MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG CÔNG TÁC THỬ NGHIỆM ĐƯA VÀO VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÁP ĐIỆN LỰC Tóm tắt: Bài báo trình bày một số cập nhật mới nhất về thử nghiệm cáp điện lực liên quan tới tiêu chuẩn, phương pháp thử nghiệm trên thế giới và phân tích một số điểm bất cập trong công tác thử nghiệm đảm bảo vận hành an toàn hệ thống cáp lực trung áp và cao áp hiện nay tại Việt Nam. Trên cơ sở thực trạng công tác thử nghiệm và các phương pháp, tiêu chuẩn hiện hành, bài báo đưa ra một số đề xuất về phương pháp thử nghiệm đưa vào vận hành tuyến cáp lực cấp trung áp và cao áp của lưới điện Việt Nam phù hợp với hiện trạng lắp đặt và vận hành.
MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG CÔNG TÁC THỬ NGHIỆM ĐƯA VÀO VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÁP ĐIỆN LỰC Phịng Thí nghiệm trọng điểm Điện cao áp – Viện Năng lượng Tóm tắt: Bài báo trình bày số cập nhật thử nghiệm cáp điện lực liên quan tới tiêu chuẩn, phương pháp thử nghiệm giới phân tích số điểm bất cập cơng tác thử nghiệm đảm bảo vận hành an toàn hệ thống cáp lực trung áp cao áp Việt Nam Trên sở thực trạng công tác thử nghiệm phương pháp, tiêu chuẩn hành, báo đưa số đề xuất phương pháp thử nghiệm đưa vào vận hành tuyến cáp lực cấp trung áp cao áp lưới điện Việt Nam phù hợp với trạng lắp đặt vận hành TỔNG QUAN Trong thập kỷ qua, giới khối lượng cáp điện lực sản xuất tăng từ đến 10% năm Trong hầu hết loại cáp dành cho mạng lưới phân phối, mức tăng trưởng hàng năm ứng dụng cáp cao áp từ 110kV trở lên gần mức hai số Các vấn đề thúc đẩy xu hướng tăng trưởng lĩnh vực lượng tái tạo nhu cầu từ khu vực đô thị, nơi hạn chế đất đai, cáp ưu tiên lắp đặt so với đường dây khơng Ngồi khối lượng, chiều dài hệ thống cáp tăng lên mạng lưới cáp cao áp bao phủ hàng trăm km khơng cịn Các tuyến cáp dài tạo thách thức không cho thử nghiệm xuất xưởng nhà máy mà thử nghiệm tuyến cáp lực đưa vào vận hành trường Chiều dài tuyến cáp thuộc lưới điện phân phối (cáp trung áp) tăng lên, thường từ 15 đến 20 km Đối với vật liệu cách điện ứng dụng sản xuất cáp điện lực, có xu hướng rõ ràng sử dụng cáp cách điện polyme PE (LDPE, HDPE, XLPE…) Vật liệu đưa thách thức mới, đặc biệt đánh giá chẩn đoán, chẳng hạn tổn thất điện mơi Các quy trình sản xuất cáp điện phụ kiện đại ngày kiểm soát tốt triết lý sản phẩm “phù hợp với mục đích sử dụng” Do vậy, độ dày lớp cách điện cáp giữ mức tối thiểu cần thiết để giảm chi phí Nhưng cách tiếp cận kèm với nhược điểm hầu hết lỗi tay nghề thợ lắp đặt tuyến cáp lực dẫn đến lỗi hệ thống cáp Về công tác thử nghiệm cáp lực, thập kỷ qua tiêu chuẩn hướng dẫn thử nghiệm khơng có nhiều thay đổi quy trình tiếp tục chủ yếu dựa thử nghiệm chịu đựng điện áp cao Mặc dù số thử nghiệm có tính chẩn đốn khuyến nghị khơng có giá trị ngưỡng đề cập Trong nội CIGRE (Hiệp hội Quốc tế hệ thống điện lớn), nhóm cơng tác thử nghiệm cáp lực thành lập tiến hành phân tích trạng cơng tác thử nghiệm cáp lực cấp trung áp cao áp Một tài liệu – TB 841 (Technical Brochure N o841) nhóm xuất thảo luận phương pháp thử nghiệm sau lắp