Cấu trúc tổng thể của cầu dao chân không ngoài trời loại -có trụ bọc-bằng sứ như sau:Ống lót bằng sứ phía trên đóng vai trò là ống lót buồng dập tắt hồ quang -, có chứa bộ ngắt chân không và ống lót bằng sứ phía dưới đóng vai trò là ống lót hỗ trợ. Cả ống lót buồng dập tắt hồ quang- và ống lót hỗ trợ đều được đổ đầy mỡ cách điện chân không có đặc tính cách điện tuyệt vời. Trong quá trình hoạt động chống sét, nếu thiết bị chống sét đường dây 35 kV bị hư hỏng hoặc có đặc tính chống sét kém, quá điện áp có thể xâm nhập vào các thiết bị trạm biến áp dọc đường dây, gây đoản mạch tại các điểm yếu trong lớp cách điện của máy cắt, dẫn đến hư hỏng thiết bị do sét đánh. Các biện pháp phòng ngừa sau đây có thể được thực hiện để giải quyết vấn đề này.
I. Những cách chính mà hoạt động của sét ảnh hưởng đến máy cắt chân không ngoài trời
Tác động của sét đến máy cắt chân không ngoài trời không phải thông qua sự "tấn công" trực tiếp vào bản thân thiết bị mà chủ yếu thông qua hai cách sau, tạo ra quá điện áp có tính hủy diệt:
Sét đánh trực tiếp Quá điện áp
Đánh trực tiếp: Sét đánh trực tiếp vào thân cầu dao, các thanh cái được kết nối hoặc các công trình lân cận. Điều này tạo ra dòng điện và điện áp sét cực cao, vượt xa mức chịu được cách điện của thiết bị.
Hậu quả: Điều này có thể dẫn đến chập điện, nổ, đánh thủng lớp cách điện bên ngoài của bộ ngắt chân không và thậm chí gây đoản mạch ba pha, dẫn đến hư hỏng vĩnh viễn cho thiết bị và mất điện.
Quá điện áp do sét gây ra (Phổ biến hơn)
Nguyên tắc: Khi sét đánh vào một đường dây, cột hoặc mặt đất gần cầu dao, nó sẽ tạo ra một trường điện từ mạnh chuyển tiếp xung quanh nó. Từ trường thay đổi này gây ra hiện tượng quá điện áp cực cao trong mạch được hình thành bởi bộ ngắt mạch, dây dẫn và các cấu trúc.
Đặc điểm: Mặc dù cường độ thường thấp hơn so với sét đánh trực tiếp nhưng nó xảy ra thường xuyên hơn và lan truyền dọc theo đường dây, gây ra mối đe dọa đáng kể đối với các điểm cách điện yếu của máy cắt.
Sét đánh quá điện áp
Nguyên tắc: Ngay cả khi sét đánh vào đường dây ở xa thì xung sét sẽ truyền dọc theo đường dây truyền tải dưới dạng sóng lan truyền, đến máy cắt tại trạm biến áp. Nếu trở kháng sóng không khớp, hiện tượng khúc xạ và phản xạ sẽ xảy ra, làm tăng điện áp.
Các bộ phận bị ảnh hưởng: Chủ yếu đe dọa đến lớp cách điện giữa các tiếp điểm của bộ ngắt mạch và lớp cách điện với mặt đất. Đặc biệt khi máy cắt ở vị trí mở, các tiếp điểm của nó (giữa tiếp điểm động và tĩnh) cần chịu được điện áp pha toàn hệ thống. Sự chồng chất của xung sét có thể dễ dàng dẫn đến hỏng các tiếp điểm, gây ra lỗi “sét đánh hỏng”.
Tiềm năng mặt đất tăng lên
Nguyên lý: Khi dòng sét phóng xuống đất thông qua thiết bị nối đất sẽ tạo ra điện thế tức thời cực cao xung quanh thân nối đất. Nếu kết nối nối đất của các thiết bị khác nhau trong trạm biến áp (chẳng hạn như đế cầu dao, tủ điều khiển) kém hoặc có sự chênh lệch điện thế thì có thể dẫn đến hiện tượng quá điện áp-nổi loạn.
Tác động: Điện thế cao có thể “tóm ngược” từ dây nối đất đến vỏ thiết bị, sau đó xâm nhập vào hệ thống điều khiển thứ cấp dễ bị tổn thương (như động cơ của cơ cấu vận hành, cuộn dây đóng mở và thiết bị bảo vệ bộ vi xử lý), gây ra lỗi điều khiển hoặc cháy linh kiện.
