Đề tài : Nghiên cứu phương pháp chuẩn đoán và xác định điểm sự cố cáp lực ngầm trong lưới điện trung thế thuộc công trình nghiên cứu cấp bộ Nôi dung ...
Viện năng lợng M số: I 174 Đề tài nckh Nghiên cứu PHƯƠNG PHáP CHẩN ĐOáN Và XáC ĐịNH ĐIểM Sự Cố CáP LựC NGầM TRONG LƯới trung thế 8768 Hà Nội 2010 Bộ công thơng BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NĂNG LƯỢNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM TRONG LƯỚI TRUNG THẾ MÃ SỐ : I 174 Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài ThS. Lê Công Doanh Hà Nội – 2010 Tham gia thực hiện đề tài: Số TT Chức danh khoa học, học vị, họ và tên Tổ chức công tác Chữ ký 1 ThS. Lê Công Doanh Phòng KTĐ Cao áp- VNL 2 Vũ Thanh Hải Phòng KTĐ Cao áp- VNL 3 Phạm Hùng Phòng KTĐ Cao áp- VNL 4 Trần Việt Sơn Phòng KTĐ Cao áp- VNL 5 Các nghiên cứu viên khác Phòng KTĐ Cao áp- VNL 1 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁP LỰC NGẦM TRUNG ÁP TẠI VIỆT NAM VÀ CÁC CƠ CHẾ GÂY LÃO HOÁ CÁCH ĐIỆN 6 1.1 Giới thiệu chung 6 1.2 Các cơ chế lão hoá đối với cách điện cáp ngầm 9 1.3 Một vài cơ chế gây hư hỏng cáp lực 14 1.4 Hiện trạng cáp ngầm trung áp tại Việt Nam 15 1.5 Sử dụng công nghệ mới để nâng cao tuổi thọ cáp ngầm trung áp 21 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỂ CHẨN ĐOÁN CHỚM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM 25 2.1 Đánh giá chung về các phương pháp giám sát sự cố cáp ngầm online – offline 25 2.2 Kỹ thuật chẩn đoán cách điện với cáp lực trung áp 28 2.3 Phương pháp chẩn đoán off-line tần số 50/60Hz 34 2.4 Giám sát phóng điện cục bộ online ở cáp ngầm trung áp 37 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM 52 3.1 Các phương pháp xác định điểm sự cố cáp lực ngầm 52 3.2 Sơ đồ phối hợp các phương pháp và thiết bị 68 3.3 Ứng dụng phương pháp cảm ứng trong dò tìm sự cố cáp ngầm 71 CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ VÀ KHUYẾN NGHỊ ĐỐI VỚI VIỆC ÁP 75 2 DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TRONG THỰC TẾ 4.1 Các yếu tố liên quan đến lựa chọn thiết bị 75 4.2 Đánh giá về sự lựa chọn phương pháp và thiết bị 77 KẾT LUẬN 82 PHỤ LỤC 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 3 Những chữ viết tắt AC: Dòng xoay chiều Alternating Current DC: Dòng một chiều Direct Current DWT: Biến đổi sóng tách biệt Discrete Wavelet Transform DSTA: 02 lớp băng thép bảo vệ. Double Steel Tape Armour. EPR: Cách điện cao su ethylene Ethylene Propylene Rubber ET: Cây điện Electrical Treesp FTA: Phân tích sự cố hình cây Failure Tree Analysis MV: Điện trung áp Medium Voltage HFCT: Máy biến dòng tần số cao High Frequency Current Transformers IR: Thiết bị đo điện trở cách điện Insulation Resistance PVC: Lớp cách điện. Polyvinylclorua. PE/TDR: Pulse echo/Time domain reflectometry PILC: Cách điện giấy bọc chì Paper Insulated Lead Covered PD: Phóng điện cục bộ Partial Discharge RF: Tần số radio Radio frequency TDR: Phản xạ kế miền thời gian Time domain reflectometry VLF: Tần số rất thấp Very low frequency WT: Biến đổi sóng Wavelet Transform XLPE: Cách điện liên kết ngang Cross linked polyethylene