* Dòng rò và tính kị nước của cách điện: Dòng rò tỷ lệ thuận với sự mất tính kỵ nước, đặc biệt là cho cách điện composite. Tính kỵ nước càng kém thì dòng rò càng tăng. Thực tế này đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu [8,9].
* Dòng rò và mật độ muối lắng cặn (EQ. Salt deposit density (ESDD): Dòng rò tỷ lệ thuận với mật độ muối lắng cặn trên bề mặt cách điện composite.
như dòng rò tăng, điện áp mà tại đó sẽ xảy ra phóng điện bề mặt giảm. Nói cách khác, dòng rò là tỷ lệ nghịch với điện áp phóng điện bề mặt.
* Dòng rò và độ ẩm: Độ ẩm tăng thì dòng rò tăng. [8].
* Dòng rò và bức xạ tia cực tím: Bức xạ tia cực tím trên cách điện composite
cũng như sứ cách điện sẽ làm giảm giá trị của dòng rò [8].
* Dòng rò và chiều dài cách điện: Tăng khoảng cách rão bề mặt cách điện
gốm giúp giảm dòng rò, điều này phù hợp với cách điện composite. Theo một điều tra khi giảm trong chiều dài SiR nhất định của một cách điện composite từ 6112 mm
đến 4801 mm chỉ gây ra một sự gia tăng rất nhẹ của dòng rò [11].
* Dòng rò và nhiệt độ: Sự thay đổi của nhiệt độ tạo sự thay đổi không đáng
kể giá trị dòng rò.
Cách điện composite đã được đưa vào sử dụng phổ biến trên lưới điện truyền tải và phân phối, dòng rò là một rất yếu tố quan trọng để xem xét trong thiết kế, lựa chọn, lắp đặt và vận hành các đường dây truyền tải. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng lớn đến dòng rò là bụi bẩn, độ ẩm, mưa, muối và ô nhiễm. Dòng rò cũng thay đổi tạm thời do sự thay đổi của môi trường như mưa, độ ẩm, nhiệt độ, mức độ ô nhiễm. Cách điện composite được chế tạo từ vật liệu polymer hữu cơ trong tự nhiên, các hợp chất này bị phân hủy trong môi trường tự nhiên, cách điện composite cũng vậy. Tuy nhiên đối với cách điện composite được sản xuất từ nhiều loại cao su polymer có sức kháng bề mặt cao, các chất cách điện polymer đã cho thấy sự sụt giảm theo chu kỳ và phục hồi tính kỵ nước với thời gian. Lý do là chất cách điện tổng hợp có thành phần trọng lượng phân tử thấp (LMWs) rất năng động và quyết định sức đề kháng bề mặt. Khi mức độ ô nhiễm trở nên nặng nề làm giảm sức đề kháng bề mặt, nhưng sau thời gian một số lượng lớn các phần tử trọng lượng phân tử thấp (LMWs) tồn tại trong EPDM khuyếch tán đến lớp ô nhiễm. Do đó cách điện composite có thể duy trì giá trị dòng rò thấp ngay cả trong tình trạng môi trường ô nhiễm nặng.
Kết luận:
1. Các kết quả nghiên cứu ở trên cho thấy cho đến nay cách điện composite không bị ảnh hưởng bởi điện áp và tác động môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, mưa, sương muối. Ngay cả trong môi trường bị ô nhiễm nặng nề do bụi bẩn công nghiệp cách điện composite vẫn duy trì được đặc tính của chúng. Chưa có cở sở chứng minh chúng bị mất tính kỵ nước, giảm tính chất điện, tính chất cơ hay lão hóa cao su silicone.
2. Việc thử nghiệm đánh giá cách điện composite mang lại hiệu quả, kinh nghiệm trong việc thiết kế, lựa chọn, lắp đặt và quản lý vận hành cách điện đường dây trên không.
