Tổng quan các kiểu hư hại vật cách điện đường dây

11/10/2024 05:05 Số lượt xem: 16

---

 

Vật cách điện bị hư hại (Ảnh st)

Người ta đã triển khai ba công nghệ vật cách điện đã trải qua thử thách để cấp điện. Việc sử dụng các vật cách điện bằng sứ và thủy tinh đã thực hiện ngay từ ban đầu và có thành tích tốt về tính năng và độ tin cậy. Thực vậy, không thể mở rộng nhanh chóng các mạng lưới trên không nếu như các thuộc tính cách điện và cơ học dài hạn của chúng không nhất quán. Tuy nhiên, tính năng của chúng không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu - đặc biệt là ở những ứng dụng có mức độ ô nhiễm cao hoặc ở những khu vực có tỷ lệ phá hoại cao. Trong cả hai trường hợp, nhiều rắc rối đã xuất hiện với nhu cầu bảo trì tốn kém bao gồm cả việc làm sạch hoặc thay thế.

Do những thiếu sót này, các vật cách điện composite đã phát triển từ cách đây hơn 50 năm và đưa vào áp dụng trên quy mô công nghiệp trong các thập niên 1980 và 1990. Mặc dù đã có sự tiến bộ khi các nhà cung cấp hiệu chỉnh các sản phẩm của họ thông qua nhiều thế hệ thiết kế liên tiếp dựa trên kinh nghiệm dịch vụ tích lũy, công nghệ này đã đạt đến độ chín muồi. Thực vậy, ở phần lớn các quốc gia, công nghệ này được coi là tương đương và có thể thay thế cho nhau giữa sứ và thủy tinh. Đây là một thành tựu to lớn nếu xét đến thực tế là chỉ 25 năm trước, hầu hết các kỹ sư điện đều biết rất ít về công nghệ này và thường ngờ vực các vật cách điện composite.

Ngày nay, không khó tìm thấy sự kết hợp của cả ba công nghệ vật cách điện trên một hệ thống điện – nhiều khi là trên cùng một đường dây và đôi khi thậm chí trên cùng một cột điện. Vì thiết kế đường dây thường không thay đổi một cách điển hình để phản ánh những tình huống này và vì tất cả các công nghệ vật cách điện đều dùng chung các tiêu chuẩn IEC và ANSI, nên một số người dùng có thể đã tin rằng các vấn đề về lão hóa và bảo trì tất cả các vật cách điện phải như nhau. Tuy nhiên, không phải là như vậy. Tất cả các điểm tương đồng giữa ba công nghệ này kết thúc khi các vật cách điện ở trạng thái mới. Các ứng suất điện, cơ và dịch vụ môi trường có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể về loại và tỷ lệ hỏng hóc.

Các quy trình chế tạo

Sứ có độ bền cao, cấp độ điện dành cho các vật cách điện đường dây thường chế tạo theo quy trình ướt cổ điển. Người ta hòa trộn các nguyên liệu thô vào nước - chủ yếu là đất sét, thạch anh, fenspat và corundum - có thể khác nhau về chất lượng, độ tinh khiết và độ đồng nhất, để dễ dàng pha trộn. Sau đó, loại bỏ nước dần dần theo một số bước riêng biệt cho đến bước nung sứ trong các lò nung nơi có kiểm soát nhiệt độ cẩn thận. Người ta tráng một lớp men trước khi nung để tạo thành bề mặt nhẵn mịn, đồng thời nâng cao độ bền cơ học của thân sứ. Cuối cùng, gắn phần cứng vào, điển hình bằng cách sử dụng xi măng Portland. Mặc dù sứ có thể trông đồng nhất, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là ở cấp độ vi mô, nó vẫn không đồng nhất với các tinh thể có kích cỡ và thành phần hóa học khác nhau có các lỗ và ranh giới lỗ và hạt khác nhau.

Các nguyên liệu thô cho các vật cách điện thủy tinh bao gồm tro soda, fenspat và vụn thủy tinh (các mảnh thủy tinh từ các chu trình sản xuất trước đó) cũng như những lượng nhỏ các thành phần khác. Người ta nghiền chúng thành bột và nấu chảy trong lò. Thủy tinh nóng chảy rơi vào khuôn và ngay lập tức ép thành biên dạng mong muốn trước khi tôi các bát thủy tinh vẫn còn nóng bằng cách làm nguội nhanh và có kiểm soát. Việc tôi giúp làm tăng đáng kể độ bền cơ học, làm cho vỏ thủy tinh vừa khít với các chuỗi cách điện mũ và chốt có độ bền cao.

Các vật cách điện composite bao gồm một lõi sợi thủy tinh ở trung tâm, vỏ bọc polyme và các phụ kiện đầu nối bằng kim loại. Lõi này cung cấp độ bền cơ và điện và chế tạo bằng cách kéo dãn các sợi thủy tinh đơn hướng liên kết trong nhựa epoxy. Vì lõi này có thể bị xuống cấp khi có sự hiện diện của độ ẩm và ứng suất điện nên phải bảo vệ nó và đây là một trong các chức năng chính của vỏ bọc polyme bên ngoài và các vòng đệm. Người ta kỳ vọng các vỏ bọc có khả năng chống chịu thời tiết cũng như hư hại do hoạt động điện như các phóng điện vầng quang và phóng điện bề mặt có thể xảy ra trong điều kiện ẩm ướt và ô nhiễm.

