117

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP HỢP BỘ GIS

§5.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TRẠM HỢP BỘ GIS

Cơ cấu chuyển mạch (GIS-Gas Insulated Switchgear) là cơ cấu chuyển mạch bao gồm máy cắt, dao cách ly, chống sét, thanh cái …Các bộ phận này với sự hỗ trợ bằng nhựa epoxy và khí êlêga SF6 (có đặc tính cách điện rất tốt được đặt (nằm) giữa các bộ phận mang điện và vỏ kim loại (được nối đất).

Hiện nay, nó đang được sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp dùng cho truyền tải và phân phối, các toà nhà và các nhà máy, xí nghiệp trên 72kV và trở thành hệ thống chuyển mạch chính trên thế giới, đặc biệt là tại Nhật Bản bởi các đặc điểm nổi bật nêu dưới đây:

Giảm được kích thước và cấu trúc

So với các hệ thống chuyển mạch truyền thống thì kích thước thiết bị giảm đi rất nhiều nhờ đặc tính cách điện rất tốt của khí SF6. Nhờ đó, diện tích và không gian cần cho một trạm biến áp được giảm đáng kể, đồng thời cho phép xây dựng các trạm biến áp cao áp với công suất lớn kể cả dưới các toà nhà…

Hiệu suất và độ tin cậy cao

Do khí SF6 không chỉ có ưu điểm nổi trội về đặc tính cách điện mà còn có ưu điểm nổi trội về đặc tính dập hồ quang nên có thể chế tạo được máy cắt nhỏ gọn có công suất lớn và hiệu suất làm việc cao. Ngoài ra, do các bộ phận quan trọng như tiếp điểm, thanh dẫn, dây dẫn, cách điện… được đặt trong khí SF6 và được đặt trong thùng (vỏ), đồng thời không bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài nên rất khó bị hư hỏng do muối ăn mòn, bụi bẩn … Hơn nữa, do trọng tâm thiết bị thấp nên nâng cao được độ tin cậy khi làm việc trong điều kiện địa chấn, động đất.

Độ an toàn cao

Bởi các bộ phận mang điện như dây dẫn, thanh dẫn và tiếp điểm được bọc kín trong vỏ được nối đất (được điền đầy bằng khí SF6) nên không có nguy cơ bị điện giật. Ngoài ra, do khí SF6 không cháy nên nếu có bị rò rỉ khí hoặc xảy ra tai nạn (sự cố) thì không phải lo lắng về hoả hoạn và có độ an toàn cao.

Tiết kiệm nguồn lực và hài hoà với môi trường

Nhờ sử dụng khí SF6 nên giảm được kích thước thiết bị, cũng như diện tích đặt trạm biến áp, do đó tiết kiệm được các nguồn lực. Ngoài ra, do các phần ngắt được đặt trong vỏ kim loại nên độ ồn trong quá trình đóng - cắt nhỏ, nhờ đó tránh được tiếng ồn.Hơn nữa, do cấu trúc, hình dạng của cả thiết bị nhỏ nên có thể dễ dàng thiết kế kết cấu trạm hài hoà với môi trường xung quanh.

Hợp lý hoá công tác bảo dưỡng

Do các tiếp điểm, dây dẫn, thanh dẫn… được bao bọc trong khí SF6 và hầu như không bị hư hỏng do han gỉ, ăn mòn nên có thể hợp lý hoá công tác bảo dưỡng (giảm được khối lượng, hạng mục, thời gian… bảo dưỡng).

Ngoài ra, do hiệu ứng làm nóng cao nên khí SF6 được xác định làm một trong 6 loại khí thải phải tuân theo Hội nghị lần thứ ba (COP3 – Conference Of Parties 3) bàn về Công ước khung về sự biến đổi khí hậu tổ chức tại Kyoto tháng 12/1997. Các biện pháp chống tình trạng đó là xây dựng quy trình rút thải khí SF6 bằng cách tái chế và giảm thiệt hại, ảnh hưởng; thay thế.

1. Cấu trúc và kết cấu của GIS

1.1 Cấu tạo thiết bị

118

Quá trình phát triển của GIS được đánh dấu bởi sự biến đổi về cấu tạo của nó. Chuyển từ dạng chứa một pha (chứa các bộ phận (mang) điện cao áp trong vỏ nối đất cho từng pha riêng biệt) sang dạng chứa chung thanh cái ba pha (chỉ chứa thanh cái của 3 pha trong cùng một vỏ) và cuối cùng là dạng chung toàn bộ cả 3 pha (chứa toàn bộ các bộ phận của 3 pha trong cùng một vỏ). Gần đây, GIS kiểu siêu gọn (kiểu compact) - chứa một vài thiết bị trong cùng một vỏ - đang dần trở thành dòng sản phẩm chủ đạo. Ngoài ra, dù cấp điện áp không quá 120kV nhưng kiểu hợp bộ (kiểu cubicle) - chứa tất cả các thiết bị cho một đường dây truyền tải (một lộ) trong cùng một vỏ dạng hộp – cũng thường được dùng. Trên hình 5.1 là một ví dụ về cấu trúc của GIS.

H.I-2-1. Cấu trúc GIS

1.2 GIS dạng hợp bộ (C-GIS)

So với GIS truyền thống được cách điện bằng khí SF6 nén ở áp suất 0,3 0,5MPa thì C-GIS được cách điện bằng SF6 nén ở áp suất 0,03 0,16MPa không bị áp suất âm ngay cả khi xét đến sự thay đổi của nhiệt độ; và đồng thời tất cả các thiết bị cho một lộ được chứa trong cùng vỏ dạng hộp. Về máy cắt, sử dụng máy cắt SF6 hoặc máy cắt chân không.

Dưới dây là các đặc điểm của C-GIS:

- Nhờ sử dụng vỏ dạng hộp nên từng thiết bị được sắp xếp hợp lý đồng thời tận dụng được không gian (tăng mật độ sắp xếp), do đó có thể giảm được rất nhiều kích cỡ, cấu trúc.

- Mặc dù khí SF6 được nén ở áp suất thấp tương ứng với vỏ dạng hộp nhưng do khí SF6 có đặc tính cách điện tốt hơn so với không khí khoảng 3 lần nên có thể giảm đáng kể kích thước thiết bị.

- Đối với bản thân vỏ dạng hộp thì ở áp suất khí dưới 0,2Mpa nên không cần phải tuân theo quy định về thùng chịu áp lực (tại Nhật Bản) cho nên cấu trúc kín có thể đơn giản.

- Nhờ sử dụng cơ cấu chuyển mạch dạng hộp nên hình dáng, kết cấu của trạm biến áp ngoài trời tại các quận nội thành có thể phù hợp, hài hoà với môi trường xung quanh.

- Do kích thước của C-GIS nhỏ gọn nên có thể vận chuyển bằng cẩu hoặc xe moóc, đồng thời nó có thể được vận chuyển và lắp đặt giống như trạng thái lắp đặt tại nhà máy nên thời gian xây lắp có thể rút ngắn đi rất nhiều.

Các đầu cáp

Thanh cái Thanh cái

Tủ đóng cắt

Máy cắt

Máy biến dòng điện Dao cách ly Dao nối đất

Máy biến điện áp

Dao cách ly Dao nối đất

Chống sét

Hình 5.1. Cấu trúc cơ bản TBA hợp bộ GIS

119

- Do C-GIS có thể dễ dàng đấu nối với các nguồn điện hoặc máy biến áp thông qua cáp. Nên có thể thiết kế cấu hình của nó tuỳ ý; đồng thời nó dễ dàng thoả mãn (đáp ứng) bất kỳ điều kiện nào, chẳng hạn như sự hạn chế của nhiều toà nhà, cấu hình hệ thống…

1.3 Hệ thống nối đất

Hệ thống nối đất của GIS có 2 dạng:

- Hệ thống nối đất một điểm.