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CÁCH ĐIỆN COMPOSITE ĐƯỜNG DÂY
110KV TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI BÌNH 3.1. Đặc điểm địa hình, khí hậu khu vực Thái Bình
3.1.1. Đặc điểm địa hình
Tỉnh Thái Bình có tọa độ: 20°18′đến 20°44′độ vĩ bắc, 106°06′đến 106°39′độ kinh đông. Địa hình khá bằng phẳng với độ dốc thấp hơn 1%, độ cao phổ biến từ 1–2 m trên mực nước biển, thấp dần từ bắc xuống đông nam. Thái Bình có bờ biển dài 52 km. Tỉnh có 4 con sông chảy qua: phía bắc và đông bắc có sông Hóa dài 35 km, phía bắc và tây bắc có sông Luộc (phân lưu của sông Hồng) dài 53 km, phía tây và nam là đoạn hạ lưu của sông Hồng dài 67 km, sông Trà Lý (phân lưu cấp 1 của sông Hồng) chảy qua giữa tỉnh từ tây sang đông dài 65 km. Các sông này tạo ra 4 cửa sông lớn: Diêm Điền, Ba Lạt, Trà Lý, Lân. Do đặc điểm sát biển nên chúng đều chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều, mùa hè mức nước dâng nhanh với lưu lượng lớn và hàm lượng phù sa cao, mùa đông lưu lượng giảm nhiều và lượng phù sa không đáng kể khiến nước mặn ảnh hưởng sâu vào đất liền từ 15 - 20 km.
Đường dây 110 kV khu vực Thái Bình dài 180,34 km gồm 10 đường dây 110kV được liên kết giữa các trạm biến áp 110kV: TP Thái Bình (E11.3), Long Bối (E3.3), Thái Thụy (E11.2), Hưng Hà (E11.4), Tiền Hải (A36), Vũ Thư (E11.5), Kiến Xương (E11.7) và trạm 220kV Thái Bình (E11.1) trải rộng trên địa bàn tỉnh. Địa hình nơi các đường dây 110kV đi qua chủ yếu là vùng đồng bằng, vùng duyên hải và các khu công nghiệp nhiệt điện, nhà máy sản xuất thép (khu công nghiệp Cầu Nghìn), các nhà máy sản xuất gạch men, sứ vệ sinh sử dụng than hóa khí thay cho nguồn khí đốt tự nhiên đã cạn kiệt (khu công nghiệp Long Hầu -Tiền Hải).
Tuyến đường dây 110kV chủ yếu chạy trong địa hình vùng đồng bằng nhiều mưa kèm theo dông sét, nhiệt độ trong ngày chênh lệch nhau không lớn, trị số điện trở nối đất của các cột điện đều đạt tiêu chuẩn.
Đặc điểm địa hình các đường dây 110kV đi qua.
TT Tên đường dây Chiều
dài(km) Đặc điểm địa hình
1
171E11.1 - 172E2.10 (Trạm 220kV Thái Bình – Hải Phòng
18,87
Địa hình chủ Địa hình chủ yếu là đồng bằng, ruộng trồng lúa, hoa màu. Đi qua các KCN Đông La, Đông Hưng, Cầu nghìn, Quỳnh Phụ. 2 171E11.1 - 172E2.10 (Trạm 220kV Thái Bình – Hải Phòng) 18,87 3 172E11.1 – 173E3.3 (Trạm 220kV Thái Bình – Long Bối) 2,78 Địa hình chủ yếu là đồng bằng, ruộng trồng lúa, hoa màu.
4
173E11.1 – 171E11.4 (220kV Thái Bình – Hưng Hà)
15,48 Địa hình chủ yếu là đồng bằng, ruộng trồng lúa và khu dân cư.
5 174E11.1 – 172E11.5 (220kV T.Bình-Vũ Thư) 15,14 Địa hình chủ yếu là đồng bằng, ruộng trồng lúa. 6 175E11.1 – 172E11.3 (220kV Thái Bình – TP Thái Bình)
22,98 Địa hình chủ yếu đi qua ruộng trồng lúa, KCN Phúc Khánh.