đặt cáp cấp trung áp cao áp Mặc dù tài liệu khơng phải tiêu chuẩn, cung cấp nhìn tổng quan có giá trị phương pháp áp dụng cơng tác thử nghiệm cáp lực THỬ NGHIỆM TUYẾN CÁP ĐIỆN LỰC TRUNG ÁP Hệ thống cáp ngầm trung áp (tới 35kV) trở thành thành phần quan trọng lưới điện phân phối đại Kinh nghiệm từ công ty điện lực xuống cấp mối nối cáp đầu cáp thường tạo thành điểm yếu hệ thống yếu tố khác lão hóa, bị thấm nước, tay nghề lắp đặt sử dụng phụ kiện khơng phù hợp bị lỗi Do đó, cần phải triển khai kỹ thuật kiểm tra chẩn đoán hệ thống cáp trung áp vận hành để đảm bảo độ tin cậy cao có thể, nêu hướng dẫn tiêu chuẩn sê-ri IEEE 400 IEC 60502-2 Các thử nghiệm chịu đựng chịu đựng điện áp cao (high voltage withstand test) thường yêu cầu đặt điện áp liên tục mức điện áp quy định (thường cao điện áp danh định) thời gian quy định Hệ thống cáp kiểm tra “Đạt” “Không đạt” Nếu hệ thống cáp bị lỗi, tức bị phóng điện q trình thử nghiệm, sửa chữa thay Thử nghiệm chịu đựng điện áp cao phân loại nghiệm chịu đựng đơn giản thử nghiệm chịu đựng giám sát (monitored withstand test/MWT) Loại thứ hai khác với thử nghiệm chịu đựng tiêu chuẩn chỗ thơng số khác theo dõi, ví dụ tổn thất điện mơi, dịng rị phóng điện cục Về nguồn điện áp thử nghiệm, điện áp sử dụng phổ biến thử nghiệm tuyến cáp lực cấp trung áp tới 35kV loại điện áp có tần số thấp (VLF) từ 0,01Hz tới 10Hz; nguồn điện áp xoay chiều dao động tắt dần (DAC) Trong số trường hợp, điện áp thử nghiệm với tần số nguồn (50H ÷ 60Hz) gần tần số nguồn (20Hz ÷ 300Hz) sử dụng số trường hợp, thử nghiệm ngâm 24 với điện áp lưới thực Các tiêu chuẩn IEEE 400.1, IEC 60502-2 khơng khuyến khích sử dụng điện áp DC hệ thống cáp dạng đùn với cách điện polyme để thử nghiệm khả chịu đựng điện áp cao Xu hướng thử nghiệm cáp điện lực để đưa vào vận hành tiến hành loại thử nghiệm chịu đựng giám sát (monitored withstand test/MWT) với việc đo phóng điện cục (PD) tổn hao điện môi (TanDelta) nâng điện áp thử nghiệm (phổ biến loại điện áp tần số cực thấp VLF) Việc đo PD tuyến cáp trung áp thực rộng rãi dùng nguồn cao áp VLF để thử nghiệm Dạng thử nghiệm chịu đựng giám sát MWT áp dụng nhằm mục tiêu: Tối đa hóa xác suất xác định nguồn PD gây khuyết tật cách điện cáp (giảm nguy kết âm tính giả); Phân biệt khuyết tật bên cách điện với nguồn nhiễu bên mơi trường (giảm nguy kết âm tính giả dương tính giả); Định vị khuyết tật xác định qua đo lường thử nghiệm (cho phép bảo dưỡng/ khắc phục khuyết tật cách xác); Cho phép đánh giá tình trạng cho phép đánh giá đạt/khơng đạt đầu tư có khả bị hỗn lại, lý tưởng thơng qua kết liên quan đến điều kiện chỗ (vận hành) THỬ NGHIỆM TUYẾN CÁP ĐIỆN LỰC CAO ÁP Như biết, truyền tải phân phối lượng điện đáng tin cậy tảng cho kinh tế nên hạng mục việc trì kiểm sốt chất lượng tuyến cáp điện lực lắp đặt vận hành vơ quan trọng Vấn đề công ty điện lực liên quan đến việc trì/cập nhật quy trình nội để vận hành hệ thống cáp lực cách an toàn, tin cậy là: Làm để thực cách tốt việc phát khiếm khuyết tay nghề lắp đặt tuyến cáp cao áp lắp đặt mà không gây phá hủy cáp? Làm để thực cách tốt việc chẩn đốn khơng phá hủy