Đăng ký thành viên

Đầu tư thiết bị chống sét đường dây giúp giảm thiểu các vụ mất điện do sét đánh

Khu đô thị Thâm Quyến nằm ở phía nam của tỉnh Quảng Đông, hướng ra Biển Đông là một vùng cận nhiệt đới với trung bình khoảng 70 ngày giông bão mỗi năm. Hoạt động sét đánh tập trung vào khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 10 và có thể đặc biệt nghiêm trọng, kéo dài và có mật độ sét đánh cao cũng như dòng điện đỉnh cao. Năm 2015, tạp chí INMR đã báo cáo về một chương trình của các cơ quan chức năng điện lực địa phương nhằm giảm thiểu các vụ mất điện do sét đánh vào các đường dây 110kV và 220kV bằng cách lắp đặt có chọn lọc các thiết bị chống sét đường dây có khe hở bên ngoài.

Cung cấp điện tại Thâm Quyến là trách nhiệm của Cục Điện lực Thâm Quyến (SPB), bộ phận của Công ty Lưới điện Hoa Nam (China Southern Power Grid - CSG, Trung Quốc) – một trong hai đơn vị chính điều hành lưới điện. SPB vận hành một hệ thống truyền tải đang tăng trưởng bao gồm rất nhiều đường dây 110kV và 220kV chạy qua các xương sống của địa hình dốc trong khu vực. Mức sét cục bộ cao kết hợp với điện trở đất kém của đất đá thô nơi đặt các trụ điện có nghĩa là nhiều đường dây đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của sét đánh định kỳ.

Những mảnh vật cách điện đĩa sứ bị đánh thủng còn sót lại nằm rải rác dưới chân trụ điện 220kV trên đỉnh núi. Quy định của địa phương yêu cầu thanh tra thường xuyên các chuỗi sứ và, bất cứ khi nào phát hiện và thay thế vật cách điện bị đánh thủng, chúng sẽ bị đập vỡ để thu hồi các phụ kiện kim loại (Ảnh st)

Thật vậy, tác động của sét đánh vào đường dây truyền tải của SPB theo truyền thống là cao và trong quá khứ chiếm tới 60% tổng số các vụ mất điện đã ghi nhận trên mạng lưới cao áp (HV). Ví dụ, theo các báo cáo đã công bố, từ năm 2004 đến năm 2007, tỷ lệ mất điện đường dây truyền tải ở Thâm Quyến dao động từ 2,77 đến 3,88 cho mỗi 100km – đây là mức độ cao không thể chấp nhận được. Với mục đích giảm mức độ của vấn đề này, các kỹ sư tại SPB đã bắt tay vào một chương trình trang bị một số đoạn đường dây có vấn đề nhất cũng như hầu hết các trụ điện tiếp xúc với thiết bị chống sét có thiết kế khe hở bên ngoài. Các thiết bị chống sét trở thành lựa chọn ưu tiên vì trong hầu hết các trường hợp, các giải pháp thay thế để giảm thiểu sét đánh không được coi là khả thi do khó khăn và chi phí  cao để giảm điện trở nối đất ở các khu vực miền núi.

Bố trí EGLA (thiết bị chống sét có khe hở ngoài) điển hình trên trụ truyền tải. Lưu ý sự hiện diện của thiết bị đếm cho phép SPB truy vết mức độ hoạt động của thiết bị chống sét (Ảnh st)

Để chương trình đạt hiệu quả nhất về chi phí, quá trình lắp đặt bắt đầu bằng việc nhận dạng các đường dây cụ thể nào có nguy cơ cao nhất, dựa trên dữ liệu sét đánh trong quá khứ và số liệu thống kê các vụ mất điện liên quan. Hơn nữa còn xem xét các yếu tố khác, chẳng hạn như mức độ các trụ dễ bị hỏng lớp bảo vệ hoặc liệu có khả năng tránh các rắc rối bằng cách tăng mức cách điện trong khi vẫn đảm bảo khoảng cách giữa các trụ hay không. Ví dụ, để tối ưu hóa khoản đầu tư vào thiết bị chống sét, chính sách là trong các trường hợp điện trở đất thấp sẽ lắp đặt các EGLA ở pha trên hoặc trên cả hai pha bên. Tuy nhiên, khi điện trở đất cao và khó hạ thấp (ví dụ như trong trường hợp các trụ có móng nằm trên đá) hoặc khi hoạt động sét nghiêm trọng với nguy cơ hư hỏng lớp bảo vệ cao, phải lắp đặt các EGLA trên cả 3 pha của dây dẫn.

Ví dụ về EGLA nơi mà khe hở bên ngoài (bằng sừng phóng điện hồ quang hoặc các vòng chống phóng điện vầng quang) nằm trên vật cách điện composite mắc nối tiếp. Kết nối giữa thiết bị chống sét và vật cách điện cho phép có nhiều tùy chọn và cấu hình lắp đặt (Ảnh st)

Việc lắp đặt chống sét trên các đoạn đường dây và trụ dễ bị tổn thương nhất của mạng lưới truyền tải tại Thâm Quyến đã mang lại những cải thiện đáng kể về tính năng dịch vụ. Ví dụ, các kỹ sư địa phương chỉ ra một đường dây 220kV có ít nhất 2 lần mất điện liên quan đến sét mỗi năm trước khi chương trình thiết bị chống sét bắt đầu. Tuy nhiên, sau đó, không ghi nhận vụ mất điện do sét nào mặc dù đã lắp các bộ đếm đặc biệt trên các thiết bị chống sét nhằm phát hiện hoạt động sét đang diễn ra trên các trụ điện. Cũng vậy, một đường dây 110kV trước đây hay gặp rắc rối đã trải qua một số lần mất điện được cho là do sét cũng đã chứng kiến ​​sự nâng cao tính năng ngay cả khi các bộ đếm chỉ ra nhiều trường hợp hoạt động của thiết bị chống sét. Thật vậy, hơn một thập kỷ sau khi chương trình bắt đầu, các trụ điện trang bị các EGLA chỉ báo cáo một số ít lần mất điện do sét và tổng cộng chúng chỉ chiếm chưa đến 3% tổng số lần mất điện trên đường dây truyền tải. Ví dụ, trong một trường hợp, hệ thống định vị sét của SPB cho thấy dòng điện cực đại của sét là 150kA trong khi điện trở nối đất của các trụ bị ảnh hưởng và các trụ lân cận vượt quá 25Ω. Sau đó người ta phát hiện sự cố mất điện là do khe hở không khí quá lớn do lắp đặt không đúng cách các thiết bị phóng điện hồ quang vật cách điện nối tiếp. Các khiếm khuyết khác ảnh hưởng đến thiết bị chống sét lan truyền đã phát hiện bao gồm các dây dẫn bị rơi trên bộ đếm chống sét hoặc vòng chống phóng điện được định vị lại bất ngờ.

EGLA lắp đặt trên đường dây từ Nhà máy điện hạt nhân Daya Bay (Ảnh st)

Mạng lưới điện của Thâm Quyến tiếp tục mở rộng nhanh chóng trong những năm sau khi bắt đầu chương trình lắp đặt chống sét lan truyền với các đường dây truyền tải mới bổ sung mỗi năm. Việc trang bị chống sét lan truyền cho tất cả các đường dây truyền tải không được coi là thực tế. Thay vào đó, kế hoạch là tiếp tục lắp đặt có chọn lọc các EGLA dựa trên việc xem xét số liệu thống kê về các vụ mất điện do sét đánh hằng năm.

Biên dịch: Nguyễn Thị Dung

Theo “Imnr”, tháng 9/2024