7 171E3.3 – 171E11.3
(Long Bối – Thái Bình) 12,57
Địa hình chủ yếu đi qua ruộng trồng lúa, KCN Phúc Khánh; Gia Lễ.
8 172E3.3 – 171A36
(Long Bối – Tiền Hải) 31,1
Địa hình chủ yếu đi qua cánh đồng trồng lúa, KCN Gia Lễ, Thanh Nê, KCN Tiền Hải và khu dân cư. 9 175E3.3 – 172E11.2
(Long Bối – Thái Thụy) 22,93 Địa hình chủ yếu cánh đồng trồng lúa, KCN Diêm Điền và khu dân cư.
10 171E11.5 – 171E3.7
(Vũ Thư – Nam Định) 15,1
Địa hình chủ yếu cánh đồng trồng lúa, KCN Tam Quang, KCN và đô thị Mỹ Tân – TP Nam Định.
11
Nhánh rẽ vào nhà máy thép Shengly - Việt Nam (mạch kép)
2,28 Đi trên ruộng trồng lúa và gần Nhà máy sản xuất thép Shengly.
Độ cao so với mặc nước biển (m) Hệ số độ bền cách điện 1000 1,00 1200 0,98 1500 0,95 1800 0,92 2000 0,90 2500 0,85
Bảng 3.2. Hệ số độ bền cách điện so với mặt nước biển.
Từ bẳng trên ta thấy càng lên cao áp suất, mật độ không khí giảm nên độ bền cách điện sẽ giảm tương ứng với độ cao làm việc của chúng so với mặt nước biển. Địa hình Thái Bình độ cao phổ biến từ 1đến 2 m trên mực nước biển. Theo bảng trên địa hình đường dây 110kV có độ cao trung bình so với mặt nước biển nhỏ hơn 1000 m nên độ bền cách điện không chịu sự ảnh hưởng của độ cao.
3.1.2. Đặc điểm khí hậu
Thái Bình nằm trong vùng khí hậu cận nhiệt đới ẩm: mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng 9; mùa đông khô lạnh từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau; tháng 10 và tháng 4 là mùa thu và mùa xuân tuy không rõ rệt như các nước nằm phía trên vành đai nhiệt đới. Nhiệt độ trung bình là 23,5 °C. Số giờ nắng trong năm từ 1.600 - 1.800 giờ. Độ ẩm tương đối trung bình 85- 90%
Tỉnh Thái Bình nằm trong vùng nhiệt đới khí hậu Thái Bình mang tính chất cơ bản là nhiệt đới ẩm gió mùa, nên hàng năm đón nhận một lượng mưa lớn từ 1.700-2.200mm, lại là vùng bị chia cắt bởi các con sông lớn, đó là các chỉ lưu của sông Hồng trước khi chạy ra biển. Gió mùa mang đến Thái Bình một mùa đông lạnh mưa ít, một mùa hạ nóng mưa nhiều và hai thời kỳ chuyển tiếp ngắn.
Là tỉnh đồng bằng nằm sát biển, khí hậu Thái Bình được điều hòa bởi hơi ẩm từ vịnh Bắc Bộ tràn vào. Gió mùa đông bắc qua vịnh Bắc Bộ vào Thái Bình làm tăng độ ẩm so với những nơi khác nằm xa biển. Vùng áp thấp trên đồng bằng Bắc Bộ về mùa hè hút gió biển bào làm bớt tính khô nóng ở Thái Bình. Sự điều hòa của biển làm cho biên độ nhiệt tuyệt đối ở Thái Bình thấp hơn ở Hà Nội 5ºC.
Ngay trong phạm vi tỉnh, sự điều hòa nhiệt ẩm ở vùng ven biển Thái Thụy, Tiền Hải rõ rệt hơn những vùng xa biển. Biên độ nhiệt trung bình trong năm ở Diêm Điền là 12,8ºC, còn ở thành phố Thái Bình là 13,1ºC. Tuy nhiên do diện tích nhỏ, gọn và địa hình tương đối bằng phẳng nên sự phân hóa theo lãnh thổ tỉnh không rõ rệt. Những yếu tố khí hậu ở Thái Bình đã tác động liên tục làm thay đổi cấu trúc của vật liệu, làm sai lệch ở chế độ vận hành bình thường, làm tăng mức độ hư hỏng cách điện, đó là: nhiệt độ, sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ ngày đêm, độ ẩm không khí, sương muối, hơi nước biển….