tuyến cáp cao áp vận hành để xác định tình trạng thực tế chúng? Trong trình hàng chục năm thử nghiệm cáp điện lực tới cấp cao áp siêu cao áp, phương pháp thử nghiệm khác giới thiệu sử dụng, bao gồm: điện áp xoay chiều AC cộng hưởng dạng biến tần số hay biến điện cảm, điện áp xoay chiều AC dạng dao động tắt dần (DAC) ngâm điện áp lưới 24 (thử nghiệm đưa vào vận hành) Các tiêu chuẩn IEC thử nghiệm cáp lực cao áp tới cấp điện áp 500kV 60840, 62067 63026 nhấn mạnh vào sản xuất hầu hết nội dung chúng đề cập đến khía cạnh thử nghiệm nhà máy, việc thử nghiệm sau lắp đặt trình vận hành hệ thống cáp đề cập cách sơ sài Những cập nhật phương pháp thử nghiệm trường tuyến cáp cao áp từ lâu trở nên cần thiết trình cập nhật tiếc diễn chậm chạp, đặc biệt phương pháp thử nghiệm trường thay cho thử nghiệm với điện áp xoay chiều AC Hơn nữa, hầu hết tiêu chuẩn không cung cấp hướng dẫn cập nhật liên quan đến thử nghiệm trường sau lắp đặt sau bảo dưỡng sửa chữa tuyến cáp Hiện tại, có “Tài liệu kỹ thuật” CIGRE TB 841 chưa phải tiêu chuẩn mà đề xuất kỹ thuật cung cấp phương pháp kinh nghiệm có ích gần thử nghiệm cáp điện lực Với trạng trình bày, số cơng ty truyền tải điện giới phát triển quy trình thử nghiệm chuyên dụng riêng họ để thử nghiệm tuyến cáp lắp đặt Các quy trình dựa kinh nghiệm vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, thử nghiệm cáp tài liệu tiêu chuẩn IEC, tiêu chuẩn quốc tế có thực với hợp tác công ty điện lực, nhà sản xuất cáp tổ chức thử nghiệm Những quy trình đại diện cho phương pháp thử nghiệm chẩn đốn khơng phá hủy đại cho tuyến cáp lực sau lắp đặt sau bảo trì HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN KỸ THUẬT VÀ CÁC QUY ĐỊNH LIÊN QUAN THỬ NGHIỆM CÁP LỰC TẠI VIỆT NAM Tại Việt Nam, tiêu chuẩn liên quan tới công tác thử nghiệm cáp lực sử dụng bao gồm: TCVN 5935-2:2013 (tương đương IEC 60502-2:2005), Phần 2: Cáp dùng cho điện áp danh định kV (Um = 7,2kV) đến 30kV (Um = 36kV); TCVN 5935-4:2013 (tương đương IEC 60502-4:2005), Phần 4: Yêu cầu thử nghiệm phụ kiện cáp có điện áp danh định kV (Um = 7,2kV) 30kV (Um = 36kV); TCVN 12226:2018 (tương đương IEC 60840:2011) Cáp điện lực có cách điện dạng đùn phụ kiện cáp dùng cho điện áp danh định lớn 30 kV (Um = 36 kV) đến 150 kV (Um = 170 kV) - Phương pháp yêu cầu thử nghiệm; TCVN 12227:2018 (tương đương IEC 62067:2011) Cáp điện lực có cách điện dạng đùn phụ kiện cáp dùng cho điện áp danh định lớn 150 kV (Um = 170 kV) đến 500 kv (Um = 550 kV) - Phương pháp yêu cầu thử nghiệm; TCVN 10893-3:2015 (tương đương IEC 60885-3:2015) Phương pháp thử nghiệm điện cáp điện - Phần 3: Phương pháp thử nghiệm dùng cho phép đo phóng điện cục đoạn cáp điện dạng đùn (Tiêu chuẩn quy định phương pháp thử nghiệm phép đo phóng điện cục (PD) đoạn cáp cách điện dạng đùn, không bao gồm phép đo thực hệ thống cáp lắp đặt); QĐ 139/QĐ-HĐTV EVNNPT việc ban hành Quy định đặc tính kỹ thuật cáp ngầm 220kV lưới truyền tải điện (ngày 03/06/2021); Quy định thí nghiệm cáp ngầm 220kV ban hành năm 2016 EVNNPT; Thông báo EVNHN số 5116/TB-EVN HANOI ngày 19/12/2014 Về việc quy định tạm thời thí nghiệm tuyến