- Hệ thống nối đất nhiều điểm.

Các hệ thống nối đất này được thể hiện trên hình 5.2.

Trong hệ thống nối đất một điểm, tất cả các vỏ được nối đất qua một thanh nối đất duy nhất, và các vỏ nối đất kế tiếp được cách ly với nhau tối đa khoảng 10m. Ngược lại, trong hệ thống nối đất nhiều điểm, tất cả các vỏ được nối đất tại nhiều điểm và các vỏ nối đất kế tiếp không được cách ly với nhau.

Tuy có một vài trường hợp dạng chứa một pha sử dụng hệ thống nối đất một điểm, nhưng gần đây hệ thống nối đất nhiều điểm được sử dụng cho cả dạng chứa một pha và dạng chứa chung 3 pha. Đối với trường hợp sử dụng hệ thống nối đất nhiều điểm, do dòng điện cảm ứng điện từ chạy thành vòng kín (bao gồm các vỏ nối đất và các dây dẫn, thanh dẫn nối đất) khi có dòng điện chạy trong mạch chính, nên các thanh đấu song song giữa các pha được gắn như trên hình 5.2(b) nhằm giảm dòng điện cảm ứng chạy đến thanh dẫn nối đất. Trong trường hợp dòng điện cảm ứng cỡ khoảng 80 90% dòng điện trong mạch chính chạy trong vỏ nối đất thì cần lựa chọn kim loại ít tổn hao (khi dẫn) như nhôm làm vật liệu chế tạo vỏ.

Bảng 5.1. Các đặc điểm của hệ thống nối đất

Hệ thống Đặc điểm Chú ý

Nối đất một điểm

1. Do vỏ được nối đất tại một điểm duy nhất và dòng điện cảm ứng điện từ không chạy trong vỏ nên độ tăng nhiệt độ của vỏ thấp. 2. Không có hiện tượng tăng nhiệt độ của kim loại gắn vào hệ thống.

1. Khi dòng điện danh định lớn(> 6000A) cần phải phòng ngừa quá nhiệt cục bộ cho khung vì từ thông rò bên ngoài (từ thông tản) lớn. 2. Cần ngăn ngừa sự tăng điện thế tại cách điện giữa các vỏ do xung đóng-cắt.

Nối đất nhiều điểm

1. Do từ thông tản giảm đi khoảng 1/3 lần so với hệ thống nối đất một điểm nên có thể giảm được độ tăng nhiệt độ cục bộ tại khung.

1. Do dòng điện cảm ứng điện từ chạy trong vỏ nên cần cẩn thận trong khi lựa chọn vật liệu làm vỏ thiết bị. 2. Lưu ý tới dòng điện chạy xuống đất.

Đệm cách điện

Đầu nối đất

Tấm cách điện

(a) Hệ thống nối đất một điểm

Đệm dẫn điện

Dòng điện cảm ứng

Thanh đấu song song

(b) Hệ thống nối đất nhiều điểm

120

2. Do không có các thanh đệm cách điện nên không xảy ra phóng điện ở cách điện do xung đóng-cắt. 3. Có thể ngăn chặn được quá trình truyền xung tới hệ thống điều khiển hạ áp. 4. Nâng cao (cải thiện) độ tin cậy của hệ thống nối đất

3. Chú ý tới kích thước của các dây dẫn, thanh dẫn nối đất.

§5.2 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TRẠM HỢP BỘ GIS

1. Máy cắt khí SF6

Cấu trúc của GCB (Gas Circuit Breaker) : Mặc dù các bộ phận chính của máy cắt được đặt trong GIS như buồng dập hồ quang, thanh dẫn chính, bộ phận truyền động… giống như máy cắt riêng biệt nhưng có những điểm đặc trưng sau:

- Mặt tiếp giáp giữa đầu dây của GCB và các thiết bị khác không được đấu với sứ xuyên cách điện bằng không khí mà được đấu với đệm cách điện.

- Về cấu hình (hình dạng) máy cắt, kiểu đặt đứng được sử dụng trong nhiều trường hợp trên phương điện giảm không gian lắp đặt. Ngoài ra, khi xem xét sự hạn chế về chiều cao trong khi vận chuyển cho thấy nên thiết kế GIS có kích thước càng nhỏ càng tốt để có thể vận chuyển hợp bộ nhiều thiết bị.

- Có một vài kiểu (chứa máy biến dòng điện, thanh dẫn nhánh, dao nối đất trong cùng một vỏ với máy cắt) nhằm giảm thiểu kích cỡ GIS đi nhiều.

Cơ cấu vận hành được lắp ở phía dưới xét trên phương diện về bảo quản và độ tin cậy.

1.1 Cấu tạo bộ phận dập hồ quang Trên hình 5.3 là một ví dụ minh hoạ cho cấu tạo buồng dập hồ quang kiểu thổi.

Khi phát lệnh “mở”, thanh nối với cơ cấu vận hành và bộ phận dập hồ quang chuyển động theo chiều “mở” và làm cho tiếp điểm động, xy-lanh thổi và vòi phun cũng chuyển động cùng chiều. Tại thời điểm này, do vị trí được cố định nên khí SF6 trong xy-lanh thổi được nén và chạy theo chiều mũi tên. Theo cách này, hồ quang phát sinh trong vòi được dập tắt bằng khí SF6 này.

1.2. Vòi phun cách điện

Vòi cách điện có chức năng chính như một buồng chứa hồ quang phát sinh bên trong và nó ức chế (ngăn cản) hồ quang lan rộng trong giai đoạn ngắt dòng điện lớn. Đồng thời nó cũng có

Thanh piston Tiếp điểm

Xy-lanh thổi

Tiếp điểm động chính

Vòi phun

Tiếp điểm tĩnh chính

Piston

Khí SF6 được nén

Tiếp điểm dập hồ quang động

Hồ quang

Tiếp điểm dập hồ quang tĩnh

Lớp bảo vệ Dòng khí

Hình 5.3 Cấu tạo buồng dập hồ quang kiểu thổi

121

chức năng như một kênh (hướng dòng) phun (thổi) khí (được nén trong buồng thổi) vào hồ quang có hiệu quả và tạo dòng chảy của khí nóng tức thời. Hơn nữa, trong giai đoạn ngắt dòng lớn, vòi phun có chức năng tăng áp suất của hồ quang và thổi ngược nhiệt năng của dòng hồ quang về phía buồng thổi; đồng thời nó cũng có chức năng tự dập hồ quang (làm nguội) và tăng mật độ khí.

1.3. Tiếp điểm chính và tiếp điểm dập hồ quang

Bên cạnh chức năng dẫn dòng điện chạy trong mạch điện chính, tiếp điểm chính còn cần có chức năng dẫn dòng điện tới tiếp điểm dập hồ quang ngay lập tức khi ngắt. Nhằm đáp ứng các chức năng này, bề mặt các tiếp điểm thường được mạ bạc, đồng thời các tiếp điểm được thiết kế sao cho phần dẫn và chuyển có thể tách rời với nhau. Các chức năng chính của tiếp điểm dập hồ quang là dập hồ quang giữa các tiếp điểm và luân chuyển dòng điện hồ quang. Ngoài ra, tiếp điểm dập hồ quang tĩnh thường có chức năng ngăn chặn luồng khí bên ngoài từ buồng thổi ngay sau khi bắt đầu quá trình dập và tăng áp suất của buồng thổi; tiếp điểm dập hồ quang động cũng có chức năng làm kênh dẫn khí nóng (để dẫn khí thoát ra ngoài cho tốt) nhằm làm nguội hồ quang. Trên hình 5.4 là vị trí tương đối của tiếp điểm dập hồ quang và vòi phun ở giữa quá trình dập.

