Phân tích lỗi và biện pháp khắc phục sự cố của thiết bị đóng cắt.

Thiết bị đóng cắt là gì?

Tủ điện bao gồm một hoặc nhiều thiết bị đóng cắt điện áp thấp và các thiết bị điều khiển, đo lường, tín hiệu, bảo vệ, điều chỉnh và các thiết bị liên quan khác, trong đó nhà sản xuất chịu trách nhiệm về tất cả các kết nối điện và cơ khí bên trong, tạo thành một cụm lắp ráp hoàn chỉnh các thành phần cấu trúc. Chức năng chính của tủ điện là đóng mở, điều khiển và bảo vệ thiết bị điện trong quá trình phát điện, truyền tải, phân phối và chuyển đổi năng lượng điện. Các thành phần trong tủ điện chủ yếu bao gồm máy cắt mạch, công tắc ngắt mạch, công tắc tải, cơ cấu vận hành, cuộn cảm tương hỗ và các thiết bị bảo vệ khác nhau.

Phân tích lỗi và biện pháp khắc phục sự cố của thiết bị đóng cắt.
Thiết bị đóng cắt điện áp 12 ~ 40,5kV chiếm số lượng lớn nhất trong hệ thống lưới điện. Trong những năm gần đây, các sự cố về thiết bị đóng cắt xảy ra thường xuyên, gây thiệt hại về kinh tế, thương vong và các tác động xấu khác đến xã hội.
Các nguy cơ tiềm ẩn về tai nạn và khuyết tật vốn có chủ yếu tập trung vào phương thức đấu dây, khả năng phóng hồ quang bên trong, cách điện bên trong, nhiệt độ và khả năng chống kẹt, v.v. Thông qua việc xây dựng các biện pháp đối phó có mục tiêu, số lượng tai nạn liên quan đến tủ điện và tủ phân phối điện giảm đáng kể, và độ tin cậy của hoạt động mạng lưới điện được cải thiện ổn định.

1. Sự cố tiềm ẩn trong chế độ đấu dây
1.1. Loại nguy hiểm tiềm ẩn
1.1.1 Bộ chống sét trong tủ TV được kết nối trực tiếp với thanh dẫn điện.
Theo các yêu cầu kỹ thuật thiết kế điển hình, bộ chống sét lan truyền cho TV phải được phê duyệt bằng cách kết nối xe đẩy cách ly với thanh dẫn điện, bố trí vị trí giá đỡ TV, phương thức kết nối và nhiều yếu tố khác. Một số bộ chống sét lan truyền cho TV được kết nối với thanh dẫn điện thông qua xe đẩy cách ly, khi sửa chữa TV, xe đẩy cách ly bị di chuyển, bộ chống sét vẫn còn tích điện, mang đến nguy cơ bị điện giật cho nhân viên vận hành trong kho. Bộ chống sét trong tủ TV chủ yếu có các dạng đấu dây sau, như thể hiện trong Hình 2:

Chế độ kết nối thiết bị đóng cắt được ẩn đi.

1. Phương án đấu dây thứ nhất: Tủ đựng TV có chống sét lan truyền và TV được lắp đặt trong kho phía sau, cầu chì được lắp đặt trên xe, chống sét lan truyền được đấu nối trực tiếp với thanh dẫn điện, TV được đấu nối với thanh dẫn điện thông qua dây cách ly;
2. Phương án đấu dây thứ hai: Bộ chống sét tủ TV được lắp đặt trong phòng thanh dẫn, kết nối trực tiếp với thanh dẫn, TV và cầu chì được lắp đặt trên xe;
3. Phương án đấu dây thứ ba: Bộ chống sét tủ TV được lắp đặt riêng biệt ở kho phía sau hoặc kho phía trước, kết nối trực tiếp với thanh dẫn điện, TV và cầu chì được lắp đặt trên xe.
4. Chế độ đấu dây thứ tư: TV và cầu chì được lắp đặt trong ngăn tủ cố định dòng XGN, bộ chống sét được lắp đặt riêng trong một ngăn khác, đấu nối trực tiếp với thanh dẫn điện;
5. Phương án đấu dây số 5: thiết bị chống sét, TV và cầu chì được lắp đặt trong kho phía sau, thiết bị chống sét được đấu nối trực tiếp với thanh dẫn điện, TV được đấu nối với thanh dẫn điện thông qua xe đẩy cách ly;
6. Chế độ đấu dây số sáu: bộ chống sét, cầu chì và TV được lắp đặt trong cùng một xe đẩy, bộ chống sét được kết nối với cầu chì sau giai đoạn này.
Cách đấu dây này là sai, khi cầu chì bị đứt trong quá trình vận hành, thiết bị sẽ mất đi sự bảo vệ của bộ chống sét.