II. Biểu hiện cụ thể của tác hại
Thiệt hại cách điện:
Cách điện bên ngoài: Sự phóng điện bề mặt trên chất cách điện bằng sứ hoặc cao su silicone để lại vết cháy, làm giảm hiệu suất cách nhiệt trong tương lai.
Cách điện bên trong: Mặc dù bộ ngắt chân không được bịt kín hoàn toàn nhưng khoảng cách đường rò bên ngoài của nó có thể bị phóng điện do nhiễm bẩn và bị sét đánh chồng chất. Quan trọng hơn, khe hở tiếp xúc có thể bị thủng do quá điện áp do sét.
Trục trặc cơ chế hoặc không hoạt động:
Quá điện áp cảm ứng có thể xâm nhập vào mô-đun điều khiển của cơ cấu vận hành (như cơ cấu lò xo, cơ cấu nam châm vĩnh cửu) thông qua đường dây điện hoặc cáp điều khiển, có khả năng khiến cầu dao ngắt mạch không cần thiết (trục trặc) hoặc không hoạt động khi có sự cố (không hoạt động), do đó mở rộng phạm vi của vụ tai nạn.
Thiệt hại hệ thống thứ cấp:
Các xung điện từ (LEMP) do sét tạo ra có thể kết hợp với đường dây tín hiệu và đường dây điện, làm hỏng-các thiết bị bảo vệ và điều khiển dựa trên bộ vi xử lý, thiết bị đầu cuối thông minh (DTU/FTU), v.v., dẫn đến lỗi giám sát.
Lão hóa vật liệu tăng tốc:
Sự tăng điện áp thường xuyên làm tăng tốc độ lão hóa của vật liệu cách điện, rút ngắn tuổi thọ của thiết bị.
III. Các biện pháp bảo vệ toàn diện ("Ba tuyến phòng thủ")
Để chống sét cho máy cắt chân không 35kV ngoài trời, phải áp dụng chiến lược "quản lý toàn diện và bảo vệ theo lớp".
Tuyến phòng thủ đầu tiên: Đánh chặn và phóng điện (Ngăn chặn các cuộc tấn công trực tiếp và giảm biên độ của các đợt sóng tới)
Lắp đặt cột thu lôi/dây thu lôi:
Lắp đặt các cột thu lôi độc lập hoặc cột thu lôi kết cấu trong trạm biến áp (hoặc khu vực phân phối điện ngoài trời nơi lắp đặt cầu dao) để tạo thành vùng bảo vệ hiệu quả, đảm bảo các thiết bị quan trọng như cầu dao nằm trong ô bảo vệ chống sét đánh trực tiếp.
Vị trí đặt thiết bị chống sét hợp lý:
Một biện pháp quan trọng! Phải lắp đặt thiết bị chống oxit kim loại không khe hở (MOA) ở lối vào phía nguồn điện của cầu dao (thường được lắp cùng với công tắc ngắt kết nối).
Vị trí lắp đặt: Nên lắp đặt càng gần cầu dao càng tốt để giảm thiểu hiện tượng quá điện áp cảm ứng trên các dây kết nối giữa chúng. Lý tưởng nhất là khoảng cách điện giữa thiết bị chống sét và cầu dao không được vượt quá giá trị quy định (chẳng hạn như yêu cầu về “khoảng cách điện” trong quy định).
Chức năng: Khi quá điện áp do sét đạt đến điện áp hoạt động của thiết bị chống sét, thiết bị chống sét sẽ nhanh chóng tiến hành, hạn chế quá điện áp ở mức an toàn mà lớp cách điện của cầu dao có thể chịu được và xả dòng sét xuống đất.
Tuyến phòng thủ thứ hai: Liên kết và nối đất đẳng thế (Cung cấp đường phóng điện đáng tin cậy và cân bằng tiềm năng)
Hệ thống nối đất cải tiến:
Lưới nối đất của trạm biến áp và thân máy cắt phải tuân thủ quy định, đảm bảo điện trở nối đất đủ thấp (thường yêu cầu nhỏ hơn hoặc bằng 0,5Ω). Việc nối đất có điện trở-thấp có thể nhanh chóng phóng ra dòng điện sét và giảm cường độ tăng điện thế trên mặt đất.
Đế cầu dao, hộp cơ cấu vận hành và khung kim loại phải có ít nhất hai điểm nối đất chắc chắn.
Liên kết đẳng thế:
Các bộ phận kim loại gần cầu dao (chẳng hạn như giá đỡ, ống dẫn cáp và khay cáp) và vỏ hộp điều khiển phải được kết nối tốt-với lưới nối đất chính để ngăn hiện tượng giật ngược do chênh lệch điện thế gây ra.