1.4. Điện dung giữa các tiếp điểm

Tụ điện thường được đấu giữa các tiếp điểm của máy cắt khí cao áp nhằm giảm điện áp quá độ phục hồi tần số cao do ngắn mạch, cải thiện sự phân bố điện áp giữa các tiếp điểm và cải thiện sự phân bố điện áp giữa các bộ phận ngắt (bộ phận dập hồ quang) của GCB nhiều điểm dập. Đặc biệt là để giảm kích thước và cải tiến GCB, nhiều tụ điện sứ có hằng số điện môi tương đối là lớn có khả năng chịu áp cao được đấu nối tiếp và song song trong nhiều trường hợp.

Hệ thống điện trở đóng là cách đấu mạch trở kháng song song với mạch điện chính tại thời điểm đóng máy cắt nhằm ngăn chặn xung đóng (xung đóng lặp lại) xuất hiện khi đóng trở lại đường dây dài không tải hoặc ngăn chặn dòng điện (dòng điện từ hoá) đột biến do kích thích của máy biến áp.

Trình tự hoạt động của hệ thống điện trở đóng được mô tả tên hình 5.5. Như trên hình vẽ, tiếp điểm điện trở được đấu song song với tiếp điểm chính được đóng trước và tiếp điểp chính được đóng sau đó.

Vòi phun

Tiếp điểm dập hồ quang động

Hồ quang

Buồng thổi

Tiếp điểm dập hồ quang tĩnh

HÌnh 5.4. Vị trí tương đối của tiếp điểm dập hồ quang và vòi phun ở giữa quá trình dập

122

Quá trình dập hồ quang của GCB có các điểm đáng lưu ý như sau:

a. Do các tiếp điểm chính tách ra bởi lệnh mở nên có dòng điện chạy trong tiếp điểm dập hồ quang.

b. Khi các tiếp điểm dập hồ quang được tách ra thì sẽ xuất hiện hồ quang trong vòi cách điện (buồng hồ quang).

c. Khí SF6 được nén trong buồng thổi khi mở máy cắt sẽ thổi mạnh (dòng khí với tốc độ lớn) tràn vào trong vòi và làm nguội hồ quang.

d. Khí SF6 lấy nhiệt từ hồ quang chuyển thành khí nóng cỡ vài nghìn 0C và chạy từ phía xuôi (phía tĩnh) lên phía ngược (phía động) của vòi.

e. Khi dòng điện tiến tới điểm 0 thì đường kính hồ quang giảm dần, nhiệt độ của hồ quang sụt nhanh năng lượng toả ra khí (chạy với tốc độ lớn) bao quanh hồ quang và khi dòng điện tới điểm 0 thì hồ quang được dập tắt.

f. Điện áp phục hồi quá độ và điện áp phục hồi xuất hiện giữa các tiếp điểm sau khi ngắt. Tại lúc này, do vẫn tồn tại dòng khí nóng (nhiệt độ chưa sụt giảm) xung quanh buồng dập hồ quang nên cường độ điện môi giữa các tiếp điểm và giữa bộ phận dẫn dòng điện với vỏ giảm dần.

Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở

(a) Đóng

(c) Mở

(b) Đang mở (d) Đang đóng

Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở

Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở

Hình 5.5. Trình tự hoạt động của hệ thống điện trở đóng

Điện áp hồ quang

Dòng điện

Điện áp phục hồi quá độ

Điện áp phục hồi

Điểm 0

Hình 5.6. Quá trình ngắt dòng điện lớn

123

Bảng 5.2.. Đặc điểm của từng hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động

Môi trường duy trì năng lượng truyền động

Môi trường chuyển năng lượng truyền động

Ưu điểm Nhược điểm

Không khí Không khí (chất lưu có thể nén)

Không khí (chất lưu có thể nén)

Môi trường hoạt động (không khí) dễ có, đồng thời không cần thiết phải tích trữ, bảo quản.

- Có thể có độ trễ tại thời điểm hoạt động. - Cần phải chú ý đến hơi ẩm và các biện pháp chống lại han gỉ… - Gây ra độ ồn lớn khi làm việc.

Lò xo Lò xo kim loại

Bộ phận cơ khí

- Dễ dàng đấu nối giữa các bộ phận. - Do không có rò khí và rò rỉ dầu nên năng lượng được duy trì (bảo tồn) tốt.

- Cần xem xét yếu tố ma sát giữa các bộ phận và bảo dưỡng các bộ phận đó. - Khó khăn trong việc cải tiến, nâng cao tốc độ và công suất.

Thuỷ lực Khí N2 (chất lưu có thể nén)

Chất lưu thuỷ lực (chất lưu không thể nén)

- Phản ứng động lực rất tốt. - Không cần phải chú ý đến vấn đề bôi trơn và các biện pháp chống lại han gỉ.

- Cần phải có cấu tạo kín, khít. - Khí N2 và dầu phải được bịt kín.

2. Dao cách ly, dao tiếp địa

Dao cách ly : được sử dụng nhằm cách ly mạch mang điện; tuy DCL có thể thực hiện đóng ngắt dòng tuần hoàn và dòng điện trị số nhỏ nhưng không thực hiện được việc đóng cắt dòng điện phụ tải.Tại thời điểm thực hiện quá trình đóng cắt DCL, thanh truyền động cách điện được điều khiển từ cơ cấu truyền động bên ngoài và tiếp điểm động dạng lưỡi dao chuyển động theo phương thẳng đứng hoặc phương ngang. Mặc dù chuyển động thẳng thường được áp dụng cho tiếp điểm động, chuyển động tròn cũng được áp dụng cho cấp điện áp 7284kV bằng cách tích hợp tiếp điểm động của DCL với tiếp điểm động của dao tiếp địa. Đối với DCL sử dụng cho phía thanh cái: nhằm loại trừ ảnh hưởng của sản phẩm phân huỷ ở thời điểm cắt dòng điện tuần hoàn tới sự làm việc của cách điện, lấy cấu trúc mà không đặt đệm cách điện phía dưới DCL là cấu trúc tiêu chuẩn.

Dao tiếp địa: Dao tiếp địa thường được sử dụng phối hợp (kết hợp) với DCL hoặc được lắp đặt trong một phần thanh cái.Có 2 loại dao tiếp địa:

a. Loại dao tiếp địa dùng cho đường dây truyền tải

b. Loại dao tiếp địa dùng cho công việc

Đối với dao tiếp địa dùng cho đường dây truyền tải, yêu cầu cần thực hiện đóng ngắt dòng điện cảm ứng từ đường dây ngừng làm việc (trong trường hợp lộ kép) và thực hiện dẫn liên tục. Đối với hệ thống cắt dòng điện, hệ thống ngắt đơn giản được sử dụng đối với những trường hợp cắt dòng điện có trị số nhỏ, còn hệ thống thổi và hệ thống có bộ phận dập hồ quang được sử dụng cho các trường hợp cắt dòng điện có trị số lớn. Tuy mục đích chính của dao tiếp địa là

124

nối đất mạch điện chính nhưng nó cũng được sử dụng để đo điện trở cách điện, đo điện trở mạch điện chính, đo tỷ số biến dòng điện và xác định vị trí sự cố của cáp điện.

Cơ cấu truyền động của DCL / dao tiếp địa

Cơ cấu truyền động của DCL/ dao tiếp địa được chia thành: thao tác bằng điện và thao tác bằng tay. Cơ cấu truyền động thao tác bằng điện được sử dụng trong các trường hợp điều khiển từ xa hoặc đóng cắt dòng điện; còn cơ cấu truyền động thao tác bằng tay được sử dụng trong các trường hợp tiến hành thí nghiệm và bảo dưỡng.Tuy cơ cấu truyền động bằng không khí được áp dụng làm cơ cấu truyền động đối với vận hành bằng điện lúc ban đầu nhưng hiện nay cơ cấu truyền động bằng lò xo-điện động và cơ cấu truyền động điện động đang trở thành dòng sản phẩm chủ đạo. Do DCL/Dao tiếp địa kiểu thổi đối với việc cắt dòng điện lớn đòi hỏi tốc độ cao nhằm tạo hiệu suất thổi nên cơ cấu truyền động bằng lò xo-điện động được sử dụng.

a. Cơ cấu truyền động bằng không khí

b. Cơ cấu truyền động lò xo điện động

c. Cơ cấu truyền động điện động

3. Thanh cái : Thanh cái của GIS được chia thành 2 loại:

- Kiểu 1 pha chứa trong vỏ kim loại được nối đất, các pha độc lập với nhau

- Kiểu 3 pha chứa chung trong vỏ kim loại được nối đất.

