Phân tích ngắn gọn các yếu tố ảnh hưởng đến sự an toàn của đường dây truyền tải điện

Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn của đường dây truyền tải thường được chia thành hai loại, đó là sự hao mòn và lão hóa do tích lũy thời gian sử dụng hàng ngày và sự cố đột ngột do các yếu tố bên ngoài. Hai loại yếu tố này có thể gây ra sự cố ngắt mạch, gián đoạn hoạt động cung cấp điện và trong trường hợp nghiêm trọng có thể làm tê liệt lưới điện. Trong đó, yếu tố tích lũy thời gian có thể được kiểm soát nhân tạo, dẫn đến xác suất xảy ra sự cố rất nhỏ, còn các yếu tố thời tiết môi trường bên ngoài (bao gồm sét đánh, bão, cháy rừng, hư hại do băng, ô nhiễm, nhiệt độ và độ ẩm, áp suất không khí, hư hại do chim, v.v.) có khả năng kiểm soát cao, dẫn đến xác suất xảy ra sự cố cao và thiệt hại lớn.

1. Sét đánh

Thời tiết giông bão thường xảy ra vào mùa mưa và có tính ngẫu nhiên cao. Nhiều đường dây truyền tải được lắp đặt ngoài thực địa có đặc điểm khoảng cách xa và chênh lệch độ cao cột lớn, khiến khả năng chống sét của đường dây tương đối kém và dễ bị sét đánh. Ở địa hình khắc nghiệt, có nhiều đường dây đơn mạch, không có lớp chắn và bảo vệ song song do các đường dây song song cung cấp, làm tăng nguy cơ xảy ra sự cố sét đánh. Sét đánh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các sự cố đường dây truyền tải, và điện áp càng thấp thì xác suất xảy ra sự cố do sét đánh càng cao.

Khi sét đánh, điện tích trong tầng mây tích tụ lại, tạo thành một điện trường tĩnh điện cao áp mạnh, va chạm và trung hòa với một lượng lớn điện tích âm trên mặt đất, giải phóng năng lượng cao, điện áp lên đến hàng triệu vôn, dòng điện lên đến hàng nghìn ampe, dẫn đến độ dốc và biên độ sóng quá áp cao, gây ra hiện tượng quá tải cách điện đường dây. Quá tải cách điện là một sự cố tạm thời, tỷ lệ thành công của thao tác đóng lại cao và đường dẫn dẫn điện có thể được khôi phục, nhưng trong trường hợp nghiêm trọng, nó sẽ dẫn đến đứt đường dây, vỡ sứ cách điện, hoặc xâm nhập vào trạm biến áp dọc theo đường dây, và nhiệt độ cao làm chảy dây dẫn, đe dọa phá hủy khả năng cách điện của thiết bị điện.

Để giảm thiểu khả năng xảy ra sự cố sét đánh trên đường dây truyền tải, cần phải ngăn ngừa hiện tượng phóng điện, hình thành hồ quang, sét đánh trực tiếp và gián đoạn nguồn điện trên tuyến phòng thủ. Áp dụng các biện pháp bảo vệ sau: ① thiết lậpthiết bị chống sét; ② Thêm dây nối đất; ③ Giảm điện trở tiếp đất của cột; ④ Điểm trung tính không phải là hệ thống tiếp đất trực tiếp; ⑤ Tăng cường mức độ cách điện của đường dây; ⑥ Lắp đặt thiết bị tự động đóng lại; 7 Lắp đặt ốngngười bắt giữ; ⑧ Sử dụng cách điện không cân bằng, nguồn điện mạng vòng kép và các phương pháp khác.

2. Bão

Thời tiết bão kèm theo gió mạnh và mưa lớn có thể xảy ra hiện tượng dây dẫn rung lắc, lệch hướng do gió, đứt dây, đổ cột và các sự cố khác trên đường dây truyền tải. Khi tốc độ gió thiết kế của hệ thống điện trên đường dây truyền tải tăng lên, xác suất xảy ra sự cố đứt dây và đổ cột giảm xuống, nhưng xác suất xảy ra sự cố do dây dẫn bị rung lắc mạnh, phóng điện do gió và hư hại các vật thể nổi lại cao.