Tuyến phòng thủ thứ ba: Che chắn và cách ly (Bảo vệ hệ thống thứ cấp)
Che chắn và nối dây:
Tất cả cáp điều khiển và cáp tín hiệu dẫn đến cơ cấu vận hành máy cắt và hộp điều khiển phải được bọc thép hoặc đi qua ống dẫn kim loại và cả hai đầu của hộp bọc thép hoặc ống dẫn kim loại phải được nối đất chắc chắn.
Nên ưu tiên sử dụng cáp có vỏ bọc và lớp che chắn cũng phải được nối đất ở cả hai đầu.
Lắp đặt thiết bị chống sốc điện (SPD):
Các SPD có mức điện áp thích hợp (ví dụ: SPD nguồn điện DC220V/AC220V, SPD tín hiệu) phải được lắp đặt ở đầu vào nguồn vận hành bộ ngắt mạch và đầu vào mạch tín hiệu điều khiển.
SPD có thể ngăn chặn hiệu quả các xung sét đi vào từ đường dây, bảo vệ thiết bị điện tử thứ cấp. Cần thiết lập một hệ thống bảo vệ SPD phối hợp nhiều{1}}giai đoạn.
Các biện pháp cách ly:
Đối với các mạch tín hiệu quan trọng, có thể sử dụng bộ ghép quang hoặc máy biến áp cách ly tín hiệu để cách ly điện nhằm cắt đứt đường dẫn truyền của quá điện áp sét.
IV. Đề xuất vận hành và bảo trì
Kiểm tra phòng ngừa thường xuyên:
Thực hiện kiểm tra điện áp tham chiếu DC (U1mA) và dòng điện rò trên thiết bị chống sét theo quy định để đảm bảo chúng hoạt động bình thường.
Tiến hành kiểm tra điện trở cách điện và điện áp chịu đựng AC trên cầu dao, đặc biệt là kiểm tra tần số nguồn và mức điện áp chịu xung của các tiếp điểm của chúng.
Kiểm tra lưới nối đất:
Thường xuyên kiểm tra điện trở nối đất và kiểm tra xem dây dẫn nối đất có bị ăn mòn hoặc đứt hay không.
Giám sát tình trạng:
Trước và sau mùa giông bão, tăng cường kiểm tra để kiểm tra dấu vết phóng điện trên bề mặt chất cách điện, đảm bảo hộp cơ khí được bịt kín đúng cách và xác minh rằng đèn báo trạng thái SPD đang hoạt động chính xác.
Giám sát trạng thái hoạt động:
Đối với các cầu dao trên đường dây ở trạng thái mở/chờ, khả năng chống sét của chúng (chủ yếu là thiết bị chống sét phía thanh cái) phải hoạt động liên tục.
Bản tóm tắt
Sét đánh gây ra mối đe dọa mang tính hệ thống đối với máy cắt chân không ngoài trời 35kV, ảnh hưởng đến cả lớp cách điện sơ cấp và hệ thống điều khiển thứ cấp. Biện pháp phòng ngừa quan trọng và hiệu quả nhất là "lắp đặt-các thiết bị chống oxit kim loại (MOA) hiệu suất cao gần cầu dao", được bổ sung bằng cách nối đất đáng tin cậy, bảo vệ đột biến toàn diện cho hệ thống thứ cấp cũng như vận hành và bảo trì được tiêu chuẩn hóa. Chỉ bằng cách xây dựng một-hệ thống bảo vệ nhiều lớp từ không khí đến mặt đất và từ hệ thống sơ cấp đến thứ cấp thì khả năng vận hành an toàn và ổn định của cầu dao chân không trong điều kiện có sét mới có thể được tối đa hóa.
Máy cắt chân không ngoài trời Shaanxi Huadian 35kV, với công nghệ tiên tiến, xác định tiêu chuẩn mới cho thiết bị chuyển mạch ngoài trời. Chúng có vỏ cách nhiệt bằng composite có độ bền cao,-chịu được thời tiết, tăng đáng kể khoảng cách đường rò. Kết hợp với thiết kế điện trường được tối ưu hóa, chúng ngăn ngừa hiện tượng phóng điện bề mặt một cách hiệu quả ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt như quá điện áp và ô nhiễm do sét, đảm bảo hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời và lâu dài. Được trang bị cơ chế vận hành nam châm vĩnh cửu hoặc lò xo mô-đun kín hoàn toàn, chúng có tuổi thọ cơ học hơn 10.000 lần hoạt động. Một thiết bị chống ngưng tụ{10}}tích hợp đảm bảo hộp cơ chế luôn khô ráo. Để được giải đáp thắc mắc, vui lòng liên hệ với chúng tôi:pannie@hdswitchgear.com.