Bảng 5.3. Đặc điểm và ứng dụng của cấu hình thanh cái

Cấu hình tam giác cân Cấu hình tam giác đều Sơ đồ

Ứng dụng

- Khi nhánh pha đơn từ pha giữa cần được đưa ra ngoài như GIS, dạng này được áp dụng nhằm đảm bảo cách điện giữa các pha.

- Khi nhánh đơn pha từ pha giữa không cần được đưa ra ngoài giống như GIB (thanh cái cách điện bằng khí) thì dạng này được áp dụng.

Đặc điểm

- Trong trường hợp nhánh đơn pha được đưa ngoài từ thanh cái 3 pha, nó dễ dàng đảm bảo khoảng cách cách điện giữa các pha. - Phần không gian phía trên có thể được sử dụng cho việc đảo pha thành công. - Không gian phía trên có thể được sử dụng như vùng làm mát khí bằng khuyếch tán tự nhiên lúc có dòng điện trị số lớn đi qua. - Do điện trường tại đáy vỏ lớn nên kích thước vỏ phải lớn.

- Nhờ có các thanh dẫn được đặt theo cấu hình tam giác đều nên có được sự cân bằng điện tốt. - Bởi điện trường tại đáy vỏ thấp nên kích thước vỏ có thể được giảm. - Khó khăn trong việc đưa ra nhánh đơn pha từ thanh cái 3 pha. - Khó thực hiện việc đảo pha.

4. Các bộ phận khác

4.1 Bộ phận đấu cáp

Thanh dẫn (thanh cái)

Vỏ

Thanh dẫn (thanh cái)

Vỏ

125

Trên hình 5.8 là cấu tạo của một sứ xuyên không khí – khí. Dưới đây là các bộ phận chính của sứ xuyên:

Sứ xuyên cho mối nối dầu-khí: Việc đấu nối trực tiếp giữa GIS và máy biến áp được thực hiện trong nhiều trường hợp xuất phát trên phương diện giảm diện tích cần thiết, thực hiện chống ô nhiễm và dễ bảo dưỡng. Sứ xuyên dầu-khí (loại phân thế bằng tụ giấy tẩm dầu) được sử dụng để đấu nối giữa GIS và máy biến áp. Sứ xuyên loại này có 2 mặt bích và máy đo mức dầu được gắn giữa 2 mặt bích nhằm gửi tín hiệu cảnh báo trong trường hợp bị lẫn khí SF6 vào dầu. Hơn nữa, bộ phận xếp được gắn với phía chứa dầu nơi áp lực không tác động khi xem xét tính kinh tế cho mục đích giảm chấn (chống rung) của máy biến áp và hiệu chỉnh trong quá trình lắp ráp. Trên hình 5.9 là cấu tạo một mối nối GIS-Máy biến áp.

Vỏ

Vòng bảo vệ

Sứ xuyên

Đầu đấu nối

Ống nối

Khí SF6

Hình 5.7 Cấu tạo bộ phận đấu cáp

Khi cáp được đưa ra khỏi GIS, vỏ đầu cáp được sử dụng để đấu nối sao cho khí SF6 trong vỏ GIS không bị rò rỉ. Cấu tạo bộ phận này được mô tả trên hình 5.7

4.2 Bộ phận đấu nối với sứ xuyên

Sứ xuyên được sử dụng để đấu nối với đường dây truyền tải hoặc máy biến áp. Có 2 loại sứ xuyên: Loại phân thế bằng tụ điện giấy tẩm dầu và loại đặt trong khí. Hiện nay sứ xuyên kiểu đặt trong khí được sử dụng nhiều xét trên phương diện cách điện hoàn toàn bằng khí và làm việc trong điều kiện địa chấn

Đầu cực mạch điện chính

Vòng chắn

Sứ cách điện Thanh dẫn

SF6 gas

Tấm chắn trong Tấm chắn ngoài

CT

Hình 5.8. Cấu tạo sứ xuyên không khí -khí

- Vỏ: Sứ cách điện thường được dùng làm kết cấu chính của sứ xuyên. Gần đây, cách điện polyme - bao gồm xy-lanh FRP (Fiber-glass Reinforced Plastic- chất dẻo được tăng cường sợi thủy tinh và cao su silicon) – cũng đã được đưa vào sử dụng xét trên phương diện tính kinh tế, trọng lượng nhẹ và chống cháy nổ.

- Đầu cực : Đầu cực mạch điện chính là nơi đấu nối với mạch điện ngoài của GIS.

- Vòng chắn: Vòng chắn (vòng bảo vệ) là điện cực dùng để cải thiện sự phân phối điện áp và ngăn chặn vầng quang điện. Với chức năng bảo vệ cho phần dưới của sứ xuyên có một tấm chắn trong được đặt trong khí và một tấm chắn ngoài được đặt trong không khí. Nhằm đơn giản kết cấu nên chỉ tấm chắn trong được sử dụng cho cấp điện áp siêu cao.

126

4.3 Bộ phận xếp

Bộ phận xếp được sử dụng trong GIS với các mục đích sau:

- Nhằm giảm sai khác khi chế tạo, lắp ráp và lắp đặt giữa đế (nền) lắp ráp và GIS.

- Nhằm giảm sự di dời của đế (nền) như sự dịch chuyển tương đối (tịnh tiến) khi có động đất, sự biến dạng sau khi vận hành một thời gian dài.

- Nhằm giảm quá trình giãn nở nhiệt tương đối giữa vỏ GIS và đế (nền).

- Tạo sự phân tách các bộ phận và khôi phục dễ dàng trong trường hợp có sự cố.

- Nhằm giảm độ rung truyền qua vỏ.

4.4 Thiết bị dò điện áp

.

4.5 Buồng ngăn khí : Những bộ phận cần được tách riêng trong GIS sẽ được tách riêng trong các buồng ngăn khí độc lập. Thể tích của buồng ngăn khí cần được xem xét cùng với độ tăng áp suất khi có sự cố. Hơn nữa, yêu cầu phải lắp đặt bộ lọc để hút ẩm hoặc khí phân huỷ trong từng buồng ngăn khí.Buồng ngăn khí phải thiết lập buồng giám sát khí cần cho việc vận hành và bảo dưỡng GIS. Buồng giám sát khí sẽ phải có cấu tạo kín phù hợp để không bị rò rỉ khí ra môi trường hoặc sang buồng giám sát khí liền kề. Thêm vào đó, bộ giám sát khí sẽ được trang bị cho mỗi buồng giám sát khí. Buồng giám sát khí được chia thành 2 loại: loại dùng cho

Phía máy biến áp Phía GIS

Sứ xuyên dầu-khí Bộ phận xếp Lỗ mở bằng tay

Máy đo mức dầu

Hình 5.9. Cấu tạo mối nối GIS - Máy biến áp

Có 2 loại thiết bị dò điện áp: loại thiết bị dò áp cố định dùng để kiểm tra điện áp đường dây truyền tải đặt trong C-GIS và loại thiết bị dò áp xách tay dùng để kiểm tra cắt điện (ngừng máy) khi làm việc. Nguyên tắc dò cơ bản là giống nhau.

