Trong các trạm biến áp, phòng phân phối điện công nghiệp và khai thác mỏ cũng như hệ thống phân phối điện của khu công nghiệp, thiết bị chuyển mạch điện áp đã hoạt động được 10 năm thường bước vào thời kỳ có tỷ lệ hỏng hóc cao. Trong số các vấn đề, phóng điện cục bộ và phóng điện đường dây do ngưng tụ là những mối nguy hiểm lớn-phổ biến nhất và cũng là mối nguy hiểm lớn-ẩn giấu nhất được xác định trong quá trình kiểm tra hàng năm. Nhiều nhóm vận hành và bảo trì phải đối mặt với tình huống khó xử tương tự: khi thiết bị đã sử dụng được mười năm và có dấu hiệu lão hóa và phóng điện, họ nên thay thế toàn bộ tủ để loại bỏ hoàn toàn mối nguy hiểm hay lắp đặt thiết bị hút ẩm để sửa chữa-chi phí thấp và tiếp tục vận hành? Để giải quyết cuộc tranh luận rộng khắp trong ngành này, phải thực hiện đánh giá toàn diện dựa trên loại thiết bị, mức độ lão hóa, môi trường vận hành và tiêu chuẩn kỹ thuật ban đầu của nhà sản xuất. Khác biệtcác loại thiết bị chuyển mạchkhác nhau rất nhiều về khả năng chống ẩm, dự phòng cách nhiệt và thiết kế kết cấu. Đặc biệt,Thiết bị đóng cắt AIS-được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này-là mẫu có xu hướng ngưng tụ-gây ra sự phóng điện sau mười năm sử dụng. Có uy tínnhà sản xuất thiết bị chuyển mạchcũng cung cấp các tiêu chí bảo trì, trang bị thêm và thay thế rõ ràng cho các thiết bị cũ.
Mặc dù sự phóng điện do ngưng tụ{0}}có vẻ giống như một "vấn đề nhỏ về độ ẩm", nhưng thực ra chúng là biểu hiện toàn diện của hiệu suất cách nhiệt suy giảm, vòng đệm tủ bị hỏng và khả năng thích ứng với môi trường giảm. Một thập kỷ biến động nhiệt độ lặp đi lặp lại, tích tụ bụi và ngưng tụ ngày{2}}và-đêm dần dần làm xói mòn bề mặt của các bộ phận cách điện, tạo thành các vết cacbon hóa không thể phục hồi được; chỉ làm sạch bề mặt không thể loại bỏ được những nguy cơ tiềm ẩn này. Dựa trên kinh nghiệm mười năm vận hành và bảo trì các thiết bị cũ, bài viết này so sánh các kịch bản thích hợp để trang bị thêm hệ thống hút ẩm với việc thay thế toàn bộ tủ. Bằng cách phân tích các đặc điểm lão hóa của các loại thiết bị đóng cắt khác nhau, nó tập trung vào các giới hạn khắc phục cho thiết bị đóng cắt AIS và tham khảo các tiêu chuẩn kéo dài tuổi thọ thiết bị của nhà sản xuất thiết bị đóng cắt hàng đầu, cung cấp kế hoạch kiểm tra và khắc phục hàng năm có thể được thực hiện trực tiếp.
1. Chính xác thì điều gì gây ra hiện tượng xả nước ngưng tụ trong thiết bị đóng cắt đã hoạt động 10 năm-?
Đối với thiết bị chuyển mạch điện áp đã hoạt động được 10 năm, hiện tượng phóng điện do ngưng tụ{0}}không còn đơn thuần là vấn đề môi trường mà là lỗi cấu trúc do thiết bị cũ đi. Các miếng đệm kín của tủ bị lão hóa sớm và cứng lại, thiết kế thông gió không phù hợp và thiếu kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong tủ dẫn đến dễ dàng hình thành ngưng tụ trong mùa mưa và chuyển mùa. Các giọt nước bám vào bề mặt của chất cách điện, ống lót và thanh cái, gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ. Sự phóng điện dài hạn, lặp đi lặp lại gây ra hiện tượng cacbon hóa bề mặt cách nhiệt, tạo ra đường rò rỉ vĩnh viễn và làm tăng đáng kể nguy cơ đoản mạch pha-sang-pha và sự cố chạm đất.