insulated 4 MỞ ĐẦU Trong hệ thống lưới điện Việt nam nói chung và lưới điện một số thành phố lớn như Hà nội hay TP.HCM nói riêng, hiện nay phần cáp ngầm trung áp chiếm một tỷ lệ đáng kể. Với các yêu cầu về mặt mỹ quan đô thị, mức độ tin cậy vận hành cao và giảm khoảng cách an toàn trong vận hành, do vậy xu hướng ngầm hoá vẫn đang tiếp tục đượ c thực hiện. Đi cùng với việc ngầm hoá hệ thống cáp trung áp gồm có các phương pháp và thiết bị kèm theo để kiểm tra, giám sát và tìm kiếm chỗ hư hỏng. Hiện tại trong việc giám sát hệ thống cáp có rất nhiều phương pháp nhưng nổi trội vẫn là phương pháp phóng điện cục bộ (PD) giám sát on-line và off-line, ngoài ra còn có phương pháp phản xạ kế miền thời gian TDR dùng để thu thập số liệu và phân tích các hình ảnh từ đó đưa ra các nhận xét chính xác về chớm hư hỏng cáp ngầm. Hơn nữa trong quá trình vận hành đối với cáp ngầm theo thống kê từ các đơn vị điện lực thường hay xảy ra sự cố phần lớn do đào bới, máy móc thiết bị va chạm, các hộp đầu nối không đảm bảo… xảy ra trên tuyến cáp. Việc khó khăn là làm thế nào để tìm ra được điểm sự cố đó với chi phí nhân công, thời gian, máy móc là nhỏ nhất ?! Trong đề tài này sẽ thực hiện việc đánh giá kết quả đối với từng phương pháp và thiết bị chuyên dụng, đồng thời đưa ra các khuyến nghị cần thiết trong việc vận dụng hiệu quả phương pháp và thiết bị dò tìm. Nội dung nghiên cứu bao gồm các phần sau: ∋ Tổng quan tình hình sự cố cáp lực ngầm trung thế (phân phối) trong lưới điện Việt Nam, điển hình với đơn vị Điện lực (Hà nội, TP.HCM) 5 ∋ Nghiên cứu phương pháp chẩn đoán và xác định điểm sự cố cáp ngầm trong lưới trung thế ứng dụng ở Việt Nam ° Phương pháp chẩn đoán ° Phương pháp cầu ° PP. Xung phản xạ ° PP. Âm tần ° PP. Điện từ ∋ Phân tích đánh giá và khuyến nghị đối với việc áp dụng các phương pháp trong thực tế 6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁP LỰC NGẦM TRUNG ÁP TẠI VIỆT NAM VÀ CÁC CƠ CHẾ GÂY LÃO HOÁ CÁCH ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung Sự nghiên cứu về những hư hỏng và phát triển các phương pháp xác định, dò tìm sự cố chính xác của cáp ngầm đang được thử thách ở quá khứ và hiện tại với các đề tài nghiên cứu. Dò tìm sự cố đưa ra quyết định về một hư hỏng hiện tạ i, ở đó bao gồm cả việc xác định về mặt vật lý có thể xảy ra. Những kỹ thuật dò tìm hư hỏng tại chỗ và các phương pháp xác định sự cố chính xác đã được phát triển đối với hệ thống phân phối trên không. Tuy nhiên, công nghệ xác định và dò tìm hư hỏng đối với hệ thống cáp ngầm vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Đặc biệt, những sự c ố mới chớm đã hình thành một phạm trù con của hư hỏng đối với hệ thống cáp lực và được bàn luận nhiều ở những nghiên cứu gần đây. Những hư hỏng này bao gồm xử lý lão hoá cách điện từ sự khởi đầu đến kết thúc trước khi dẫn đến hư hỏng nặng nề. Từ một hình ảnh ở diện rộng, nhữ ng sự cố mới chớm xem như là những dạng không bình thường liên quan tới một vài dạng đã được liệt kê và nhận biết đối với dấu hiệu hư hỏng về cáp lực. Về lịch sử, sự phát triển của hệ thống xác định và dò tìm chớm sự cố