Tốc độ gió lớn, biên độ dao động của đường dây truyền tải lớn, làm giảm khe hở không khí giữa dây dẫn và cột, giữa các pha của dây dẫn, sự phân bố khe hở không khí không đồng đều, dẫn đến cường độ điện áp trong khe hở bị giảm ở các mức độ khác nhau, không thể chịu được giá trị điện áp hoạt động, gây ra hiện tượng đánh thủng và phóng điện.

Nếu đồng thời có bão, mưa sẽ làm giảm giá trị điện trở không khí, dây dẫn dễ bị ngắn mạch, làm tăng xác suất phóng điện. Quá trình này xảy ra với tần suất cao, lặp đi lặp lại trong thời gian dài, ngẫu nhiên, biên độ lớn, sẽ gây ra hiện tượng phóng điện, đánh thủng, ngắt mạch và các sự cố khác. Tỷ lệ xảy ra sự cố ngắt mạch sau đó thấp, tác động của con người yếu, thời gian khôi phục nguồn điện kéo dài. Ngoài ra, nó còn gây ra hư hỏng cơ khí đối với các dãy sứ cách điện, phụ kiện, thanh ngang và các giá đỡ, vật liệu và thiết bị phụ trợ khác, dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn.

Đối với các đường dây rung động ở tốc độ gió thấp, hầu hết các đường dây có thể được kiểm soát bằng cách lắp đặt các thiết bị chống rung. Khi gặp tốc độ gió mạnh, có thể áp dụng các biện pháp sau: (1) Thêm búa chống rung và lắp đặt thiết bị búa nặng để tăng khả năng chịu tải thẳng đứng của đường dây truyền tải và giảm biên độ dao động của đường dây; (2) Lắp đặt dây giảm chấn, bảo vệ dây dẫn, tăng số lượng dây dẫn phân nhánh, gia cường dây dẫn và đảm bảo khoảng cách an toàn giữa dây dẫn và cột; (3) Áp dụng chế độ treo chuỗi sứ cách điện kiểu chữ V để tăng cường khả năng chống lại hiện tượng dịch chuyển ngang do gió và giảm góc lệch hướng của chuỗi sứ cách điện do gió; (4) Khi thiết kế cột và dựng đường dây truyền tải, cần xem xét để khoảng cách lớn giữa các dây dẫn, di chuyển điểm treo xuống hoặc kéo dài và mở rộng thanh ngang.

3. Cháy rừng

Các vụ cháy rừng do nhiệt độ cao, yếu tố con người và các yếu tố khác gây ra khiến không khí duy trì trạng thái nhiệt độ cao và độ ẩm thấp trong thời gian dài, và các đường dây truyền tải nằm ở địa hình núi, xuyên qua thảm thực vật rừng và mặt đất hoặc giữa các đường dây pha, do sự gia tăng ion hóa nhiệt của các hạt trong không khí, sự gia tăng điện tích, sự gia tăng tốc độ chuyển động của các hạt và sự hình thành các kênh dẫn điện, dẫn đến sự cố phóng điện hồ quang trên đường dây. Nhiệt độ 90%uFF0C là nguyên nhân chính gây ra sự cố cháy, nhưng cũng bao gồm sự mất lớp cách điện do cháy ở nhiệt độ cao và sự phóng điện dây dẫn vào cột.