Từ góc độ cấu trúc, có sự khác biệt đáng kể về khả năng chống ngưng tụ giữa các loại thiết bị đóng cắt khác nhau. Tủ bọc thép kèm theo có tính năng bịt kín chắc chắn và khả năng cách nhiệt dự phòng cao, thường chỉ bị hơi ẩm xâm nhập một chút trong khoảng thời gian mười{1}}năm; ngược lại, thiết bị đóng cắt AIS loại-mở và bán{3}}mở{4}}dựa vào khả năng cách nhiệt bằng không khí. Với nhiều lỗ hở trong tủ, lớp bịt kín yếu và luồng không khí mạnh, chúng rất dễ bị hấp thụ độ ẩm và bụi xung quanh, khiến chúng trở thành điểm nóng cho sự phóng điện do ngưng tụ{6}}. Đây cũng là lý do chính tại sao thiết bị AIS ở hầu hết các cơ sở công nghiệp cũ phải được kiểm tra bắt buộc hàng năm. Hầu hết các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) đều cảnh báo rõ ràng rằng sau tám năm hoạt động, nguy cơ hư hỏng cách điện do ngưng tụ trong thiết bị AIS sẽ tăng theo cấp số nhân.
2. Tùy chọn 1: Lắp đặt thiết bị hút ẩm-Trong những trường hợp nào có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng với chi phí thấp?
Việc lắp đặt máy hút ẩm thông minh, mô-đun khóa liên động nhiệt độ-và-độ ẩm cũng như-các thiết bị gia nhiệt chống ngưng tụ hiện là phương pháp trang bị thêm tiết kiệm nhất và được áp dụng rộng rãi cho thiết bị đóng cắt cũ; tuy nhiên, phương pháp này chỉ phù hợp với các mối nguy hiểm liên quan đến độ ẩm-có thể khắc phục được và không thể giải quyết hoàn toàn mọi vấn đề xả thải.
Nếu thiết bị đóng cắt điện áp 10{1}}năm{2}}tuổi đáp ứng các điều kiện sau thì việc trang bị thêm hệ thống hút ẩm sẽ là lựa chọn ưu tiên: kết cấu tủ còn nguyên vẹn, không bị biến dạng hoặc ăn mòn; các bộ phận cách điện chỉ có vết bẩn nhỏ trên bề mặt và không có dấu vết cacbon hóa vĩnh viễn; hiện tượng phóng điện chỉ xảy ra khi thời tiết-có độ ẩm cao và không tái diễn ở môi trường khô ráo; và thiết bị hoạt động với mức tải ổn định hàng ngày và không có lịch sử quá tải-gây ra quá nhiệt. Trong các điều kiện vận hành này, việc lắp đặt hệ thống hút ẩm có thể ngăn chặn hiệu quả sự hình thành ngưng tụ bên trong tủ, ngăn chặn sự phóng điện thứ cấp do hơi ẩm gây ra và kéo dài tuổi thọ của thiết bị thêm 3–5 năm.
Đặc biệt, đối với người lớn tuổiThiết bị đóng cắt AISở tình trạng tốt, việc nâng cấp lên tính năng hút ẩm chủ động, bảo vệ-độ ẩm áp suất dương vi mô và sửa đổi lớp đệm có thể nhanh chóng giải quyết những thiếu sót về khả năng bảo vệ độ ẩm trong cấu trúc mà không cần thay thế toàn bộ tủ. Các vấn đề ngưng tụ có thể đảo ngược ở hầu hếtcác loại thiết bị chuyển mạchcó thể được giải quyết một cách hiệu quả về mặt chi phí-thông qua việc trang bị thêm tính năng hút ẩm, đây cũng là giải pháp bảo trì tiêu chuẩn hóa được nhà sản xuất thiết bị đóng cắt khuyến nghị.
3. Tùy chọn 2: Thay thế trực tiếp toàn bộ tủ thiết bị đóng cắt-Bắt buộc phải thay thế trong những trường hợp nào?
Nhiều sự cố vận hành và bảo trì đã chứng minh rằng không thể khắc phục hoàn toàn những hư hỏng do cacbon hóa cách nhiệt không thể khắc phục được, bất kể thực hiện hút ẩm nhiều đến mức nào. Nếu phát hiện các vấn đề sau trong quá trình kiểm tra hàng năm đối với tủ thiết bị đóng cắt đã hoạt động được 10 năm thì tủ phải được thay thế ngay lập tức để ngăn chặn hoạt động tiếp tục trong tình trạng bị lỗi: các bộ phận cách nhiệt có đường dẫn màu đen, cacbon hóa hoặc vết vết rõ ràng; tần suất phóng điện cục bộ cao; hoặc phóng điện dai dẳng ngay cả khi thời tiết khô ráo; tủ bị ăn mòn hoặc biến dạng, kết cấu làm kín bị hỏng hoàn toàn, cắm hoặc hàn lại không thể sửa chữa được; thanh cái và điểm tiếp xúc có dấu hiệu oxy hóa và cháy-, hoạt động cơ học bị giật và cơ chế đã cũ nghiêm trọng; thiết bị đã gặp phải hiện tượng quá tải hoặc chập mạch-, dẫn đến biên độ cách điện không đủ đáng kể.