1.1.2 Tủ điện phía dưới không được cách ly hoàn toàn với tủ phía sau.
Các tủ điện phía dưới và tủ điện phía sau của một số tủ điện dòng KYN, chẳng hạn như tủ điện chuyển mạch chính, tủ điện nối cái và tủ điện cấp nguồn, không được cách điện hoàn toàn. Khi nhân viên vào các tủ điện phía dưới, họ có thể vô tình chạm vào thanh dẫn hoặc phần mang điện của đầu cáp, dẫn đến bị điện giật.
Mối nguy hiểm tiềm ẩn không chỉ giới hạn giữa tủ điện phía dưới và tủ điện phía sau của tủ điện, như thể hiện trong Hình 3:

Hình 3. Không có mối nguy hiểm tiềm ẩn nào được ngăn cách giữa tủ dưới và tủ sau của tủ điện.

1.2, biện pháp đối phó
Tủ điện có hệ thống dây dẫn ngầm cần được cải tạo lại một lần nữa.
Sơ đồ chuyển đổi chế độ đấu dây tủ điện được thể hiện trong Hình 5:

Hình 5. Sơ đồ chuyển đổi chế độ đấu dây thiết bị đóng cắt.

1.2.1 Phương án cải tiến kỹ thuật về cách đấu dây chống sét trong tủ TV
1. Đối với phương án đấu dây thứ nhất, hãy tháo bỏ thiết bị chống sét trong khoang, phương án đấu dây TV vẫn giữ nguyên, lỗ xuyên tường trong phòng dẫn điện ban đầu được bịt kín, thiết bị chống sét được chuyển đổi thành cầu chì chống sét gắn trên xe đẩy, và thiết bị chống sét được mắc song song với cầu chì và mạch TV.
2. Đối với phương án đấu dây thứ hai, hãy tháo thiết bị chống sét trong khoang xe buýt, di chuyển thiết bị chống sét đến xe di động và lắp lại vào cầu chì và thiết bị chống sét, thêm tấm lắp đặt của hộp tiếp điểm dưới, tấm chắn của hộp tiếp điểm và cơ cấu van, lắp đặt TV vào ngăn phía sau và kết nối nó với tiếp điểm dưới của xe tay cách ly thông qua dây dẫn.
Phương án này có thể được áp dụng trên xe đẩy tay hiện có, nhưng cũng có thể xem xét việc thay thế bằng xe đẩy tay mới.
3. Đối với phương án đấu dây số ba, hãy tháo bộ chống sét của khoang ban đầu, di chuyển bộ chống sét sang xe di động và lắp lại vào cầu chì kiêm bộ chống sét, bịt kín lỗ trên tường của khoang xe buýt ban đầu, lắp thêm tấm lắp đặt của hộp tiếp điểm dưới của xe tay ga, tấm chắn của hộp tiếp điểm và cơ cấu van, lắp đặt TV trong khoang phía sau và kết nối nó với tiếp điểm dưới thông qua dây dẫn.
Phương án này có thể được áp dụng trên xe đẩy tay hiện có, nhưng cũng có thể xem xét việc thay thế bằng xe đẩy tay mới.

4. Đối với phương án đấu dây số bốn, hãy tháo bộ chống sét trong các ngăn khác, di chuyển bộ chống sét đến ngăn cầu chì và TV, kết nối nó với cầu dao ngắt mạch, và đấu nối song song với mạch cầu chì và TV.
5. Đối với phương án đấu dây số 5, vị trí lắp đặt chống sét và TV không thay đổi, dây dẫn chống sét ban đầu được nối trực tiếp với tiếp điểm của xe cách ly, dây dẫn trong phòng điện ban đầu được luồn qua lỗ trên tường.
6. Đối với kiểu kết nối 6, kiểu bố trí thuộc về kiểu kết nối sai. Khi cầu chì bị đứt trong quá trình vận hành, thiết bị sẽ mất khả năng bảo vệ của bộ chống sét.
Tháo bỏ bộ chống sét và cầu chì trong xe hơi nguyên bản, thay đổi vị trí dây dẫn, nối bộ chống sét vào phía trên cầu chì, và mắc song song với cầu chì và mạch TV.