Thiết bị dò điện áp được sử dụng nhằm phát hiện xem có điện áp xoay chiều đặt trên các bộ phận mang điện được gắn trong GIS và phân biệt sự tồn tại điện tích theo cách phát hiện gián tiếp (không tiếp xúc) dòng điện cảm ứng tĩnh điện lên điện cực đặt trong điện trường.

Vỏ

Thanh dẫn

C1

R

C2

Chỉnh lưu

Màn hình hiển thị

Anten

Hình 5.10. Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị dò điện áp

127

tất cả các mạch điện (nhằm hạn chế ảnh hưởng của sự cố thanh cái tới các mạch điện liên quan) và loại dùng cho một vài mạch điện (do các bộ phận liên quan tới thanh cái chính thường được làm việc ngay cả khi sự cố phát sinh). Cấu tạo loại dùng cho tất cả các mạch điện khá phức tạp mặc dù nó có ưu điểm là có thể khôi phục trong thời gian tương đối ngắn. Ngược lại, loại dùng cho một vài mạch điện có cấu tạo đơn giản nhưng cần nhiều thời gian để khôi phục hơn. Hơn nữa, có ưu nhược điểm giống nhau đối với GIS phía đường dây truyền tải; nhìn chung buồng giám sát khí cần phải có trong tất cả các thiết bị đối với tất cả các mạch điện hoặc tách biệt tất cả các thiết bị. Do đó, cần phải thảo luận về những ưu nhược điểm này với những người liên quan.

4.6 Cách điện định hình : Cách điện định hình được sản xuất bằng cách trộn nhựa epoxy và vật liệu làm đầy. Nhôm hoạt tính, thạch anh (silica: SiO2)… được sử dụng làm vật liệu làm đầy, đồng thời mục đích trộn là tăng độ bền cơ. Cách điện định hình này được sử dụng để làm đệm hình nón, đệm hình trụ, thanh cách điện, trụ cách điện…Đối với trường hợp GIS, do trong nhiều trường hợp cần buồng ngăn khí cho phục hồi sự cố, bảo dưỡng và mở rộng nên đệm hình trụ được sử dụng nhiều. Đệm hình trụ tiện lợi khi buồng ngăn khí không cần thiết và có cấu tạo từ 1 đến 3 chân. Đệm hình trụ có ưu điểm về tính kinh tế và dễ dàng sử dụng so với đệm hình nón.

§5.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

- Vận hành : Vận hành hệ thống điều khiển và giám sát sẽ phải thực hiện một cách an toàn, thuần thục và chắc chắn.

- Bộ chỉ thị trạng thái đóng cắt: Bộ chỉ thị trạng thái đóng cắt bằng cơ khí hoặc bằng điện sẽ được trang bị cho máy cắt, dao cách ly và dao tiếp địa do đó trạng thái đóng cắt có thể kiểm tra bằng mắt.

- Cảnh báo và khoá:

Cảnh báo khi áp lực khí giảm

Tín hiệu cảnh báo sẽ được gửi đi khi áp lực khí thấp hơn áp lực khí thấp nhất cho phép và áp lực khí cảnh báo. Những áp lực này có quan hệ như sau:

Áp lực khí danh định > Áp lực khí cảnh báo Áp lực khí thấp nhất cho phép

Các giá trị cụ thể sẽ được xác định bằng cách thảo luận giữa những người liên quan.

Hệ thống giám sát khí SF6 bao gồm máy đo áp lực (máy đo tích hợp), tiếp điểm mật độ, tiếp điểm áp lực… Do đặc tính làm việc cơ bản của GIS (cách điện, dập hồ quang, công suất) phụ thuộc vào mật độ khí SF6 nên phương pháp giám sát áp suất tại nhiệt độ được quy đổi về 200C thay thế cho áp suất tại nhiệt độ tức thời (nói cách khác là mật độ) là thích hợp. Vì vậy, tiếp điểm áp suất tích hợp với nhiệt độ được sử dụng như một khoá mật độ.

- Khoá vận hành

Khi mật độ khí hoặc áp lực vận hành của máy cắt giảm thấp hơn giá trị thấp nhất cho phép thì mạch thao tác của máy cắt sẽ bị khoá. Ngoài ra cần phải khoá mạch thao tác dao cách ly và dao nối đất, khả năng cắt dòng yêu cầu sẽ được xác định bởi sự thảo luận giữa những người có liên quan.

- Liên động

Liên động điện cần thiết sẽ được trang bị giữa các thiết bị đóng ngắt cấu thành GIS. Vận hành dao cách lý và dao nối đất có thể với điều kiện các thiết bị đóng ngắt liên quan đã mở.

128

Liên động điện sẽ chỉ được xem như liên động theo nguyên tắc, việc gắn liên động cơ khí sẽ được định rõ bởi việc thảo luận giữa những người có liên quan. Vì hệ thống liên động có thể được thiết lập kể cả những panel điều khiển khác, chi tiết của hệ thống liên động và kết cấu mạch sẽ được quyết định bởi sự thảo luận giữa những người liên quan.

§5.4 VẬN HÀNH TRẠM HỢP BỘ GIS

1. Yêu cầu trước khi lăp đặt vận hành

Thiết bị GIS trạm Tao Đàn được sản xuất theo dạng mô đun, nên việc lắp đặt rất dễ dàng là ghép những mô đun thiết bị lại với nhau.

- Nhà đặt thiết bị phải được xây dựng hoàn chỉnh, móng thiết bị lót bằng những tấm thép hoặc dầm thép chữ I, toàn bộ sàn nhà phải được sơn cách điện (hoặc lót gạch chịu lực).

- Hệ thống nối đất trạm có điện trở 0,5.

- Trong nhà phải được lắp cầu trục để phục vụ cho công việc lắp đặt và bảo trì thiết bị.

- Môi trường lắp đặt thiết bị phải thoả mãn các điều kiện sau:

o Phải có đồng hồ đo nhiệt độ môi trường.

o Thiết bị kiểm tra độ ẩm, độ ẩm cho phép: < 80%.

o Thiết bị kiểm tra độ bụi, độ bụi cho phép: < 20CPM.

2. Trình tự lắp thiết bị

Gồm những bước sau:

- Đặt mô đun đầu tiên vào đúng vị trí thiết kế, cân chỉnh độ cao, sau đó cố định mô đun đó xuống sàn đặt thiết bị bằng cách hàn.

- Ghép mô đun kế tiếp bằng cách ghép nối thanh dẫn thanh cái của mô đun đầu tiên với mô đun thứ 2 và như thế ghép lần lượt cho tất cả các mô đun còn lại (khi ghép được 1 mô đun thì phải cân chỉnh độ cao, thẳng hàng xong thì cố định mô đun đó xuống sàn đặt thiết bị).

- Khi đã ghép được tất cả các mô đun thiết bị xong thì bắt đầu lắp ghép lần lượt tất cả các PT (thanh cái, MBT, đường dây).

- Cuối cùng lắp chống sét van đầu vào MBT.

- Đối với đầu nối cáp vào thiết bị GIS phụ thuộc vào dự án, đấu nối vào thiết bị GIS theo qui trình của nhà sản xuất và đầu nối cáp phụ thuộc vào tiết diện cáp.

3. Kết cấu

Hệ thống GIS có 3 pha được đặt trong 3 ống riêng (GIS 220kV) và GIS 110kV 3 pha chung trong 1ống và được bơm đầy khí SF6 để cách điện, được thiết kế theo dạng môđun có ưu điểm là: độ an toàn cao, dễ dàng vận hành, lắp ráp, ít bảo trì và rất linh hoạt cho việc mở rộng trạm trong tương lai, thiết bị có cấu trúc gọn nhẹ, được đặt kín trong nhà nên ít chịu ảnh hưởng của môi trường.

Các thanh cái được phân cách bằng tấm cách điện, kín khí ở mỗi ngăn và tạo nên một bộ gồm các dao cách ly thanh cái và cầu dao nối đất bảo dưỡng.