cáp có điện áp đến 220kV Với tính liên thơng tương đương với tiêu chuẩn nước IEC, IEEE, tiêu chuẩn thử nghiệm cáp lực Việt Nam đề cập đến khía cạnh thử nghiệm nhà máy, việc thử nghiệm sau lắp đặt trình vận hành hệ thống cáp đề cập cách sơ sài chưa có cập nhật Và tình trạng đơn vị truyền tải điện cơng ty điện lực giới, Tập đồn Điện lực Việt Nam EVN đơn vị thành viên Tổng Công ty truyền tải điện quốc gia EVNNPT Tổng Công ty Điện lực Hà Nội EVNHANOI ban hành quy định liên quan tới thử nghiệm cáp điện lực Tuy vậy, tồn số điểm bất cập công tác thử nghiệm cáp điện lực giai đoạn thử nghiệm đưa vào vận hành sau bảo trì, sửa chữa Cụ thể sau: Liên quan tới tiêu chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) giới (IEC, IEEE) khơng có dẫn cụ thể hạng mục thử nghiệm cáp lực sau lắp đặt Điều 16 TCVN/IEC thử nghiệm cáp lực cao áp 110÷5000kV quy định: Điện áp thử nghiệm xoay chiều đặt vào phải theo thỏa thuận người mua chủ thầu Dạng sóng hình sin tần số từ 20Hz đến 300 Hz Điện áp theo cột 11 Bảng 1,7 U o, tùy thuộc vào điều kiện vận hành thực tế đặt h Một cách khác, điện áp Uo đặt 24 h Đối với hệ thống lắp đặt sử dụng, sử dụng điện áp thấp và/hoặc thời gian ngắn Các giá trị cần theo thỏa thuận, có tính đến tuổi thọ, mơi trường, lịch sử phóng điện đánh thủng mục đích thực thử nghiệm Khơng có hướng dẫn đo PD tuyến cáp sau lắp đặt Liên quan tới quy định đơn vị thuộc EVN thử nghiệm cáp lực; Quyết định QĐ 139/QĐ-HĐTV EVNNPT việc ban hành Quy định đặc tính kỹ thuật cáp ngầm 220kV lưới truyền tải điện (ngày 03/06/2021) có Điều “Yêu cầu kiểm tra thử nghiệm” Trong Điều có số bất cập sau: Phần thử nghiệm nghiệm thu sau lắp đặt hướng dẫn thiếu xác yêu cầu thử nghiệm PD cho cáp lực 220kV theo IEC 62067 (TCVN IEC tương ứng không yêu cầu thử PD thử nghiệm đưa vào vận hành) Phần thử nghiệm nghiệm thu sau lắp đặt không đề cập tới thử nghiệm sau lắp đặt điện áp Uo (có thể đặt 24 h) hướng dẫn TCVN IEC Thiếu hướng dẫn cụ thể giá trị điện áp đặt thử nghiệm sau lắp đặt sau bảo dưỡng sửa chữa hệ thống cáp lực lắp đặt sử dụng lẫn cáp + cũ (Trích dẫn: Có thể sử dụng điện áp thấp và/hoặc thời gian ngắn Các giá trị cần theo thỏa thuận, có tính đến tuổi thọ, mơi trường, lịch sử phóng điện đánh thủng mục đích thực thử nghiệm) Thơng báo Tổng Cơng ty Điện lực Hà Nội EVNHN số 5116/TB-EVN HANOI ngày 19/12/2014 Về việc quy định tạm thời thí nghiệm tuyến cáp có điện áp đến 220kV tồn số bất cập sau: Phần thử nghiệm nghiệm thu sau lắp đặt có đề cập tới thử nghiệm sau lắp đặt điện áp Uo (có thể đặt 24 h) chiều dài tuyến cáp vượt công suất hệ thống thử nghiệm không rõ công suất hệ thống thử nghiệm Thiếu hướng dẫn cụ thể giá trị điện áp (AC) đặt cho thử nghiệm sau lắp đặt sau bảo dưỡng sửa chữa hệ thống cáp lực lắp đặt sử dụng lẫn cáp + cũ Phần thí nghiệm đo phóng điện cục (PD) sau lắp đặt hướng dẫn khơng xác: Điều 9.2 nêu “Thử nghiệm phóng điện cục phải thực theo tiêu chuẩn TCVN 10893-3 (IEC 60885-3)”; nhiên tiêu chuẩn TCVN 10893-3 (IEC 60885-3) quy định phương pháp thử nghiệm phép đo phóng điện cục (PD) đoạn cáp cách điện dạng đùn, không bao gồm phép đo thực hệ thống