1.2.2 Biện pháp phòng ngừa khi cách ly không hoàn toàn giữa tủ dưới và tủ sau của tủ điện
Do cấu trúc sản phẩm tủ điện loại này được cố định, nếu lắp đặt vách ngăn trong quá trình cải tạo, hình dạng cấu trúc bên trong và phân bố không gian sẽ bị thay đổi, và hiệu suất bảo vệ bên trong của sản phẩm không thể được đảm bảo. Vì vậy, cần phải xác nhận việc bảo trì phía 10kV của máy biến áp chính và việc bảo trì công tắc máy biến áp chính trước khi tiến hành công việc.

2. Khả năng phóng hồ quang bên trong không đủ
2.1 Các loại nguy hiểm tiềm ẩn
Trong quá trình vận hành thực tế, bản thân tủ điện kín bằng kim loại có khuyết tật, cộng thêm điều kiện vận hành không tốt do suy giảm hiệu suất cách điện hoặc vận hành sai và các nguyên nhân khác, sẽ gây ra sự cố hồ quang bên trong.
Hồ quang sinh ra do ngắn mạch có nhiệt độ cao và năng lượng lớn. Bản thân hồ quang là một loại khí plasma rất nhẹ. Dưới tác động của dòng điện và khí nóng, hồ quang sẽ di chuyển với tốc độ cao trong tủ điện và gây ra sự mở rộng nhanh chóng của phạm vi sự cố.
Trong trường hợp này, hiện tượng khí hóa dẫn đến vật liệu cách nhiệt, kim loại nóng chảy, nhiệt độ và áp suất bên trong tủ điện tăng đột ngột. Nếu không thiết kế hoặc lắp đặt kênh xả áp đạt tiêu chuẩn, áp suất lớn sẽ gây biến dạng và nứt vỡ nghiêm trọng các bộ phận như tấm cửa, bản lề, cửa sổ trong tủ điện. Tia lửa điện do không khí nhiệt độ cao trong tủ điện có thể gây bỏng nghiêm trọng cho nhân viên vận hành và bảo trì thiết bị ở gần đó.
Thậm chí có thể đe dọa đến tính mạng.
Hiện nay, vẫn còn một số vấn đề như không có kênh xả áp, kênh xả áp được bố trí không hợp lý, khả năng giải phóng hồ quang bên trong chưa được kiểm tra và xác minh, và việc đánh giá trong quá trình thử nghiệm không nghiêm ngặt.

2.2, biện pháp đối phó
[Lựa chọn] Hiệu suất hồ quang sự cố bên trong tủ điện phải đạt mức IAC, thời gian cho phép của hồ quang bên trong không được nhỏ hơn 0,5 giây, dòng điện thử nghiệm là dòng điện chịu đựng ngắn hạn định mức.
Đối với các sản phẩm có dòng ngắn mạch định mức trên 31,5kA, có thể tiến hành thử nghiệm hồ quang sự cố bên trong theo mức 31,5kA.
[Sửa đổi] Thêm hoặc thay đổi kênh xả áp, và tiến hành thử nghiệm và kiểm tra hồ quang bên trong theo đúng yêu cầu tiêu chuẩn thử nghiệm loại.
[Bảo vệ] Nén hợp lý sự chênh lệch mức bảo vệ của máy biến áp chính, giảm thời gian sự cố liên tục của hồ quang ngắn mạch.

