NSPC: Ứng dụng giải pháp công nghệ vlf (Very Low Frequency) vào thí nghiệm cáp lực Xlpe
(tapchicongthuong.vn)
NSPC: Ứng dụng giải pháp công nghệ vlf
(Very Low Frequency) vào thí nghiệm cáp
lực Xlpe
01/08/2020 lúc 11:00 (GMT) Theo dõi Tạp chí công thương trên
TCCT Từ trước đến nay, phương pháp thử cáp lực với điện áp một chiều tăng cao
vẫn được sử dụng tại các đơn vị Thí nghiệm trên địa bàn phía Bắc, thiết bị thử cáp
DC có ưu điểm là nhỏ gọn hơn so với thiết bị thử cao áp AC.
Tại tần số xoay chiều công nghiệp, cáp lực là một tụ điện có điện dung rất lớn khoảng
300nF trên một mét chiều dài (với cáp 66kV). Vậy với 500m cáp và với điện áp thử
xoay chiều khoảng 100kV tại tần số công nghiệp sẽ có dòng điện điện dung là 4,7A
xuất hiện, tương đương với công suất thử của bộ thử AC lên đến 470kVA. Với công
suất lớn như vậy đòi hỏi thiết bị có kích thước lớn và giá thành sản xuất cao.
Ngoài ra, với đầu vào điện áp của thiết bị thử AC khoảng 400V thì dòng điện xuất
hiện phía sơ cấp lên đến 1175A. Một phép thử cộng hưởng có thể được sử dụng để
làm giảm dòng điện dung bằng kháng bù.
Nhưng hầu hết các thiết bị này có kích thước lớn, khối lượng nặng và rất đắt đỏ, vì
vậy phương pháp thử cáp bằng điện áp xoay chiều tăng cao tần số công nghiệp tỏ ra
không phù hợp khi thí nghiệm cáp ngoài hiện trường.
Phương pháp thử cáp lực với điện áp một chiều tăng cao
Tuy nhiên, có rất nhiều hạn chế và nguy hiểm khi thử nghiệm cáp XLPE với điện áp
một chiều tăng cao như:
+ Cách điện sẽ phải chịu ứng suất lớn không cần thiết bởi điện áp một chiều ở mức
cao, dẫn đến việc giảm tuổi thọ hoặc gây ra hư hỏng cách điện.
+ Dưới tác dụng của điện áp DC sẽ tạo ra những điện tích không gian (Space Charge)
trong cách điện và tồn tại trong thời gian rất dài.
+ Khi cáp được đưa vào vận hành với điện áp AC những điện tích không gian này sẽ
gây ra ứng suất điện cục bộ và làm giảm tuổi thọ, gây phá hủy cách điện.
+ Điện áp một chiều thí nghiệm điển hình bằng khoảng 2 đến 3 lần điện áp phá hủy
cách điện xoay chiều. Với điện áp cao như vậy là cần thiết để phát hiện những khuyết
tật tiềm ẩn trong cách điện.
+ Việc sử dụng điện áp một chiều ở mức cao dễ gây ra hiện tượng quá ứng suất trong
cách điện. Với cáp lực cũ có thể bị phá hủy cách điện sau khi thử cao áp DC mặc dù
thực tế nó vẫn vận hành được dưới điện áp AC.
Cáp lực bị phá hủy khi đưa vào vận hành
Với những hạn chế và nguy hiểm trên nên dẫn đến việc thực hiện các phép thử
Acceptance ngoài hiện trường người ta đều giảm giá trị điện áp thí nghiệm DC xuống
nhỏ hơn so với giá trị thí nghiệm xuất xưởng nên đôi khi vẫn không phát hiện ra khuyết
tật trong cách điện mà vẫn kết luận cách điện đạt tiêu chuẩn vận hành dẫn đến việc
thử nghiệm không mang lại hiệu quả trong việc tìm ra những khuyết tật thật sự trong
cách điện.
Với một sợi cáp có khuyết tật, điện áp phá hủy một chiều cao hơn rất nhiều so với
điện áp phá hủy xoay chiều. Rõ ràng điều này dấy lên lo ngại về sự bất cập của phép
thử cao áp DC với cáp lực XLPE.
Để giải quyết được những vấn đề trên đảm bảo hiệu quả trong quá trình thử nghiệm
và đưa ra kết quả thí nghiệm đúng chất lượng sản phẩm của cáp XLPE thì Tổ Thí
nghiệm – Tự động hóa thuộc Công ty dịch vụ Điện lực miền Bắc đã áp dụng phương
pháp thí nghiệm cáp lực bằng công nghệ VLF (Very Low Frequency) với nhiều thuận
lợi và tiện ích nhất định.
VLF sử dụng một tín hiệu điện áp xoay chiều có tần số nhỏ hơn 1Hz. Tại Bắc Mỹ hầu
hết người ta sử dụng tần số 0.1Hz (hoặc nhỏ hơn như 0.05 Hz, 0.02 Hz, 0.01 Hz) để
thí nghiệm cáp rất dài và có điện dung rất lớn. Phương pháp thí nghiệm VLF cho cáp
lực đã được đưa vào tiêu chuẩn Mỹ IEEE400.2 từ năm 2004 và tiêu chuẩn IEC 605022 (mục 20.3.1) năm 2014 và trở thành phương pháp thí nghiệm cho cáp lực tiên tiến
nhất hiện nay.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống VLF
Kết quả từ hơn 20.000 thử nghiệm cáp lực cho thấy rằng nếu một cáp lực vượt qua
được một bài kiểm tra VLF thích hợp, nó sẽ có trên 95% cơ hội tránh được một sự cố
trong nhiều năm vận hành tiếp theo.
Điện áp thử AC với tần số 0,1Hz giúp công suất của thiết bị thử giảm đi 500 lần so
với thử AC tại tần số 50Hz. Trong thời gian dài công nghệ này được dùng để thử
nghiệm máy phát điện cỡ lớn.
Qua các số liệu được tìm hiểu và nghiện cứu thì việc thử nghiệm điện áp cao tần số
thấp VLF đang trở thành phương pháp thí nghiệm tiên tiến nhất cho cáp lực hiện nay
và đang dần thay thế phương pháp thử nghiệm bằng điện áp 1 chiều DC.
Công ty Dịch vụ Điện lực miền Bắc (NPSC) là một trong số rất ít đơn vị thí nghiệm
sở hữu và thực hiện thử cáp bằng thiết bị VLF, góp phần làm cho hệ thống điện hoạt
động ngày càng ổn định và tin cậy.