Đối với thiết bị đóng cắt AIS đã hoạt động được hơn 10 năm và đã kích hoạt nhiều cảnh báo phóng điện do cấu trúc cách nhiệt bằng không khí-không có vỏ bọc kín nên khó loại bỏ hoàn toàn các vết cacbon hóa bên trong và nguy cơ phóng điện dư sẽ vẫn tồn tại, có khả năng gây ra đoản mạch-hoặc cháy thiết bị bất kỳ lúc nào. So với việc trang bị thêm tính năng hút ẩm chỉ giải quyết các triệu chứng chứ không phải nguyên nhân cốt lõi, việc thay thế toàn bộ tủ có thể loại bỏ triệt để các mối nguy hiểm về an toàn, đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho quá trình sản xuất liên tục trong thời gian dài-và đóng vai trò là giải pháp tối ưu cho thiết bị đóng cắt cũ trong nhiều điều kiện vận hành có-rủi ro cao.
4. Tiêu chí đánh giá ngành: Quyết định-Tạo logic cho việc trang bị thêm thiết bị đóng cắt 10 năm tuổi-
Dựa trên hướng dẫn đánh giá thiết bị lão hóa của các nước lớnnhà sản xuất thiết bị chuyển mạchvà các tiêu chuẩn kiểm tra lưới điện hàng năm, logic ra quyết định rõ ràng-có thể được áp dụng cho thiết bị đóng cắt đã trải qua quá trình phóng điện do ngưng tụ-gây ra trong thập kỷ qua: nếu không có hư hỏng cách điện vĩnh viễn và chỉ thỉnh thoảng xảy ra hiện tượng phóng điện do ngưng tụ-, thì nên ưu tiên trang bị thêm hệ thống hút ẩm; nếu có hiện tượng cacbon hóa, phóng điện cục bộ dai dẳng hoặc lão hóa và hư hỏng cấu trúc thì phải thay thế toàn bộ tủ.
Từ góc độ đặc tính của thiết bị, thiết bị đóng cắt khí-mở (AIS) có khả năng chịu lỗi thấp và độ lão hóa không thể khắc phục được; một khi lớp cách nhiệt bị hư hỏng sâu, việc khắc phục sẽ mang lại hiệu quả-chi phí cực thấp. Ngược lại, các loại thiết bị đóng cắt kín khác có khả năng cách điện dự phòng cao hơn và khả năng hút ẩm mang lại kết quả kéo dài tuổi thọ-ổn định hơn. Các đội vận hành và bảo trì không nên thay thế thiết bị một cách mù quáng và chịu thêm chi phí cũng như không nên cắt giảm bằng cách tiếp tục vận hành thiết bị bị lỗi. Thông qua thử nghiệm cách điện chuyên nghiệp, thử nghiệm phóng điện cục bộ và đánh giá kết cấu, họ có thể xác định chính xác kế hoạch khắc phục tối ưu.
Phần kết luận
Việc khắc phục hiện tượng phóng điện ngưng tụ trong thiết bị đóng cắt điện áp 10{0}}năm tuổi{1}}chưa bao giờ là sự lựa chọn đơn giản giữa "cải tạo tiết kiệm chi phí" hay "thay thế trực tiếp". Thay vào đó, đó là một quyết định được tinh chỉnh dựa trên tình trạng của thiết bị, rủi ro vận hành và mức độ dự phòng an toàn. Đối với thiết bị hơi ẩm và ở tình trạng tốt, lắp đặt thiết bị hút ẩm là một giải pháp-hiệu quả về mặt chi phí để kéo dài tuổi thọ của thiết bị; đối với các thiết bị bị cacbon hóa lớp cách nhiệt và cấu trúc bị lão hóa, việc thay thế toàn bộ tủ là lựa chọn duy nhất để ngăn ngừa những tai nạn lớn. Cho dù đó là cấu trúc-mởthiết bị đóng cắt aishoặc khác nhaucác loại thiết bị chuyển mạchtrên thị trường, tuân theo các tiêu chuẩn vận hành và bảo trì của sản phẩm gốcnhà sản xuất thiết bị chuyển mạchvà tuân thủ "bảo trì-dựa trên điều kiện và khắc phục chính xác" có thể giúp kiểm soát chi phí trong khi vẫn duy trì điểm mấu chốt trong hoạt động an toàn của hệ thống phân phối điện về lâu dài.