3. Vấn đề cách nhiệt bên trong
3.1 Loại nguy hiểm tiềm ẩn
Trong những năm gần đây, sản lượng tủ điện giảm, dẫn đến tình trạng lỗi và hư hỏng về hiệu năng cách điện của tủ điện gia tăng.
Hiệu suất chính: khoảng cách leo trèo và khoảng không khí không đủ, đặc biệt là đối với tủ điều khiển cầm tay. Hiện nay, để rút ngắn kích thước tủ, nhiều nhà sản xuất đã giảm đáng kể số lượng cầu dao lắp đặt trong tủ, khoảng cách giữa phích cắm cách điện và mặt đất, nhưng lại không thực hiện các biện pháp hiệu quả để đảm bảo độ bền cách điện;
Quy trình lắp ráp kém, do chất lượng lắp ráp không tốt, một linh kiện riêng lẻ trong tủ điện có thể vượt qua thử nghiệm áp suất, nhưng toàn bộ tủ điện lại không đạt yêu cầu sau khi lắp ráp;
Khả năng tiếp xúc không đủ hoặc tiếp xúc kém, khi khả năng tiếp xúc không đủ hoặc tiếp xúc kém, nhiệt độ cục bộ tăng lên, hiệu suất cách điện giảm xuống, gây ra hiện tượng biến dạng dẻo của đất hoặc pha;
Hiện tượng ngưng tụ hơi nước làm cho bộ phận gia nhiệt tích hợp dễ bị hư hỏng, không thể hoạt động bình thường, hiện tượng ngưng tụ hơi nước trong tủ điện làm giảm hiệu suất cách điện;
Khả năng cách nhiệt kém của các phụ kiện hỗ trợ.
Để giảm chi phí, một số nhà sản xuất sử dụng các phụ kiện hỗ trợ có mức cách điện thấp hơn, làm giảm hiệu suất cách điện tổng thể của tủ điện.

3.2, biện pháp đối phó
Chúng ta không nên mù quáng theo đuổi việc thu nhỏ thiết bị đóng cắt. Chúng ta nên mua thiết bị đóng cắt phù hợp dựa trên tình hình dự án, bố trí trạm biến áp, vận hành và bảo trì, đại tu thiết bị và các yếu tố khác.
Đối với thiết bị sử dụng không khí hoặc hỗn hợp không khí/vật liệu cách điện làm môi trường cách điện, cần xem xét độ dày, cường độ điện trường thiết kế và sự lão hóa của vật liệu cách điện, và nhà sản xuất nên tiến hành thử nghiệm ngưng tụ theo các yêu cầu tiêu chuẩn;
Đối với các bộ phận như ống bọc tường trong tủ điện và tủ mạng vòng, van cơ khí và đoạn uốn cong của thanh dẫn, nếu khoảng cách cách điện không khí thực tế nhỏ hơn 125mm (12kV) và 300mm (40,5kV), dây dẫn phải được trang bị vỏ cách điện.
Cần thực hiện các biện pháp như vát cạnh và đánh bóng để ngăn ngừa sự biến dạng điện trường ở những nơi cường độ điện trường tập trung, chẳng hạn như ống lót đầu vào và đầu ra, van cơ khí và góc của thanh dẫn điện.
Thanh dẫn điện trong tủ điện hỗ trợ một số thiết bị có khoảng cách cách điện không đáp ứng điều kiện chống bám bẩn, chẳng hạn như bình sứ. Phun lớp phủ cách điện RTV nhằm cải thiện điều kiện kỹ thuật hoạt động của các thiết bị cũ.

4. Khiếm khuyết sốt
4.1 Các loại nguy hiểm tiềm ẩn
Điểm tiếp xúc của mối nối vòng lặp bị lỗi, điện trở tiếp xúc tăng, vấn đề quá nhiệt trở nên nghiêm trọng, chẳng hạn như tiếp xúc cách điện kém;
Thiết kế lỗ thông hơi của tủ bọc thép không hợp lý, không khí không lưu thông, khả năng tản nhiệt kém, dẫn đến nhiều vấn đề về nhiệt trong tủ;
Vỏ tường, biến dòng và các cấu trúc lắp đặt khác tạo thành vòng kín điện từ, dẫn đến dòng điện xoáy, gây ra hiện tượng nóng lên nghiêm trọng ở một số vật liệu vách ngăn cách nhiệt;
Tủ điện kín một phần (máy biến dòng kiểu đúc, máy biến áp kiểu đúc, máy biến áp kiểu khô) có đường kính dây quấn không đủ, quy trình kiểm soát đúc không nghiêm ngặt, dễ bị quá nhiệt gây hư hỏng.
4.2, biện pháp đối phó
Tăng cường khả năng tản nhiệt của tủ điện, và lắp đặt quạt thổi và quạt hút gió;
Kết hợp với sự cố mất điện, cần kiểm tra và thay thế áp suất tiếp xúc của các tiếp điểm động và tĩnh nếu cần thiết. Đồng thời, cần thay thế lò xo tiếp xúc bị mỏi.
Tăng cường nghiên cứu về công nghệ đo nhiệt độ bên trong tủ, và áp dụng các công nghệ mới như đo nhiệt độ không dây để giải quyết vấn đề khó khăn trong việc đo nhiệt độ.

