Những hiểu biết kỹ thuật từ Cáp Thượng Hải Hoa

Ngày: 19 tháng 3 năm 2024

Sự cố cách điện cáp là một trong những rủi ro nghiêm trọng nhất trong hệ thống truyền tải điện. Một khi cách điện bị hỏng, nó có thể dẫn đến ngắn mạch, hư hỏng thiết bị, mất điện trên diện rộng và thậm chí là tai nạn cháy nổ.

Dựa trên hàng thập kỷ kinh nghiệm vận hành và sản xuất, Cáp Thượng Hải Hoa (Tập đoàn Công nghệ Cáp Thượng Hải Hoa Thượng Hải) đã liên tục nghiên cứu các cơ chế hỏng hóc cách điện trong cáp điện. Bằng cách áp dụng lý thuyết điện môi rắn và kết hợp các trường hợp kỹ thuật thực tế, công ty đã tổng hợp các nguyên nhân chính và chiến lược phòng ngừa để cải thiện độ an toàn của cáp và kéo dài tuổi thọ.

Để biết thông số kỹ thuật và các giải pháp cáp được chứng nhận, hãy truy cập:
https://www.shanpowercable.com/

I. Sự cố cách điện rắn

Trong cáp điện, vật liệu cách điện hoạt động như điện môi rắn. Khi điện áp đặt vào vượt quá cường độ điện trường tới hạn mà điện môi có thể chịu được, một dòng điện đột ngột tăng lên. Cách điện mất khả năng chặn dòng điện — đây được gọi là sự cố điện môi.

Có ba dạng chính của sự cố cách điện rắn:

1. Sự cố điện

Khi điện áp đủ cao, các electron tự do bên trong điện môi tăng tốc dưới tác dụng của điện trường mạnh. Các electron này va chạm với các nguyên tử, tạo ra các chuỗi ion hóa và nhiều hạt mang điện tự do hơn.

Hiệu ứng thác lũ này cuối cùng phá hủy cấu trúc cách điện.

Sự cố điện thường xảy ra dưới các điều kiện:

• Quá áp cao
• Điện trường cục bộ mạnh
• Phân bố điện trường kém

2. Sự cố nhiệt

Khi cáp hoạt động dưới điện áp trong thời gian dài, tổn hao điện môi tạo ra nhiệt bên trong lớp cách điện.

Nếu nhiệt sinh ra vượt quá nhiệt tiêu tán:

• Nhiệt độ tiếp tục tăng
• Tính chất cách điện suy giảm
• Độ bền cơ học suy yếu
• Cuối cùng xảy ra sự cố

Vận hành quá tải và tản nhiệt kém là những yếu tố góp phần phổ biến.

3. Sự cố điện hóa

Theo thời gian, vật liệu cách điện phải chịu các tác động:

• Ứng suất nhiệt
• Rung động cơ học
• Ăn mòn hóa học
• Ứng suất điện

Sự lão hóa gây suy giảm hiệu suất dần dần. Nếu có bọt khí hoặc khe hở không khí, phóng điện cục bộ hoặc phóng điện vành có thể phát triển, dẫn đến cacbon hóa cục bộ và cuối cùng là sự cố.

II. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự cố cách điện

Thông qua nhiều năm kinh nghiệm thực tế, Cáp Thượng Hải Hoa đã xác định được một số yếu tố ảnh hưởng chính:

1. Độ dày cách điện và cường độ điện trường

Cường độ điện trường (E) tỷ lệ nghịch với độ dày cách điện (d):

E = V / d

Trong đó:

• V = điện áp đặt vào
• d = độ dày cách điện

Cách điện dày hơn làm giảm cường độ điện trường và tăng điện áp đánh thủng.

Đây là lý do tại sao Cáp Thượng Hải Hoa kiểm soát cẩn thận độ dày và độ đồng đều của cách điện trong quá trình sản xuất, đặc biệt đối với cáp điện áp trung bình và cao áp.

2. Tạp chất và bọt khí

Tạp chất và vi bọt khí bên trong lớp cách điện cực kỳ nguy hiểm.

Bởi vì:

• Bọt khí làm giảm độ dày điện môi hiệu quả
• Cường độ điện trường tập trung ở các vùng có hằng số điện môi thấp
• Phóng điện cục bộ hình thành bên trong các lỗ rỗng

Những điểm yếu này trở thành điểm khởi đầu cho sự cố.

Các quy trình sấy khô vật liệu nghiêm ngặt và khử khí chân không là cần thiết trong quá trình sản xuất.

3. Tiếp xúc kém giữa dây dẫn và cách điện

Khe hở giữa dây dẫn và lớp cách điện tạo ra các vùng ion hóa tương tự như bọt khí, làm giảm độ bền điện môi.

Kiểm soát đùn và liên kết chính xác là rất quan trọng cho hiệu suất lâu dài.

4. Xâm nhập độ ẩm

Độ ẩm làm giảm đáng kể độ bền cách điện bằng cách:

• Tăng độ dẫn điện
• Tăng tổn hao điện môi
• Tăng tốc sự cố nhiệt

Một khi cách điện hấp thụ nước, điện áp đánh thủng giảm mạnh.

