Việc đảm bảo mạng lưới phân phối đáng tin cậy yêu cầu các thành phần và phụ kiện cáp điện có thể chịu được các ứng suất về điện, cơ học, nhiệt và môi trường xung quanh và một trong những yếu tố làm suy giảm đặc tính trong cách điện chính là nước.
Nếu các hộp nối cáp điện hoặc màn chắn cáp thiếu độ kín, nước xâm nhập có thể ảnh hưởng đến cơ cấu bên trong và dẫn đến thủng điện môi. Một số phương pháp đã được sử dụng để bảo vệ các lớp bên trong này cũng hộp nối cáp khỏi sự xâm nhập của nước.
Màn chắn bảo vệ cáp cũng như hàn kín lớp bảo vệ bên ngoài của các hộp nối sẽ mang lại độ kín cần thiết cho cáp điện. Các công nghệ được sử dụng trong lĩnh vực này bao gồm hộp nhựa epoxy cũng như hệ thống bảo vệ chống co ngót nóng và lạnh.
Hình trên cho thấy một ví dụ về hộp nối bao gồm ba phần chính: hộp bảo vệ bên ngoài, phần cách điện chủ động và kẹp nối dây dẫn. Lớp cách điện chủ động chịu trách nhiệm kiểm soát và đồng nhất điện trường, bắt đầu từ trường hướng tâm qua kẹp dây dẫn đến trường hướng tâm trong cáp.
Điều khiển điện trường có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật khác nhau, nhưng do mục đích sản xuất, các bộ phận này của hộp nối được lắp ráp bằng các bộ phận co lại để tạo ra giao diện vật lý, cho phép chịu các mức điện áp khác nhau tùy thuộc vào áp suất, độ nhám, nhiệt độ, vật liệu và độ ẩm.
Tuy nhiên, bất chấp độ kín của màn chắn cáp và hộp bảo vệ bên ngoài của hộp nối cáp, vẫn có khả năng một lượng nhỏ nước có thể xâm nhập vào cáp, chẳng hạn do hư hỏng nhỏ ở lớp bảo vệ bên ngoài.
Thiết lập thử nghiệm
1. Điều tra bố trí mẫu Cylinder M
Để nghiên cứu khả năng xâm nhập của nước vào bên trong hộp nối cáp, một mẫu hình trụ đã được sử dụng. Để tăng tốc độ xâm nhập của nước, mẫu thử nghiệm này được đưa vào buồng không khí ở nhiệt độ 50°C trong một thời gian nhất định.
Kết quả thử nghiệm nước xâm nhập
Điện áp đánh thủng được đo tại các mẫu xi lanh bằng cách sử dụng thử nghiệm tăng điện áp với tốc độ tăng điện áp 1 kV/s. Các mẫu thử nghiệm được làm lão hóa trong các điều kiện khác nhau và một số mẫu chịu ứng suất điện áp liên tục trong suốt thời gian. Sau thời gian lão hóa (8 tuần), điện áp đánh thủng đối với các mẫu thử nghiệm xi lanh lão hóa trong nước được đo bằng cách sử dụng thử nghiệm tăng điện áp. Các kết quả được hiển thị trong hình dưới:
Do ứng suất nước, có thể quan sát thấy sự sụt giảm điện áp đánh thủng của các mẫu thử nghiệm ứng suất điện ở điện áp không liên tục 4 kV. Đối với các mẫu chịu ứng suất với điện áp 8,5 kV và 17 kV trong thời gian bị lão hóa ngập nước, không thể quan sát thấy sự sụt giảm điện áp đánh thủng sau thời gian thử nghiệm.
Thử nghiệm thực tế hộp nối cáp
Các mẫu thử nghiệm đã được thử nghiệm trong vài năm trong điều kiện thực tế: vào mùa hè và mùa đông và cũng được thử nghiệm ứng suất điện ở điện áp liên tục, không liên tục.
Các mẫu thử nghiệm được nghiên cứu với ứng suất điện áp liên tục đã cho thấy tuổi thọ dài hơn so với các mẫu thử nghiệm với ứng suất điện áp không liên tục. Sau thời gian thử nghiệm, điện áp đánh thủng của các mẫu thử nghiệm được kiểm tra bằng cách sử dụng thử nghiệm tăng điện áp.
Điện áp đánh thủng cao hơn đáng kể so với điện áp thử nghiệm yêu cầu và đạt được các giá trị trong dải điện áp đánh thủng của các mẫu thử nghiệm mới. Trong các nghiên cứu sâu hơn, bắt đầu có hiện tượng phóng điện cục bộ được đo tại các hộp nối cáp không có lớp bảo vệ bên ngoài trong chậu nước.
Đối với các mẫu thử nghiệm có ứng suất điện áp liên tục, điện áp bắt đầu phóng điện cục bộ giảm nhẹ sau khi bắt đầu thử nghiệm và có thể nhận ra giá trị ổn định bắt đầu từ 2000h. Đối với các mẫu thử nghiệm có ứng suất điện áp không liên tục, có thể quan sát thấy hành vi khác. Trong thời gian không có ứng suất điện liên tục, điện áp bắt đầu phóng điện cục bộ có xu hướng giảm dần.
Tóm tắt & Kết luận
Mạng lưới phân phối cáp trung thế đã tăng lên đáng kể trong 30 năm qua. Bên cạnh việc phát triển và thử nghiệm độ kín nước trong cáp và cả hộp nối cáp, có thể có khả năng một lượng nước vẫn xâm nhập được vào lớp màn chắn bên ngoài, điều này có thể ảnh hưởng đến hoạt động điện và điện áp đánh thủng dọc theo cáp.
Vì lý do này, các cuộc thử nghiệm sự xâm nhập nước vào hộp nối đã được tiến hành và kết quả nhận thấy sự phụ thuộc của điện áp đánh thủng và mức độ xâm nhập nước. Tuy nhiên, nếu một ứng suất điện áp nào đó xuất hiện liên tục thì điện áp đánh thủng lại không bị ảnh hưởng bởi sự xâm nhập của nước.
Theo INMR