Máy cắt dùng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang có cơ cấu truyền động đóng cắt bằng dầu thuỷ lực (GIS 220kV) và truyền động đóng cắt bằng lò xo (GIS 110kV)

Các máy biến dòng điện dùng để đo lường và bảo vệ kiểu lõi hình xuyến, bố trí trước và sau máy cắt, cách điện sơ cấp bằng khí SF6, nên tuổi thọ rất cao.

Các máy biến điện áp đo lường và bảo vệ thứ cấp gồm có 2 dây quấn.

129

Đầu đấu nối cáp đường dây vào thiết bị GIS thích hợp với mọi loại cáp cao áp có tiết diện lên đến 2000mm2.

Cầu dao nối đất thanh cái và nối đất đường dây là loại cầu dao tốc độ cao có khả năng đóng dòng ngắn mạch hoàn toàn, đạt được tốc độ đóng nhanh nhờ cơ cấu tác động lò xo truyền động bằng động cơ, có thể thao tác bằng tay.

Cầu dao nối đất bảo trì được đặt trước và sau máy cắt truyền động bằng động cơ.

Ống dẫn thanh cái (Bus duct) được nối trực tiếp từ thiết bị GIS đến thân máy biến áp (sứ xuyên MBA nằm bên trong ống này), có 1 đoạn ống dạng lò xo chịu được dãn nở nhiệt và dung sai lắp đặt, ngăn ngừa sự rung động MBA trong quá trình vận hành.

Hệ thống GIS trạm được trang bị đồng hồ giám sát mật độ khí SF6 có bù nhiệt cho từng thiết bị, mỗi ngăn lộ áp suất khí được chia ra thành 4 vùng với mỗi vùng áp suất khí SF6 định mức sẽ khác nhau:

+ GIS 220kV:

- Vùng 1 : Máy cắt áp suất định mức là 700kPa.

- Vùng 2 : Dao cách ly thanh cái 1 áp suất định mức là 500kPa.

- Vùng 3 : Dao cách ly thanh cái 2 áp suất định mức là 500kPa.

- Vùng 4 : Dao cách ly đường dây, PT đường dây, đầu nối cáp áp suất định mức là 500kPa.

+ GIS 110kV: cũng được chia ra thành 4 vùng giống như GIS 220kV nhưng áp suất định mức cho tất cả các vùng là 600kPa.

Tại mỗi thiết bị đều có thiết bị giải phóng áp suất khí SF6 với áp suất làm việc là: 1800kPa (GIS 220kV) và 800kPa (GIS110kV).

Mỗi ngăn lộ có tủ điều khiển chứa tất cả các thiết bị cần thiết cho việc điều khiển, tín hiệu hoá, giám sát, ...

Sự khác nhau cơ bản giữa thiết bị GIS 110kV và 220kV

GIS 220kV GIS 110kV

- 3 pha được bố trí trong 3 ống riêng biệt.

- Áp suất khí SF6 của các đoạn ống chứa thiết bị không giống nhau: đoạn chứa MC: 700kPa, các đoạn chứa các thiết bị khác: 500kPa.

- Cơ cấu truyền động của máy cắt bằng áp suất dầu thuỷ lực (25Mpa).

- 3 pha được bố trí chung trong 1 ống.

- Áp suất khí SF6 của các đoạn ống chứa thiết bị đều giống nhau: 600kPa.

- Cơ cấu truyền động của máy cắt bằng lò xo.

130

5.5 CÁC SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

1. Sự già hoá vật liệu cách điện

Các vật liệu cách điện của GIS được chia thành 2 loại: khí SF6 và cách điện định hình (nhựa epoxy). Sự suy giảm của các vật liệu cách điện này có thể dẫn đến hư hỏng và gây hại cho thiết bị.

2.1. Khí phân huỷ và sản phẩm phân huỷ

Phóng điện có mức năng lượng thấp: Khí SF6 bị phân tích thành chất Sunphua và nguyên

tử Flo (F) bởi nhiệt hoặc phóng điện. SF6 → SFx + (6-x)F 0 < x < 6

Chủ yếu khí được sinh ra là SF4 (x = 4).Trong trường hợp phóng điện vầng quang (hiện tượng điện hoa – corona) hoặc phóng điện tia lửa, SF4 phản ứng với nguyên tử ôxy và hơi ẩm và theo chiều hướng sinh ra florinát sunphua. Sự phân tích của khí SF6 phụ thuộc mức độ của dòng điện được ngắt hoặc bản chất điện cực (vật liệu) và có quan hệ mật thiết đến độ bền điện cực của bộ phận ngắt. Khí phân huỷ sẽ ăn mòn các điện cực thông qua các phản ứng hoá học với vật liệu làm điện cực, đồng thời nó cũng làm giảm điện trở cách điện của bề mặt dạng vết chân chim do bề mặt cách điện bị nhiễm bẩn. Vì vậy, người ta cho các chất hút thu (khoáng chất Zeolit) vào bên trong nhằm loại bỏ hơi ẩm dư và hút thu các khí bị phân huỷ.

2.2 Chất hút thu: Chất hút thu dùng cho GIS phải đáp ứng được những điều kiện sau:

- Khả năng hấp thụ khí phân huỷ cao.

- Không phản ứng với khí với khí phân huỷ và tạo ra khí độc hại.

- Khả năng hấp thụ hơi ẩm cao trong vùng có độ ẩm thấp.

- Có độ bền cơ rất cao: không bị tán nhỏ hoặc tan ra trong quá trình sử dụng.

Có nhiều loại chất hút thu: than hoạt tính, Silicagel, Zeolite-khoáng chất kết tinh....tuy nhiên trong những năm gần đây chất hút thu chủ yếu được sử dụng trong GIS là khoáng chất tổng hợp (synthetic zeolite) là chất hút thu.

2.3 Sự suy giảm độ bền cơ của cách điện định hình do nhiệt

Cách điện định hình dùng trong GIS cần phải có cường độ điện môi cao và nó luôn phải chịu ứng suất điện khắt khe. Khi đặt điện áp liên tục lên cách điện, đặc tính điện của vật liệu cách điện sẽ suy giảm theo thời gian. Mặc dù quá trình già hoá không gây trục trặc trong khi nó còn nhỏ nhưng khi nó tiến triển thì cách điện trở nên mất dần khả năng chịu điện áp đặt và cuối cùng dẫn đến bị đánh thủng (hỏng).

Sự suy giảm độ bền cơ của cách điện định hình (epoxy) có quan hệ mật thiết với nhiệt. Có một số dạng biến đổi của cách điện (chế tạo từ các vật liệu polyme như epoxy) bởi nhiệt như sự ôxy hoá, sự biến dạng do nhiệt, sự phân huỷ bởi nhiệt… Tuy nhiên, do GIS được đặt trong vỏ kín điền đầy bằng khí SF6 nên có thể coi không chịu ảnh hưởng của trình ôxy hoá.

Khi nhiệt độ tăng, nhựa cách điện trở nên mềm, dẻo bởi vì bộ phận vô định hình của vật liệu chuyển dịch sang trạng thái trong suốt. Do hiện tượng này trực tiếp làm giảm độ bền cơ nên nhiệt độ gây biến dạng nhiệt được xác định là nhiệt độ mà bắt đầu gây biến dạng không đàn hồi ở mức tăng nhiệt không đổi và tải không đổi. Nhiệt độ gây biến dạng nhiệt của nhựa epoxy sử dụng trong GIS khoảng 1200C (đối với loại chịu nhiệt).

2.4 Sự hư hỏng của bộ phận ngắt

Bộ phận ngắt phải có chức năng như vật dẫn khi có dòng điện chạy và có chức năng như cách điện sau khi ngắt (dập hồ quang), đồng thời cả hai chức năng này phải được chuyển đổi ở tốc độ rất cao. Bởi vậy, nó phải chịu các tác động (ứng suất) khác nhau từ các bộ phận khác.

