[PP] Kiểm tra cách điện của cáp bằng cách cho tải điện áp > định mức

Để giảm thiểu hư hỏng cho đường dây cáp dưới điện áp vận hành, quy tắc vận hành kỹ thuật thường khuyến nghị các đơn vị nên kiểm tra định kỳ đường dây tải điện bằng phương pháp điện áp cao hơn điện áp định mức (Step Voltage Test), tức là kiểm tra chất lượng của lớp cách điện trên dây cáp điện bằng cách cho điện áp tải chạy qua dây > điện áp định mức của dây trong thời gian nhất định.

Tại sao cần kiểm tra định kỳ chất lượng dây bằng phương pháp tải điện áp cao? Vì người ta tin rằng trong quá trình thử nghiệm, nhưng vị trí điểm yếu của lớp cách điện trên dây cáp sẽ bị đánh thủng nên đơn vị vận hành sẽ có phương án thay thế cách điện kịp thời, nên khả năng hư hỏng của dây cáp khi vận hành ở điện áp định mức sẽ giảm đi.

Kiểm tra cách điện bằng điện áp cao thế nào?

Thường thì cáp được thử nghiệm với điện áp DC tăng vì với điện áp DC, có thể sử dụng các thiết bị kiểm tra không cồng kềnh, công suất cao. Trong quá trình thử nghiệm, phóng điện cục bộ ở vị trí có cách điện tốt sẽ có cường độ yếu, tổn thất công suất tác dụng và sinh nhiệt là không đáng kể. Trong trường hợp này, điện áp thử nghiệm có thể khá lớn.

• Dây cáp điện có định mức điện áp 3 – 10 kV có cách điện bằng cao su được thử nghiệm với điện áp cao gấp 2 lần Un (tức là 2 lần điện áp định mức), cáp có cách điện bằng giấy và tẩm nhớt có điện áp làm việc đến 10 kV sẽ được thử nghiệm với điện áp 5 – 6Un, còn với điện áp hoạt động 20 – 35 kV thì sẽ được thử nghiệm ở mức điện áp 4 – 5Un. Thời gian thử nghiệm cho mỗi lần là 5 phút.
• Đối với dây cáp có điện áp tải đến 1kV thì chỉ đo điện trở cách điện của cáp bằng máy đo điện áp 2500 V trong 1 phút. Điện trở cách điện phải ít nhất là 0.5 MOhm thì cáp mới đạt yêu cầu về cách điện.
• Trước và sau khi thử nghiệm cáp có điện áp chỉnh lưu tăng, điện trở cách điện của chúng được đo bằng megger 2500V.

Để tăng hiệu suất hoạt động trong quá trình thử nghiệm và giảm thời gian ngắt kết nối điện của người tiêu dùng, cũng như giảm hư hỏng các khớp nối khi ngắt kết nối các đầu của đường dây cho mục đích kiểm tra này thì các đường dây sẽ được nối vào một đoạn bus CPU, có thể được kiểm tra đồng thời mà không cần ngắt kết nối chúng khỏi hệ thống. Ngoài ra, đơn vị vận hành tải điện sẽ cố gắng kết hợp các phương pháp thử nghiệm theo lịch trình cố định cùng với việc sửa chữa thiết bị đóng cắt.

Ngoài ra đối với các đường cáp điện ngầm dưới đất thì tốt nhất nên test vào mùa hè, vì trong trường hợp xảy ra sự cố trong quá trình thử nghiệm, công việc sửa chữa sẽ được đơn giản hơn.

Sơ đồ lắp đặt thiết bị kiểm tra điện áp cao

Tất cả các hệ thống lắp đặt đều bao gồm (hình dưới): Máy biến áp thử nghiệm (2), bộ chỉnh lưu điện áp cao (3), bảng điều khiển. Điện áp cao được lấy từ máy biến áp với cuộn dây điện áp cao được nối đất qua miliampe kế.

Việc chỉnh lưu được thực hiện bằng bộ chỉnh lưu sử dụng mạch nửa sóng. Cuộn sơ cấp của máy biến áp cao được cấp điện bằng máy biến áp (1) điều chỉnh. Điện áp cao được đo bằng kV nối vào mạch sơ cấp của máy biến áp (2).

Dòng điện rò được theo dõi bằng microammet, một cực được nối đất và cực thứ hai được nối với đầu cuộn thứ cấp của máy biến áp cao áp (2). Trong mạch của máy biến áp và bộ chỉnh lưu cao áp có một điện trở R được mắc nối tiếp, hạn chế dòng điện trong trường hợp cáp bị hỏng. Để cấp nguồn cho mạch cực âm của kenotron, người ta sử dụng máy biến áp dây tóc (5).

• Khi thử nghiệm dây cáp ba lõi (4), điện áp từ hệ thống lắp đặt thử nghiệm lần lượt được đặt vào từng lõi, hai lõi còn lại và vỏ bọc được nối đất.
• Khi thử nghiệm tất cả các cáp, điện áp được tăng dần đến giá trị định mức và cáp được giữ ở điện áp này trong 5 phút kể từ thời điểm giá trị điện áp định mức được thiết lập.

Tình trạng của cách điện trên cáp được xác định bởi dòng điện rò rỉ. Đối với cáp có lớp cách điện bằng giấy dùng cho điện áp đến 10 kV, dòng điện rò chỉ được phép dưới 300 μA. Nếu cáp ở tình trạng tốt, nếu điện áp tăng và công suất của cáp được tích điện thì dòng rò tăng mạnh, sau đó giảm nhanh xuống còn 10 – 20% mức này.

1. Đánh giá kết quả thử nghiệm

Trong quá trình thử nghiệm, không được quan sát thấy phóng điện, sốc dòng điện rò và sự tăng giá trị ở trạng thái ổn định của dòng điện rò. Điện trở cách điện của cáp được đo bằng megger trước và sau khi thử nghiệm phải giống nhau.

Nếu có khiếm khuyết trong cách điện của cáp thì sự cố đánh thủng cách điện của nó chủ yếu xảy ra trong phút đầu tiên sau khi đặt điện áp cao. Nếu cách điện của cáp ở tình trạng tốt thì độ bất đối xứng của dòng điện rò qua các pha của cáp 3 lõi sẽ không vượt quá giá trị x2 của chúng.

2. Phương pháp xử lý

Nếu một đoạn dây cáp bị hư hỏng trong quá trình thử nghiệm hoặc sau khi ngắt thử nghiệm khẩn cấp thì cần xác định vị trí và mức độ hư hỏng của đoạn cáp đó.

Trong trường hợp hư hỏng 1 pha (hỏng cách điện của cáp từ lõi đến vỏ kim loại), cáp có thể được sửa chữa mà không cần cắt lõi. Để làm điều này, tháo áo giáp, vỏ bọc và lớp cách điện của đoạn lõi bị hư hỏng. Sau đó, lớp cách điện ở vị trí bị hư hỏng được sửa chữa và sử dụng khớp nối cáp. Nếu khớp nối bị hỏng thì phải thay bằng khớp nối mới.