Đối với các đường dây truyền tải điện ở vùng núi, xét đến địa hình và các yếu tố kinh tế, thông thường người ta sẽ lắp đặt hai hoặc nhiều đường dây trên cùng một cột. Trong trường hợp xảy ra cháy rừng trên núi, rất dễ gây ra sự cố và ngắt mạch đồng thời trên nhiều đường dây trong cùng một hành lang truyền tải, và vì cháy rừng trên núi dễ lan rộng trên diện rộng và kéo dài, nên sẽ tạo ra nhiều khói và sương mù có nhiệt độ cao, trong khi tỷ lệ đóng lại đường dây thấp. Cho đến khi đám cháy được dập tắt, khói tan, môi trường không khí và nhiệt độ dây dẫn giảm xuống, rất khó để thực hiện các biện pháp khôi phục thủ công, do đó nguồn điện của đường dây bị gián đoạn trong thời gian dài, đồng thời, số lượng đường dây bị ảnh hưởng nhiều hơn một, gây nguy hiểm cho sự an toàn vận hành của lưới điện.

Trước hiện tượng cháy rừng trên núi, chúng ta nên bắt đầu từ các biện pháp phòng cháy để giảm thiểu sự cố cháy rừng: ① Kiểm soát chiều cao, số lượng và loại cây gần chân núi; ③ Xây dựng các biện pháp ứng phó khẩn cấp, chừa đủ chiều dài và chiều rộng cho lối đi an toàn; ③ Hệ thống bảo vệ tuyến đường phải đáng tin cậy và nhạy bén; ④ Xây dựng hệ thống giám sát thời gian thực và nâng cao hiệu quả giám sát; ⑤ Tăng cường kiểm tra tuyến đường theo mùa, khung giờ và điều kiện thời tiết để loại bỏ các mối nguy tiềm ẩn.

4. Thảm họa băng giá

Các thảm họa do băng bao gồm mưa đóng băng, sương giá, đóng băng và tích tụ tuyết. Điều kiện khí hậu tự nhiên bất thường, sự thay đổi nóng lạnh, sẽ khiến đường dây truyền tải và dãy sứ cách điện bị phủ băng, làm tăng trọng lượng chịu tải của đường dây và cột điện, tăng diện tích vùng gió cuốn trên dây, tăng độ võng, dẫn đến rung động liên tục không ổn định của dây dẫn, hiện tượng rung lắc, đứt gãy nghiêm trọng, hư hỏng cột điện và các sự cố khác. Nếu tuyết đóng băng trên dãy sứ cách điện, nước đá tan chảy sẽ gây ra hiện tượng ngắn mạch, ngắt mạch do băng.

Theo thống kê, hiện tượng phóng điện do băng giá dễ xảy ra hơn khi có sự kết hợp của ô nhiễm băng. Do đó, để ngăn ngừa hiện tượng này, cần tăng cường việc làm sạch ô nhiễm đường dây và dãy sứ cách điện để nâng cao độ sạch; Tăng khoảng cách rò rỉ để ngăn tuyết đóng băng do khoảng cách nhỏ giữa sứ cách điện và tấm chắn; Áp dụng bố trí dãy sứ cách điện hình chữ V và dãy sứ cách điện hình chữ V ngược, và cần tăng khoảng cách nối tiếp của dãy đôi để cải thiện điện áp phóng điện. Trong trường hợp băng nhảy múa, cần áp dụng công nghệ làm tan băng để đẩy nhanh tốc độ tan chảy của lớp băng phủ hoặc cần sử dụng bộ phận cách điện giữa các pha được tăng cường để tăng khoảng cách giữa các pha của dây dẫn và giảm hiện tượng đánh thủng và phóng điện do khoảng cách giữa các pha của dây dẫn nhỏ do sự dao động và biên độ lớn của dây dẫn.

5. Khác

1) Mức độ ô nhiễm. Đường dây truyền tải điện có chiều dài lớn, chịu ảnh hưởng bởi các chất ô nhiễm trong không khí, độ mặn, khói, bụi, v.v., dẫn đến sự tích tụ chất ô nhiễm trên bề mặt dây dẫn. Do điện trường lớn xung quanh đường dây truyền tải điện cao áp, hiện tượng phóng điện hào quang dễ xảy ra, tạo ra một lượng lớn các hạt mang điện, bám vào chất ô nhiễm, làm tăng độ dẫn điện của các hạt mang điện và dễ phóng điện. Vì vậy, cần phải làm sạch đường dây truyền tải kịp thời.