5. Việc ngăn ngừa lỗi khóa không hoàn hảo.
5.1 Các mối nguy hiểm tiềm ẩn
Hầu hết các tủ điện đều được trang bị thiết bị khóa chống lỗi, nhưng tính năng khóa chống lỗi toàn diện và bắt buộc của nó chưa đáp ứng được yêu cầu.
Một phần cửa sau của tủ điện bọc thép có thể mở được, không có khóa chống nhầm lẫn, không có vách ngăn cách ly kép, sau khi mở ra có thể chạm trực tiếp vào các bộ phận mang điện, và các ốc vít là ốc vít lục giác thông thường, dễ gây ra tai nạn điện giật khi mở cửa vào bên trong tủ điện đang mang điện;
Một phần của máy biến áp chính, đầu nối cái, TV, máy biến áp và các công tắc khác không có công tắc nối đất, sau đó cửa tủ và công tắc nối đất không tạo thành khóa cơ học, có thể tháo vít để mở cửa trực tiếp, nếu không đóng cửa cũng có thể làm mất điện, dễ gây ra tai nạn do nhân viên bảo trì vô tình mở cửa, đi vào khoảng điện, gây giật điện;
Phần trên và phần dưới của cửa sau một số tủ điện không thể khóa độc lập, mà cửa trên được khóa bởi cửa dưới.
Khi công tắc nối đất ổ cắm được đóng, khóa cửa tủ dưới sẽ bị tháo ra, và cửa tủ phía sau cũng có thể mở được, dễ gây ra tai nạn điện giật.
Ví dụ như thiết bị đóng cắt KYN28;
Sau khi kéo một số xe đẩy thiết bị đóng cắt ra, khối cách điện có thể dễ dàng bị đẩy lên. Nếu không ngăn ngừa việc khóa nhầm, thân máy tích điện sẽ bị hở, và nhân viên có nguy cơ vô tình mở tấm chắn van tiếp điểm tĩnh của thiết bị đóng cắt, dẫn đến tai nạn điện giật.

5.2, biện pháp đối phó
Chức năng chống lỗi của tủ điện không hoàn hảo, vì mặt sau của cửa tủ có thể mở ra, và khi mở ra có thể chạm trực tiếp vào các bộ phận mang điện của tủ điện cao áp. Do đó, cần lắp đặt khóa cơ khí, có thể cấu hình chương trình chống lỗi trên máy tính để khóa tủ.
Lắp đặt khóa liên động giữa công tắc nối đất và cửa sau tủ điện trên các tủ điện như GG1A và XGN, đồng thời lắp đặt thiết bị hiển thị trực tiếp để khóa hoạt động của công tắc nối đất.
Kiểm tra độ tin cậy của thiết bị chống lỗi thường xuyên, và kiểm tra thiết bị khóa cơ khí giữa xe đẩy và công tắc nối đất, công tắc ngắt mạch và công tắc nối đất khi có sự cố mất điện.

6, phần kết luận
Thiết bị tủ điện là thiết bị quan trọng trong trạm biến áp sơ cấp của lưới điện. Để đảm bảo hoạt động ổn định, cần tăng cường kiểm soát ở mọi khía cạnh như thiết kế, vật liệu, quy trình, thử nghiệm, lựa chọn loại, vận hành và bảo trì.
Tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu thiết kế điển hình, kết hợp với các tiêu chuẩn quốc gia và ngành, đưa ra các yêu cầu kỹ thuật thiết kế, loại bỏ triệt để các nguy hiểm tiềm ẩn trong hệ thống dây điện;
Theo các tiêu chuẩn quốc gia và ngành, cũng như các biện pháp phòng chống tai nạn, cần xây dựng các yêu cầu nghiêm ngặt đối với hồ sơ đấu thầu thiết bị để ngăn chặn các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn xâm nhập vào hoạt động mạng;
Tăng cường giám sát sản xuất tại chỗ, giám sát chặt chẽ các khâu quan trọng trong sản xuất và kiểm tra nhà máy, kiên quyết cấm các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn xuất xưởng;
Chủ động thực hiện quản lý sự cố tủ điện, tăng cường thực hiện các biện pháp phòng chống tai nạn;
Cải thiện chức năng chống lỗi của tủ điện, tăng cường quản lý thiết bị khóa chống lỗi, lắp đặt thiết bị hiển thị trực tiếp và phối hợp với hệ thống “năm biện pháp phòng ngừa” để đảm bảo khóa chống lỗi toàn diện và bắt buộc.