đang được tiếp tục nghiên cứu và quay trở lại tới trước những thập niên 90. Chương này s ẽ xem xét và đánh giá về sự tồn tại các kỹ thuật xác định và dò tìm chớm sự cố đối với cáp lực ngầm, và làm cơ sở cho việc hình thành các vấn đề về dò tìm chớm sự cố sau này. 1.1.1 Phân tích bằng hình ảnh đối với cáp ngầm Đối với hệ thống phân phối sơ cấp, cáp được thiết kế với các thành phần chính là dây dẫn, vỏ bọc dây dẫn, cách điện, vỏ bọc cách điện, trung tính 7 đồng trục và vỏ bọc ngoài. Dây dẫn có thể là nhôm hoặc đồng ở thể đặc hoặc dạng sợi. Lựa chọn dây dẫn tuỳ thuộc vào các đặc tính vật lý, cường độ dòng, điện áp, độ uốn dẻo, hình dạng và kể cả về mặt kinh tế, tuy nhiên về mặt tin cậy làm việc được đề xuất sử dụng với các loại dây dẫn đặc hoặc dạ ng sợi điền đầy. Vỏ bọc dây dẫn và cách điện hỗ trợ nhau tạo nên một bề mặt hình trụ đối với cách điện của cáp, và hình thành sự phân bố đều với các ứng suất điện. Vỏ bọc dây dẫn được đùn ép một lớp vật liệu bán dẫn, để ngăn ngừa ứng suất điện vượt quá trong các lỗ hổng gi ữa dây dẫn và cách điện. Cách điện có thể là các vật liệu khác nhau như EPR, XLPE, giấy, và TRPE, độ dày của chúng là một hàm số tỷ lệ thuận với điện áp với mức điện áp càng cao thì cách điện càng dày. Dây dẫn trung tính đồng trục với thành phần kim loại có nhiệm vụ như một dây dẫn cho dòng điện trung tính trở về. A: Ruột dẫn B: Màng chắn lõi C: Lớp cách điện chính D: Màng chắn cách điện E: Dây trung tính F: Lớp vỏ bảo vệ Hình 1.1: Hình dạng đặc trưng với cáp ngầm một pha [...]... phương pháp và thiết bị xác định điểm hỏng trên đường cáp: - Phương pháp cầu (cầu điện trở, cầu điện dung, cầu hạ áp, cầu cao áp ) 18 - Phương pháp xung phản xạ - Phương pháp đo sụt áp trên lõi và trên vỏ cáp - Phương pháp đơn xung nhị thứ và đa xung nhị thứ (SIM và MIM) - Phương pháp đo xung phản xạ để xác định tương đối chính xác vị trí hỏng của cáp khi điện trở cách điện chỗ hư hỏng của cáp còn... Liệt dùng cáp XLPE tiết diện 1200 mm2, dùng bộ giám sát nhiệt độ với sợi cáp quang để theo dõi tình trạng cáp và phát hiện sự cố 1.4.3 Các kỹ thuật và phương pháp liên quan đến xác định sự cố cáp ngầm Tại Việt Nam: Các phương pháp và thiết bị dùng xác định sơ bộ: Xác định sự nguyên vẹn của ruột cáp: những thiết bị đo có điện áp nhỏ (vạn năng, đèn rò ), Mêgôm mét (tuy nhiên thiết bị đo có điện áp lớn... phá huỷ, và quy về hiệu quả vẫn còn chưa đạt được Trong chương 2 và 3 của đề tài này sẽ tiếp tục phân tích và nghiên cứu rõ từng phương pháp hiện hữu trong việc chẩn đoán chớm hư hỏng và xác định điểm sự cố cáp ngầm 2.2 Kỹ thuật chẩn đoán cách điện với cáp lực trung áp Theo tiêu chuẩn IEEE 400 tất cả các thử nghiệm có thể tổng hợp thành 2 dạng chính: dạng 1, chịu đựng về phá huỷ và dạng 2, chẩn đoán không... giả tạo), chập chờn phải dùng các phương pháp làm giảm cách điện chỗ hỏng của cáp xuống ≤ 10 Ω - Phương pháp cảm ứng - Phương pháp âm thanh (phóng điện dao động) Các phương pháp làm giảm điện trở cách điện tại điểm hỏng của cáp ngầm: - Phương pháp đốt thủng bằng dòng một chiều hoặc dòng xoay chiều - Phương pháp phá thủng bằng điện