131

Hư hỏng của tiếp điểm: Khi hồ quang nóng xuất hiện giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm trong quá trình ngắt dòng điện thì vật liệu tiếp điểm của bộ phận ngắt bay hơi và hao mòn do nhiệt. Độ ăn mòn biến đổi theo mức độ dòng điện, và khi dòng điện trở lên lớn thì khả năng dập hồ quang của máy cắt có thể bị ảnh hưởng. Do đó, cần sử dụng vật liệu chịu nhiệt làm điện cực và giảm thiểu độ hao mòn. Hơn nữa, do hình dạng đầu tiếp điểm dập hồ quang liên quan đến sự làm việc của cách điện giữa các tiếp điểm nên nó được nghiên cứu sao cho bề mặt kim loại chịu hồ quang trở nên nhẵn kể cả sau khi dập hồ quang. Thường thì lượng hao mòn vật liệu tiếp điểm do hồ quang trong khí SF6 nhỏ hơn rất nhiều so với do hồ quang trong không khí gây ra. Do đó, số lần làm việc của máy cắt khí lớn hơn số lần làm việc của các loại máy cắt khác.

Hư hỏng vòi phun: Về vật liệu của vòi cách điện, PTFE (Poly-TetraFluoro-Ethylene) được sử dụng ở những giai đoạn đầu của quá trình cải tiến và độ hao mòn của vòi cũng như ô nhiễm phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của vật liệu này. Do bên trong vòi chịu tác động của hồ quang nóng nên nó cũng bị bay hơi và hao mòn giống như vật liệu điện cực, đồng thời nó bị ô nhiễm. Sự hao mòn ảnh hưởng tới đặc tính cách điện giữa các tiếp điểm. Khi vòi phải chịu tác động của hồ quang nóng thì sẽ xảy ra quá trình phân huỷ do nhiệt bên trong vòi tạo ra khí phân huỷ và muội than (C). Khí phân huỷ gây ra các vụ nổ cục bộ không đều bên trong vòi tạo ra vết rạn nứt nhỏ, làm nhiễm bẩn do quá trình cácbon hoá bên trong vòi và làm biến đổi hình dạng và kích thước vòi. Sự bay hơi của vòi có quan hệ mật thiết tới hiệu suất dập hồ quang giống như đối với sự hao mòn vật liệu điện cực và ảnh hưởng đặc biệt đến độ tăng áp suất trong buồng thổi khi cắt dòng điện có trị số lớn. Vì vậy, nếu vòi bị mòn thì tiết diện ngang của cổ vòi sẽ tăng và dẫn đến giảm độ tăng áp suất. Do đa phần sự làm việc của vòi phụ thuộc vào hình dạng của nó nên cần phải lưu ý nhiều đến điểm này khi đánh giá mức độ hao mòn của vòi.

Hư hỏng vòng bít kín khí: Hiệu ứng bít của bịt khí thu được từ lực đàn hồi của vật liệu bít kín bị nén. Do vậy khi lực đàn hồi của vật liệu bít kín mất tác dụng, sự biến dạng lâu dài bởi sự nén vượt qúa giá trị cố định hoặc bản thân vật liệu hư hỏng và rạn nứt nhỏ xẩy ra, hiệu ứng bít mất tác dụng kết quả là rò rỉ khí.

Sự biến dạng nén được khống chế bởi sự già hoá và hằng số nhiệt, sự hư hại vật liệu bít kín được khống chế bởi thuộc tính chịu mưa nắng. Người ta chứng minh rằng độ tin cậy của vòng bít khí mất tác dụng khi tỉ lệ biến dạng nén lâu dài* đạt 80% và khoảng thời gian 50 năm sử dụng phù hợp với kết quả thực tế.

§5.6 KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ THÍ NGHIỆM GIS

1. Hạng mục kiểm tra hàng ngày

Trong vận hành bình thường cần kiểm tra:

- Tình trạng bên ngoài: dây tiếp địa, rỉ sét của các thiết bị, giá đỡ bằng kim loại ...

- Tất cả bu lông, đai ốc có bị lỏng và rỉ sét.

- Âm thanh hoặc có mùi bất thường.

- Kiểm tra sự phát nhiệt, sơn bị đổi màu, tróc sơn.

- Chỉ thị vị trí cơ khí tại máy cắt, dao cách ly và dao nối đất đúng với trạng thái máy cắt, dao cách ly và dao nối đất.

- Ghi số lần thao tác của từng pha máy cắt, dao cách ly ở bộ đếm.

- Số lần hoạt động của chống sét van.

- Áp suất khí SF6, áp suất dầu thuỷ lực bộ truyền động.

132

- Kiểm tra sự rò rỉ: khí SF6 và dầu thuỷ lực.

- Kiểm tra bộ đếm số lần bơm dầu thuỷ lực hoạt động.

- Khi áp suất dầu thuỷ lực giảm đến giá trị 24MPa thì Motor bơm dầu thuỷ lực khởi động và dừng lại ở áp suất định mức 25MPa và ghi nhận thời gian bơm dầu thuỷ lực hoạt động.

- Trong quá trình vận hành phải thường xuyên kiểm tra điện áp, dòng điện phụ tải và dòng ngắn mạch không vượt quá các trị số nêu trong phần thông số định mức .

2. Kiểm tra định kỳ

2.1 Máy cắt

Sau mỗi 6 năm hoặc 1.000 lần vận hành thao tác không tải: công việc chủ yếu là bôi trơn phần truyền động và làm vệ sinh:

Kiểm tra vận hành đóng cắt:

Chỉ thị vị trí cơ và bộ đếm số lần vận hành (bằng mắt)

Kiểm tra tình trạng tiếp xúc của tiếp điểm phụ ở vị trí đóng và mở.

Kiểm tra vận hành ở áp suất thấp.

Kiểm tra mạch không đồng pha.

Hoạt động của máy cắt ở áp suất định mức và ở áp suất bị khoá.

Kiểm tra tổng quát bên ngoài.

Kiểm tra và siết chặt tất cả các bu lông theo lực siết qui định của nhà sản xuất.

Kiểm tra và sơn lại những điểm bị rỉ sét.

Kiểm tra bộ truyền động cơ khí.

Kiểm tra sự hoạt động của công tắc áp suất dầu thuỷ lực.

Kiểm tra sự hoạt động của công tắc mật độ khí SF6.

Bôi trơn các khớp truyền động.

Kiểm tra mức dầu

Kiểm tra các giá trị đo lường: điện trở cách điện, vận hành bơm dầu ...

Điện trở cách điện của mạch điều khiển > 2M.

Điện trở của mạch điện chính > 1000M.

Kiểm tra thời gian bơm dầu.

Kiểm tra bơm dầu hoạt động theo áp suất (24MPa bơm hoạt động đến 25MPa bơm dừng).

Chú ý: kiểm tra trong điều kiện không điện, áp suất khí SF6 là định mức và thực hiện công việc dưới sự giám sát của nhân viên đã được đào tạo chuyên ngành có kinh nghiệm.

2.2 Dao cách ly

Các hạng mục như kiểm tra hàng ngày

Độ ẩm khí SF6.

Vận hành bằng điện và bằng tay.

Sự hoạt động của bộ truyền động cơ khí.

Mạch điều khiển.

Chú ý: kiểm tra trong điều kiện không điện và áp suất khí SF6 là định mức.

3. Kiểm tra tức thời

3.1 Máy cắt: Có thể thay thế những bộ phận (nếu cần), bôi trơn và vệ sinh.

133

Khi có hiện tượng bất thường trong quá trình vận hành.

Khi vận hành vượt quá điều kiện định mức.

Sau 2000 lần cắt dòng điện nhỏ hoặc không tải.

Sau 1000 lần cắt dòng điện định mức (4000A).