3.2. Ảnh hưởng của môi trường đối với cách điện đường dây 110kV
Nguồn gốc xuất xứ của những chất nhiễm bẩn từ môi trường gây nguy hiểm cho cách điện đường dây 110kV ở Thái Bình có thể được chia làm 2 nhóm:
- Những chất làm bẩn tự nhiên, là những chất xuất hiện tự nhiên không có tác động của con người. Đây là những chất nhiễm bẩn do quá trình phong hóa bề mặt trái đất, do gia cầm và do nước biển (ở vùng ven biển Thái Thụy, Tiền Hải).
- Những chất làm bẩn nhân tạo, là những chất xuất hiện do quá trình sản xuất của con người. Ở Thái Bình đối với nguồn nhiễm bẩn nhân tạo chủ yếu do quá trình khai thác, vận chuyển nguyên vật liệu (đất sét trắng, than …), do thi công các công trình xây dựng, đường giao thông và quá trình sản xuất của các nhà máy sản xuất thép, vật liệu xây dựng và các lò than hóa khí phục vụ cho các nhà máy sử dụng khí đốt tại khu công nghiệp Tiền Hải, Cầu nghìn.
3.2.1. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí
Khi không khí có độ ẩm thấp sẽ làm sự ngưng tụ hạt nước trên bề mặt cách điện, làm tăng dòng rò trên bề mặt cách điện. Kết đọng ẩm – khô lặp lại có thể làm rạn nứt bên trong vật liệu, làm suy giảm độ bền cơ của vật liệu, ngoài ra chúng còn làm tăng sự han rỉ các kết cấu kim loại của cách điện.
3.2.2. Ảnh hưởng của môi trường ô nhiễm tự nhiên
ven biển của tỉnh, nơi đây thường có độ ẩm cao 90-95%, sương mù, sương muối biển. Trong tầng thấp của khí quyển có nồng độ muối cao, không khí bị nhiễm bẩn muối. Sự lắng đọng của các giọt nước có lẫn muối trên bề mặt cách điện là mối nguy hiểm đối với quá trình vận hành đường dây 110kV.
Hình 3.2.1. Cách điện thủy tinh bị nhiễm bẩn gây phóng điện bề mặt.
Hình 3.2.2. Ty sứ cách điện thủy tinh bị han mọt do môi trường.
3.2.3. Ảnh hưởng của môi trường ô nhiễm công nghiệp
Sự phát triển của các ngành công nghiệp như: khai thác, chế biến than, hóa chất, vật liệu xây dựng v.v luôn đi kèm theo là hiện tượng ô nhiễm không khí. Bụi từ các bãi cát ven biển, từ các công trình xây dựng, sự canh tác đất đai, do các phương tiện giao thông trên đường theo gió cuốn lên cũng là nguyên nhân ô nhiễm môi trường. Hậu quả là môi trường bị ô nhiễm và cách điện của các thiết bị cũng bị nhiễm bẩn, mức cách điện bị suy giảm, tác động nguy hiểm đối với cách điện là các loại bụi có chứa silic và ô xít sắt, loại bụi này có thể gây nối tắt cách điện, làm bẩn bề mặt, tăng quá trình han rỉ các cấu trúc kim loại. Đối với cách điện bị nhiễm bẩn dưới dạng bụi, hóa chất, sương muối… lên bề mặt cách điện cùng với điều kiện khí hậu không thuận lợi sẽ gây lên hiện tượng nối tắt từng phần hoặc toàn bộ chiều dài
dòng rò điện của cách điện. Và hậu quả sẽ là phóng điện qua bề mặt cách điện của thiết bị, tăng suất cắt điện.
Nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí tập trung chủ yếu ở các khu công nghiệp, nhà máy như KCN Tiền Phong, Nguyễn Đức Cảnh, Phúc Khánh, mỏ khí đốt Tiền Hải và một số xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, xi măng. Nồng độ bụi tại các khu vực này cao, gấp khoảng 3 lần TCVN. Riêng khu mỏ khí Tiền Hải và KCN Tiền Phong, hàm lượng SO2 cao hơn các nơi khác.
Theo báo cáo tổng hợp đánh giá hiện trạng môi trường ô nhiễm môi trường KCN năm 2009 cho thấy khu công nghiệp khí mỏ Tiền Hải, Cầu nghìn nồng độ khí thải CO, SO2, NH3, bụi và độ ồn đều vượt tiêu chuẩn cho phép; nước thải tại một số điểm thải từ khu công nghiệp có các thông số SS, COD, BOD5, coliform vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 - 10 lần [21].
Hình 3.2.3. Ảnh hưởng của môi trường đến cách điện đường dây
3.3. Tình hình sử dụng cách điện đường dây 110kV Thái Bình
3.3.1. Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực Thái Bình
Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực Thái Bình tham khảo ở phụ lục 1.
3.3.2. Tình hình sử dụng cách điện trên đường dây 110kV Thái Bình.
Lưới điện 110kV khu vực Thái Bình có 10 đường dây với tổng chiều dài là 180,34 km trong đó có 41,54 km đường dây mạch kép. Đường dây vận hành lâu nhất là từ năm 1976 và gần đây nhất là từ năm 2009.
TT Tên đường dây Chiều dài
(km)
Loại
dâydẫn Chủng loại cách điện
Số lượng cách điện (chuỗi) 1 171E11.1 - 172E2.10 (Trạm 220kV Thái Bình – Hải Phòng) 18,87 AC300 ΠC -160 ΠC -70 282 2 176E11.1 – VT169 (Trạm 220kV Thái Bình – Hải Phòng) 18,87 AC300 ΠC -160 ΠC -70 282 3 172E11.1 – 173E3.3 (Trạm 220kV Thái Bình – Long Bối) 2,78 AC240 U-120B ΠC -70 75 4 173E11.1 – 171E11.4 (220kV Thái Bình – Hưng Hà) 15,48 AC185 ΠC -70 ΠC -120 372 5 174E11.1 – 172E11.5 (220kV Thái Bình – Vũ Thư) 15,14 AC185 U120B U70-BC 225 6 175E11.1 – 172E11.3 (220kV Thái Bình – TP Thái Bình) 22,98 AC185 AC150 U120B U70-BC ΠC -120 ΠC -70 ΠC -70E 324 7 171E3.3 – 171E11.3
(Long Bối – Thái Bình) 12,57
AC120 AC150 AC240 ΠC -120 ΠC -70 ΠC -70E 235 8 172E3.3 – 171A36
(Long Bối – Tiền Hải) 31,1 AC120
ΠC -70 ΠC -70E IICД-70E
509
9 175E3.3 – 172E11.2
(Long Bối – Thái Thụy) 22,93 AC185
ΠC -70 ΠC -70E 531 10 171E11.5 – 171E3.7 (Vũ Thư – Nam Định) 15,1 AC150 AC185 ΠC -160 ΠC -70 ΠC -70E 207 11 Nhánh rẽ vào nhà máy thép Shengly - Việt Nam (mạch kép) 2,28 AC300 Composite ΠC120Д ΠC160Д 104
Theo số liệu thống kê ta thấy cách điện đường dây 110kV trên địa bàn tỉnh Thái Bình so sánh giữa các đường dây hay trên cùng một đường dây có nhiều chủng loại cách điện khác nhau. Nguyên nhân là các đường dây đã qua nhiều lần sửa chữa, đại tu, thay thế cách điện không hoàn toàn chỉ thay từng đoạn tuyến hoặc thay cách điện bị vỡ. Trong quá trình vận hành đã xẩy ra các vụ sự cố vĩnh cửu, thoáng qua