây ra các sự cố. Nguyên nhân chính khiến cáp bị ẩm ướt là do cấu trúc của các hộp nối hoặc hộp kết thúc dây không kín hoặc được lắp đặt không đúng cách, dẫn đến nước xâm nhập vào bên trong ； Dây cáp được chế tạo kém chất lượng, vỏ bọc kim loại có những lỗ hoặc vết nứt nhỏ ； Vỏ bảo vệ bằng kim loại bị thủng do bị vật lạ đâm xuyên hoặc ăn mòn ； 1.3 Hiện tượng lão hóa của vật liệu cách điện: Các khe khí bên trong vật liệu cách điện, dưới tác động của điện trường, sẽ gây ra hiện tượng tự do electron, từ đó làm giảm khả năng cách điện của vật liệu này. Khi chất cách điện bị phân tử hóa, các chất hóa học như ozone, axit nitric sẽ được tạo ra trong khe khí, gây ăn mòn lớp cách điện ； Hàm lượng nước trong vật liệu cách điện khiến các sợi cách điện bị thủy phân, dẫn đến sự suy giảm khả năng cách điện của chúng. Quá nhiệt sẽ gây ra hiện tượng lão hóa và suy giảm chất lượng của vật liệu cách điện. Khoảng trống khí bên trong dây cáp gây ra hiện tượng phóng điện, dẫn đến tình trạng quá nhiệt ở một vùng nhất định, khiến lớp cách điện bị chuyển hóa thành carbon. Tải quá mức của dây cáp là một yếu tố quan trọng gây ra tình trạng quá nhiệt ở dây cáp. Các đoạn cáp được lắp đặt ở những nơi có mật độ cáp cao, trong các hào dẫn cáp hay đường hầm dẫn cáp – những nơi có điều kiện thông gió kém – cùng với các đoạn cáp nằm bên trong các ống chứa khô, và những đoạn cáp nằm gần các ống dẫn nhiệt, đều có nguy cơ bị hư hỏng lớp cách điện do quá nóng. 1.4 Điện áp quá cao: Điện áp quá cao chủ yếu là điện áp quá cao trong khí quyển (sét đánh) và điện áp quá cao bên trong cáp. Phân tích các sự cố thực tế cho thấy rằng nhiều sự cố xảy ra với các đầu nối ngoài trời là do điện áp quá cao trong khí quyển gây ra. Điện áp quá cao khiến lớp cách điện của cáp bị phá vỡ, gây ra sự cố; điểm bị phá vỡ thường xuất phát từ những khiếm khuyết trong chất liệu của cáp. Quy trình thiết kế và chế tạo các đầu nối trung gian và đầu cuối không tốt; việc thiết kế khả năng chống thấm nước và sự phân bố điện trường cũng chưa được xem xét kỹ lưỡng. Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu không phù hợp, cùng với quy trình chế tạo kém chất lượng và không tuân thủ các quy định kỹ thuật, đều có thể gây ra các sự cố ở các đầu dây cáp. 1.6 Những khiếm khuyết của vật liệu: Những khiếm khuyết này chủ yếu thể hiện ở ba khía cạnh. Thứ nhất là vấn đề liên quan đến việc sản xuất cáp, cụ thể là những khiếm khuyết còn tồn tại ở lớp bảo vệ bằng chì (nhôm) ； Trong quá trình bọc cách điện, giấy cách điện có thể xuất hiện các khuyết tật như nếp gấp, vết nứt, vết rách và các khe hở do chồng chất lên nhau ； Thứ hai là những khiếm khuyết trong quá trình chế tạo các phụ kiện dây cáp, chẳng hạn như các bộ phận làm từ gang có lỗ rỗng, độ bền cơ học của các bộ phận bằng sứ không đạt yêu cầu, các bộ phận khác không tuân thủ tiêu chuẩn, hoặc việc lắp ráp không đảm bảo độ kín ； Thứ ba là việc quản lý và bảo dưỡng vật liệu cách điện không tốt, khiến lớp cách điện của cáp bị ẩm ướt, bẩn thỉu và lão hóa. 1.7 Sự ăn mòn lớp bảo vệ: Do sự ăn mòn của axit và kiềm dưới lòng đất, cùng tác động của dòng điện rò, lớp vỏ bọc bằng chì bao quanh cáp bị ăn mòn, gây ra các vết loang lổ, nứt nẻ hoặc thủng, từ đó dẫn đến các sự cố. Ở các loại cáp có lớp cách điện bằng giấy nhúng dầu, nếu mặt đất nơi lắp đặt cáp không bằng phẳng, hoặc nếu cáp được lắp đặt trên cột điện ở ngoài trời, thì do sự chênh lệch về độ cao, dầu cách điện ở vị trí cao sẽ chảy xuống vị trí thấp hơn. Điều này khiến khả năng cách điện của cáp ở vị trí cao bị suy giảm, từ đó gây ra các sự cố. 2. Phân loại các sự cố 2.1 Phân loại theo điện trở của sự cố và tình trạng của dây dẫn • Sự cố mất kết nối (dây đứt) Sự cố mất kết nối, còn được gọi là sự cố dây đứt, xảy ra khi điện trở cách điện giữa các pha của cáp hoặc giữa pha và vỏ bọc đạt mức theo tiêu chuẩn yêu cầu, nhưng điện áp hoạt động không thể được truyền đến đầu cuối ； Hoặc mặc dù đầu nối có điện áp, nhưng khả năng tải lại kém. Khi điện trở cách điện = ∞, đó chính là tình trạng đứt dây. • Lỗi điện trở thấp (đoản mạch): Lỗi điện trở thấp còn được gọi là lỗi đoản mạch. Đây là tình trạng mà lớp cách điện giữa các pha của dây cáp hoặc giữa dây cáp và vỏ bọc bị hư hại; điện trở cách điện ở mức rất thấp, đến mức có thể được đo bằng phương pháp xung điện áp thấp. Đó là loại sự cố mà khi điện trở cách điện đạt 100kΩ thì không thể sử dụng phương pháp xác định sự cố bằng xung điện áp thấp để kiểm tra; đây là khái niệm được đặt ra để phân biệt với các loại sự cố có điện trở thấp. Bao gồm hai loại: sự cố điện trở cao do rò rỉ và sự cố điện trở cao do phóng điện. Việc phân loại các lỗi trên cũng nhằm mục đích giúp việc chọn phương pháp kiểm tra trở nên dễ dàng hơn. Theo các công nghệ đo khoảng cách lỗi phổ biến hiện nay, các lỗi loại mạch đứt hoặc điện trở thấp có thể được kiểm tra bằng phương pháp phản xạ xung điện áp thấp; các lỗi có điện trở cao thì sử dụng phương pháp phóng điện đột ngột. Còn các lỗi có tính chất phóng điện thì có thể được kiểm tra bằng phương pháp phóng điện một chiều. 2.2 Phân loại theo hiện tượng bề mặt • Sự cố loại mở • Sự cố loại khép kín
2.3 Phân loại theo hiện tượng nối đất • Sự cố nối đất một pha • Sự cố giữa các pha • Sự cố nối đất kết hợp nhiều pha
2.4 Phân loại theo vị trí xảy ra sự cố • Sự cố tại các điểm nối • Sự cố xảy ra trong thân cáp