5. Phân bố điện trường không đều

Cách điện chịu được điện áp cao hơn trong điện trường đồng nhất. Trong điện trường không đồng nhất, điện áp đánh thủng giảm đáng kể.

Đối với cáp có điện áp định mức 35kV trở lên, các đầu nối ứng suất và vòng chắn nối đất được sử dụng ở các đầu cuối để tối ưu hóa phân bố điện trường.

Cáp Thượng Hải Hoa thiết kế hệ thống điện áp cao của mình với phân bố ứng suất được kiểm soát để cải thiện độ bền nén và độ tin cậy.

III. Nguyên nhân sự cố cách điện cáp trong thực tế

Dựa trên các trường hợp vận hành, các nguyên nhân gây lỗi chính bao gồm:

1. Hư hỏng cơ học

Hư hỏng cơ học vẫn là nguyên nhân hàng đầu gây ra lỗi cách điện.

Các ví dụ phổ biến:

• Vật nặng đè bẹp cáp
• Tai nạn đào xới
• Uốn cong quá mức trong quá trình lắp đặt
• Lực kéo quá mức
• Sự lún đất gây ứng suất

Lắp đặt đúng cách và bảo vệ cơ học là rất cần thiết.

2. Lỗi đầu nối và mối nối

Đầu nối cáp và mối nối trung gian là những điểm yếu.

Các nguyên nhân điển hình:

• Tay nghề kém
• Niêm phong không đúng cách
• Vật liệu chất lượng thấp
• Khe hở không khí và độ ẩm trong quá trình lắp đặt

Các đầu nối điện áp cao phải được chế tạo cẩn thận để tránh tập trung điện trường.

3. Cách điện bị ẩm

Xâm nhập độ ẩm xảy ra do:

• Niêm phong mối nối kém
• Lớp bảo vệ bị hư hỏng
• Ăn mòn vỏ chì
• Tiếp xúc lâu dài với môi trường

Một khi độ ẩm xâm nhập, độ bền điện môi giảm nhanh chóng.

4. Quá áp

Quá áp có thể do:

• Sét đánh (quá áp khí quyển)
• Thao tác đóng cắt
• Lỗi hệ thống

Quá áp hệ thống điện có thể gây ra lỗi đồng thời nhiều cáp.

5. Lão hóa cách điện

Tiếp xúc lâu dài với:

• Nhiệt
• Quá tải
• Ứng suất môi trường

Dẫn đến vật liệu giòn và nứt nẻ.

Tản nhiệt kém thường là nguyên nhân gốc rễ của lão hóa nhiệt.

IV. Biện pháp phòng ngừa

Để giảm thiểu rủi ro sự cố cách điện, Cáp Thượng Hải Hoa khuyến nghị các biện pháp sau:

1. Ngăn ngừa hư hỏng cơ học

• Bảo vệ cáp treo
• Lắp đặt rào cản vật lý khi cần thiết
• Đánh dấu rõ ràng các tuyến cáp ngầm
• Kiểm soát quy trình đào xới

2. Cải thiện chất lượng mối nối và đầu nối

Trong quá trình lắp đặt:

• Đảm bảo quấn cách điện chặt chẽ
• Tránh khe hở không khí
• Sấy khô nhựa epoxy và vật liệu độn trước khi sử dụng
• Áp dụng đầu nối ứng suất và vòng chắn cho cáp ≥35kV

Kiểm soát trường tốt giúp cải thiện đáng kể độ bền điện môi.

3. Tăng cường bảo vệ vỏ ngoài

Để ngăn ngừa ăn mòn và xâm nhập độ ẩm:

• Kiểm tra thường xuyên các lớp bảo vệ bên ngoài
• Sơn lại lớp phủ bảo vệ như sơn nhựa đường mỗi 2–3 năm
• Sửa chữa vỏ bọc bị hư hỏng ngay lập tức

4. Kiểm soát tải và nhiệt độ

• Tránh vận hành quá tải
• Đảm bảo thông gió đầy đủ
• Theo dõi nhiệt độ hoạt động
• Sử dụng cáp có định mức phù hợp với công suất hệ thống

Cáp Thượng Hải Hoa: Cam kết về độ tin cậy lâu dài

Sự cố cách điện cáp không phải là vấn đề đơn lẻ — nó thường là kết quả của sự kết hợp giữa thiết kế, vật liệu, lắp đặt và các yếu tố vận hành.

Với hàng thập kỷ kinh nghiệm sản xuất, Cáp Thượng Hải Hoa tập trung vào:

• Kiểm soát chất lượng vật liệu nghiêm ngặt
• Quy trình đùn và cách điện tiên tiến
• Thiết kế điện trường tối ưu
• Công nghệ kiểm soát ứng suất điện áp cao
• Kiểm tra chất lượng toàn diện

Bằng cách kết hợp lý thuyết kỹ thuật vững chắc với kinh nghiệm ứng dụng thực tế, Cáp Thượng Hải Hoa cung cấp các giải pháp cáp điện đáng tin cậy cho các dự án năng lượng, cơ sở hạ tầng và công nghiệp trên toàn thế giới.

Để biết thông số kỹ thuật sản phẩm và tư vấn kỹ thuật, hãy truy cập:
https://www.shanpowercable.com/