cáp lắp đặt MỘT SỐ KHUYẾN NGHỊ VỀ THỬ NGHIỆM TUYẾN CÁP ĐIỆN LỰC SAU LẮP ĐẶT TẠI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Trên sở thực trạng công tác thử nghiệm phương pháp, tiêu chuẩn hành trình bày trên, nhận thấy có nhiều dự án ngầm hóa khu vực thị (Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh…) đường cáp lực đấu vào tuyến cáp cũ vận hành từ nhiều năm trước tạo số khó khăn thách thức cho cơng tác thử nghiệm đưa vào vận hành hệ thống cáp cách an tồn đảm bảo chất lượng cơng trình Đối với thử nghiệm tuyến cáp lực (không có thành phần cáp cũ vận hành), quy trình thử nghiệm sau lắp đặt tuân thủ tiêu chuẩn hành TCVN 5935-2:2013; 5935-4:2013; 12226:2018; 12227:2018 quy định ngành điện (EVN) Đối với việc thử nghiệm tuyến cáp lực gồm cáp cũ đấu với vấn đề phức tạp lựa chọn mức điện áp thử nghiệm thích hợp cho tuyến cáp hỗn hợp phương pháp thử nghiệm phù hợp Với tuyến cáp lực này, thử nghiệm đưa vào vận hành với hạng mục thử điện áp AC chịu đựng tăng cao với đo phóng điện cục PD khuyến nghị sử dụng hai phương pháp sau (căn theo tiêu chuẩn hành): a) Sử dụng nguồn AC riêng biệt từ hệ thống thiết bị thử nghiệm điện áp xoay chiều tăng cao (cộng hưởng biến tần) để tiến hành thử nghiệm Các giá trị điện áp thử nghiệm theo khuyến cáo TB 841 CIGRE cho thử nghiệm hệ thống cáp vận hành năm Cụ thể sau: Bảng Khuyến nghị thử nghiệm đưa vào vận hành hệ thống cáp lực hỗn hợp cũ Kiểm tra bảo trì hệ thống cáp hoạt động (> năm) - Hệ thống điện xoay chiều điện môi rắn XLPE Thử nghiệm điện áp chịu đựng xoay chiều tăng cao Tần số 20 ÷ 300Hz Dải điện áp [kV] Mức điện áp thử nghiệm [Uo] Dải tần số [Hz] Khoảng thời gian [phút] Kiểm tra PD Tần số cực thấp VLF Cấp độ kiểm tra hình sin [Uo] Co-Rect Test Level Dải tần số [Hz] Khoảng thời gian[phút ] Tiêu chí PD Đạt/ Khơng đạt 45-47 66-72 1.7 10-300 60 2.2 3.1 0.1 60 2.0 2.8 0.1 60 110/115 132/138 150/160 220/230 1.5 10-300 (Không phát PD 1,5Uo) 60 275/285 345/400 500 FSR 1.4 10-300 PDEV >1.5 FSR FSR FSR 60 b) Đóng điện lưới vào hệ thống cáp hỗn hợp cũ thời gian 24 theo dõi mức PD Sau 24 khơng xảy phóng điện mức PD đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn đảm bảo để nghiệm thu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 11472:2016 (IEC 60270:2015) - Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - phép đo phóng điện cục (High-voltage test techniques - Partial discharge measurements) [2] TCVN 10893-3:2015 (IEC 60885-3:2015)- Phương pháp thử nghiệm điện cáp điện - Phần 3: Phương pháp thử nghiệm dùng cho phép đo phóng điện cục đoạn cáp điện dạng đùn [3] TCVN-12226-2018 (IEC 60840-2011) – Cáp điện lực có cách điện dạng đùn phụ kiện cáp dùng cho điện áp danh định lớn 30kV (Um=36kV) đến 150kV (Um = 170 kV) - phương pháp yêu cầu thử nghiệm [4] TCVN 12227:2018 (IEC 62067:2011) - Cáp điện lực có cách điện dạng đùn phụ kiện cáp dùng cho điện áp danh định lớn 150 kV (Um = 170 kV) đến 500 kv (Um = 550 kV) - Phương pháp yêu cầu thử nghiệm [5] TCVN 6099-1:2016 (IEC 60060-1:2010) kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phần 1: định nghĩa chung yêu cầu thử nghiệm