một chiều (Phương pháp phá thủng bằng điện xoay chiều thực tế ít dùng... trạng thái điện áp xác lập, phóng điện cục bộ làm tăng lên mức độ nghiêm trọng và kết cục dẫn đến lỗi hư hỏng hệ thống cáp 1.4 Hiện trạng cáp ngầm trung áp tại Việt Nam 1.4.1 Hiện trạng sử dụng cáp ngầm Điện lực Hà nội Cáp ngầm sử dụng chủ yếu là cáp khô, 3 pha, cách điện XLPE, tiết diện 3*240 mm2 Và một ít cáp dầu đang trong quá trình vận hành và sẽ được thay thế dần để chuyển sang cáp cách điện XLPE... trên thế giới: Ở một số nước trên thế giới cho đến nay vẫn sử dụng một số phương pháp và thiết bị ở trên để dò tìm sự cố ngoài ra họ sử dụng một số phương pháp và thiết bị với sự cải tiến về công nghệ như, phương pháp xung phản xạ TDR gửi một tín hiệu với năng lượng thấp qua cáp mà không gây ra sự suy giảm về cách điện, được sử dụng bộ lọc và bộ tạo âm lớn Điểm yếu của phương pháp này là không định. .. hộp nối cáp 22 vụ, hư đầu cáp 2 vụ, đào chạm cáp 28 vụ - Năm 2009: Hư cáp 25 vụ, hư hộp nối cáp 15 vụ, hư đầu cáp 6 vụ, đào chạm cáp 66 vụ - 7 tháng đầu năm 2010: Hư cáp 11 vụ, hư hộp nối cáp 12 vụ, hư đầu cáp 5 vụ, đào chạm cáp 30 vụ * Sơ đồ phân tích sự cố (FTA) tại Công ty Điện lực TP.HCM xem hình 1.7 1.4.2 Phân tích các nguyên nhân gây sự cố với cáp ngầm trung áp Các nguyên nhân gây hư hỏng cáp: chất... Không có sự cố gần khu vực lân Không phát hiện Phát hiện mặt đường trước số nhà 557 Nguyễn Kiệm bị biến dạng lún sụt rất nhiều Hình 1.7: Sơ đồ phân tích sự cố theo FTA (Failure Tree Analysis) – dựa trên khảo sát sự cố thực tế 24 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỂ CHẨN ĐOÁN CHỚM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM Ngày nay hệ thống điện trung áp được sử dụng rộng rãi với các loại cáp điện khác nhau như cách điện. .. hạ ngầm 100% lưới điện Điện lực TP.HCM Theo đề án phát triển từ nay đến năm 2020 Đối với lưới điện trung áp, TP cải tạo toàn bộ lưới 15kV tại các quận-huyện 2, 7, 9, 12, Củ Chi, Nhà Bè, Bình Chánh, Hóc Môn và một phần tại các quận Thủ Đức, Tân Bình, Tân Phú thành lưới 22kV; ngầm hóa từ 20% đến 100% cáp điện tại các quậnhuyện; Giai đoạn 2007 – 2008, ưu tiên ngầm hoá lưới điện một số tuyến đường trung. .. nghiệm phát triển mạnh trong các mạng lưới cáp ngầm đang bắt đầu tập trung cho việc cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ đối với cáp trung áp Kết quả thu được từ chương trình nghiên cứu thử nghiệm về lão hoá cách điện cho biết hiệu quả rất tốt đối với cáp TRXLPE và sự phân biệt rõ ràng giữa hiệu quả của TR-XLPE, XLPE, và các vật liệu cách điện XLPE cục bộ * Kinh nghiệm sử dụng cáp cách điện TR-XLPE ở Châu . hình sự cố cáp lực ngầm trung thế (phân phối) trong lưới điện Việt Nam, điển hình với đơn vị Điện lực (Hà nội, TP.HCM) 5 ∋ Nghiên cứu phương pháp chẩn đoán và xác định điểm sự cố cáp ngầm trong. ĐIỂM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM 52 3.1 Các phương pháp xác định điểm sự cố cáp lực ngầm 52 3.2 Sơ đồ phối hợp các phương pháp và thiết bị 68 3.3 Ứng dụng phương pháp cảm ứng trong dò tìm sự. TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM TRONG LƯỚI