2) Nhiệt độ. Nhiệt độ cao làm tăng nhiệt độ bề mặt của dây dẫn, khiến nhiệt trên đường dây truyền tải cao áp khó tản nhiệt, dẫn đến nhiệt độ đường dây luôn ở mức cao, làm tăng hồ quang trên dây dẫn, giảm khoảng cách an toàn giữa dây dẫn và mặt đất cũng như các vật giao cắt, gây ra hiện tượng phóng điện và làm đứt đường dây. Do đó, khoảng cách giữa dây dẫn và mặt đất cũng như giữa các pha của dây dẫn có thể được tăng lên một cách thích hợp.

3) Độ ẩm. Khi lượng phân tử nước bám vào bề mặt dây dẫn tăng lên, điện tích xung quanh dây dẫn hấp thụ electron tạo thành ion âm, làm suy yếu khả năng ion hóa, tăng điện áp đánh thủng, tăng cường điện trường cục bộ và dễ tạo ra phóng điện hào quang, dẫn đến tổn thất công suất và sụt áp. Do đó, khi lựa chọn vật liệu cách điện dây dẫn, cần chú ý đến tính kỵ nước và khả năng di chuyển kỵ nước của vật liệu.

4) Áp suất không khí. Khi độ cao tăng lên, không khí dần loãng, mật độ giảm, và áp suất không khí giảm, dẫn đến điện áp đánh thủng giữa dây dẫn và đất, giữa các pha của dây dẫn giảm, và dễ xảy ra hiện tượng đánh thủng. Do đó, ở những vùng địa hình cao hơn, chiều cao của cáp nên được giảm xuống.

5) Thiệt hại do chim gây ra. Chim thích ngậm cành cây khô trong miệng để làm tổ trên cột điện. Nếu cành cây được đặt gần hoặc rơi vào đường dây điện, rất dễ gây ra hiện tượng đoản mạch. Khi các loài chim lớn bay hoặc chơi đùa với nhau, chúng có thể dễ dàng chạm vào nhiều dây dẫn, dẫn đến sự cố đoản mạch hoặc ngắt mạch do chạm đất. Do đó, có thể đặt các biển báo cụ thể trên đường dây hoặc trên cột điện để xua đuổi chim và khiến chúng tránh xa đường dây truyền tải.

Điều kiện khí hậu khắc nghiệt và các yếu tố khác tác động mạnh mẽ đến công suất phá hủy đường dây truyền tải sẽ gây ra sự cố hoặc hư hỏng các thiết bị truyền tải, dẫn đến mất điện, tổn thất do thay đổi đường dây, ảnh hưởng đến điều kiện vận hành đường dây, công suất truyền tải và khả năng truyền tải, gây gián đoạn nguồn cung cấp điện, thậm chí dẫn đến sự cố mất kết nối lưới điện, gây thiệt hại kinh tế lớn. Từ góc độ an toàn, bài báo này phân tích các rủi ro và nguyên nhân gây ra sự cố mất an toàn đường dây truyền tải do sét đánh, bão, cháy núi, thiên tai băng giá, mức độ ô nhiễm, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí và thiệt hại do chim gây ra, cũng như các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát trong các điều kiện và yếu tố khác nhau của đường dây truyền tải, nhằm mục đích tăng cường nghiên cứu cơ chế, thiết kế hợp lý và phòng ngừa, kiểm soát khoa học và hiệu quả bởi các hệ thống điện, các bộ phận và kỹ thuật viên liên quan. Điều này nhằm đảm bảo đường dây truyền tải hoạt động an toàn, ổn định và đáng tin cậy.

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, bạn có thể liên hệ với chúng tôi qua các phương thức sau:

Email:jennifer@anhelec.com

Di động (WhatsApp): 86 18157758231