Sau 10 lần cắt dòng điện ngắn mạch định mức (50kA).

3.2 Dao cách ly

Khi có hiện tượng bất thường trong quá trình vận hành.

Khi số lần vận hành vượt quá 2000 lần.

Kiểm tra bộ phận bất thường mà ta phát hiện.

Kiểm tra những bộ phận bên trong đặc biệt là tiếp điểm và những thanh nối.

Chú ý: kiểm tra trong điều kiện không điện, áp suất khí SF6 là định mức và thực hiện công việc dưới sự giám sát của nhân viên đã được đào tạo chuyên ngành có kinh nghiệm.

4. Thí nghiệm trước khi đưa vào vận hành

Hạng mục Thủ tục kiểm tra Tiêu chuẩn Ghi chú I. Phần chung 1/ Kiểm tra bằng mắt của việc lắp đặt

Thực hiện công việc kiểm tra bằng mắt theo bản vẽ được duyệt bao gồm các hạng mục: - Tên thiết bị GIS. - Bảng thông số kỹ thuật - Kiểm tra các ống dẫn khí và nối đất. - Sơn lại những chổ bị tróc sơn

Đúng theo bảng vẽ được duyệt

Theo tiêu chuẩn IEC 60517 (IEC 60694)

2/ Kiểm tra đấu dây

Kiểm tra đấu dây giữa thiết bị với tủ điều khiển tại chổ (LCP) đúng với sơ đồ mạch và thông mạch tất cả các sợi cáp

Đúng theo bảng vẽ được duyệt

IEC 60517 (IEC 60694)

3/ Đo điện trở cách điện

1/ Mạch chính (bao gồm PT) Điểm đo: giữa pha và đất (Thiết bị đo Megger 1000V) 2/ Mạch điều khiển và các mạch phụ khác (bao gồm tất cả các core của cáp). (Thiết bị đo Megger 500V)

1/ Lớn hơn 2000M 2/ Lớn hơn 2M

Tiêu chuẩn nhà chế tạo (TM T&D)

4/ Đo điện trở tiếp xúc

Đo bằng phương pháp điện áp rơi (điểm đo theo sơ đồ) Thiết bị đo: DC 100A Khi đo qui đổi nhiệt độ môi trường đo về 200C.

Rr1.2 Rs Rr: giá trị kiểm tra xuất xưởng. Rs: giá trị kiểm tra tại hiện trường

IEC60517 (IEC60694)

5/ Hàm lượng hơi nước trong khí SF6

Đo hàm lượng hơi nước trong khí SF6 tất cả các thiết bị.

Máy cắt: <150 ppm Các thiết bị khác <500ppm

IEC 60517 (IEC 60694)

6/ Kiểm tra rò rỉ khí SF6

Kiểm tra rò rỉ khí bằng thiết bị phát hiện rò khí SF6

Không có khí rò rỉ ra ngoài

IEC 60517 (IEC 60694)

II. Máy cắt (GCB), dao cách ly (DS), dao nối đất (ES) 1/ Vận hành cơ 1/ Kiểm tra vận hành và thời gian đóng mở 1/ Hoạt động IEC 60517

134

khí

dưới điều kiện điện áp nguồn điều khiển định mức (110VDC): Vận hành đóng (GCB, DS, ES) Vận hành mở (GCB, DS, ES) Vận hành đóng - mở (GCB) 2/ Kiểm tra thời gian không đồng pha giữa các pha của GCB Đóng bằng điện: 5 lần. Mở bằng điện : 5 lần Đóng bằng cơ : 1 lần. Mở bằng cơ : 1 lần

bình thường Tiêu chuẩn nhà chế tạo (TM T&D) Đóng 0.004s Mở 0.004s

(IEC 60694)

2/ Kiểm tra các chức năng bằng điện khác

Kiểm tra khoá liên động của thiết bị được kiểm tra dưới điều kiện điện áp điều khiển định mức và kết hợp với sơ đồ

Đúng IEC 60517 (IEC 60694)

III/ Biến dòng điện (CT) 1/ Xác định tra cực tính

Kiểm tra cực tính bằng phương pháp cảm ứng.

2/ Đo tỉ số biến

Kiểm tra tỉ số biến (theo sơ đồ) Dòng đo = 10% dòng định mức CT phía sơ cấp

Tỉ số biến định mức

3/ Đo điện trở cách điện

Đo điện trở cách điện CT bằng thiết bị Megger 500V

Lớn hơn 2M

4/ Đo điện trở cuộn dây CT

Đo điện trở cuộn dây phía thứ cấp CT cho tất cả các cuộn

5% giá trị xuất xưởng

IV/ Biến điện áp (PT) 1/ Xác định cực tính

Kiểm tra cực tính bằng phương pháp cảm ứng.

2/ Đo điện trở cách điện

Mạch thứ cấp PT bằng thiết bị Megger 500V

5. Bảo dưỡng GIS

5.1 Tiêu chuẩn cho bảo dưỡng

GIS là một cơ cấu chuyển mạch phức tạp hợp nhất nhiều thiết bị riêng lẻ như máy cắt, dao cách ly… về cơ bản quan điểm bảo dưỡng dựa trên cơ sở từng thiết bị.

Do GIS hướng tới mục tiêu không phải bảo dưỡng từ giai đoạn đầu của quá trình phát triển, khác với các thiết bị truyền thống, GIS (nhất là bộ phận được đặt trong khí) luôn ở điều kiện tốt: không bị ảnh hưởng của hơi ẩm và sự nhiễm bẩn. Hơn nữa, do hầu như không có suy giảm do hiệu suất dập hồ quang cao và đặc tính cách điện rất tốt của khí SF6 nên có thể nâng cao được tuổi thọ thiết bị và tiết kiệm được nhân lực cho công tác bảo dưỡng.

135

5.2. Loại hình và hạng mục bảo dưỡng

Loại hình Nội dung bảo dưỡng Tần suất Tuần tra Sự xuất hiện các hiện tượng bất thường chủ yếu được

đánh giá từ các phán đoán bên ngoài mà không dừng vận hành GIS.

2 lần / tháng

Kiểm tra thông thường

Hình thức kiểm tra này được thực hiện chủ yếu từ phía ngoài mà không dừng vận hành GIS.

1 lần / 6 năm

Kiểm tra chi tiết

Hình thức kiểm tra này thực hiện chủ yếu để phân tích cơ chế hoạt động theo mức độ cần thiết dừng vận hành GIS.

Khi cần thiết

Kiểm tra Đột xuất

Hình thức kiểm tra này thực hiện khi phát hiện có hiện tượng bất thường hoặc số lần làm việc đạt đến một mức nhất định.

Khi cần thiết

5.3 Kiểm tra định kỳ và kiểm tra đột xuất

Kiểm tra định kỳ nghĩa là kiểm tra thông thường và kiểm tra chi tiết trong các dạng bảo dưỡng nêu trên và các hạng mục chi tiết được nêu cụ thể trong các tài liệu hướng dẫn bảo dưỡng cho từng thiết bị. Kiểm tra đột xuất được thực hiện khi nào cần thiết, chẳng hạn khi phát hiện có các hiện tượng bất thường trong thiết bị, và các hạng mục thí nghiệm sẽ được chọn lựa theo hiện tượng sự cố. Để đảm bảo chất lượng cho nên cách thức đại tu, tần suất thay thế phụ tùng của mỗi nhà sản xuất là khác nhau, do vậy công tác bảo dưỡng sẽ được thực hiện sau khi hiểu rõ cách thức bảo dưỡng thông qua các tài liệu hướng dẫn. Ngoài ra, trong quá trình lắp đặt thiết bị mới, đó là cách tốt nhất để tiếp cận với những hướng dẫn về cách thức bảo dưỡng sau khi bắt đầu vận hành từ những kỹ sư bảo dưỡng và chuyển giao các tài liệu về thủ tục bảo dưỡng.