Các nhà chế tạo khác nhau có phương pháp cố định vỏ bọc trên lõi khác nhau. Một số đúc vỏ bọc hoàn chỉnh trên thanh theo từng phân đoạn trong khi một số khác sử dụng một kết hợp vỏ bọc ép đùn trên lõi và vỏ đúc riêng lẻ có liên kết hóa học với vỏ bọc. Các vòng đệm tại các điểm nối phần cứng ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm, mặc dù một số nhà chế tạo đúc vỏ bọc trực tiếp trên phần cứng tại điểm ba tới hạn để thực hiện chức năng này.

Các kiểu hư hại

Mỗi kiểu hư hại gây ra những hậu quả cụ thể đối với tính năng dịch vụ của vật cách điện và chuỗi chứa bất kỳ bộ phận bị hư hại nào. Trong một số trường hợp, hư hại sẽ dẫn đến mất hoàn toàn khả năng dịch vụ, chẳng hạn như mũ tách rời khỏi chốt hoặc gãy thanh cách điện cốt sợi thủy tinh – cả hai đều dẫn đến rơi dây dẫn. Trong các trường hợp khác, những hư hại ít nghiêm trọng hơn có thể xảy ra như hư hại một phần các bát sứ hoặc vỏ bọc hoặc vỡ bát thủy tinh, thường không gây hậu quả ngay lập tức đối với sự an toàn và tính toàn vẹn của chuỗi.

Hư hại sứ cách điện do nứt hướng kính (Ảnh st)

Khi so sánh các dạng hư hại của các công nghệ cách điện khác nhau, điều quan trọng là phải xác định chúng dựa trên việc so sánh các rủi ro và kết quả của các hư hại như vậy. Dưới đây là tóm tắt các loại hư hại chính, không xếp hạng theo thứ tự xảy ra hoặc mức độ nghiêm trọng.

1. Ăn mòn chốt

Thanh tra bằng gương để tìm kiếm các dấu hiệu ăn mòn trên chốt và phần cứng khác (Ảnh st)

Các vấn đề về ăn mòn chốt xảy ra ở những nơi bị nhiễm bẩn nghiêm trọng và về cơ bản không phụ thuộc vào vật liệu điện môi chính, cho dù là sứ hay thủy tinh. Trong trường hợp các vật cách điện composite, thanh dài polyme giữa các điểm có điện thế khác nhau sẽ hạn chế dòng điện rò ở những giá trị nhỏ đến mức ăn mòn phần cứng không phải là một rủi ro nghiêm trọng. Việc sử dụng các thiết kế mới hơn với các ống ngoài bọc kẽm hy sinh để cải thiện bảo vệ chống ăn mòn là một cách đã được chứng minh để tránh khởi phát rắc rối này, nhưng đương nhiên không có tác động đến sự lão hóa của số lượng bát thủy tinh hiện có từ các thế hệ trước.

Thiết kế thủy tinh đặc biệt (ảnh phải) dành cho các khu vực bị ô nhiễm so với thiết kế bình thường (ảnh trái) (Ảnh st)

2. Phóng điện bề mặt bên ngoài

Phóng điện bề mặt bên ngoài chuỗi cách điện (Ảnh st)

Kiểu hư hại này xảy ra bên ngoài vật cách điện và dẫn đến mất tạm thời độ bền cách điện. Sự xuất hiện của sự cố phụ thuộc chủ yếu vào các điều kiện ô nhiễm và hoạt động sét liên quan đến các tham số thiết kế chính của chuỗi, tức là chiều dài đường rò và khoảng cách phóng điện hồ quang khô, cũng như sự phối hợp cách điện của hệ thống. Đối với bất kỳ chiều dài đường rò đã cho nào, phóng điện bề mặt là một rắc rối phổ biến hơn đối với các vật cách điện bằng sứ và thủy tinh do chúng dễ bị ướt hơn so với các vật cách điện composite sử dụng các vỏ bọc năng lượng bề mặt thấp có khả năng chống tạo màng nước.

Không có sự khác biệt đáng kể nào về tỷ lệ sự cố do phóng điện bề mặt bên ngoài khi so sánh các vật cách điện sứ và thủy tinh có chiều dài đường rò, cấu hình xiêm và các tham số thiết kế chuỗi bất kỳ. Dòng điện hồ quang thường làm cho lớp men bên ngoài các sứ tiếp xúc với hồ quang tan chảy, để lại phía sau một bề mặt gồ ghề, dễ tích tụ ô nhiễm và cuối cùng là là sự cố.

Lớp men bị hư hại trên sứ cách điện do phóng điện hồ quang sét (Ảnh st)

Các vật cách điện composite có khả năng chống chịu hồ quang điện tốt hơn, chỉ quan sát thấy cháy bề mặt hoặc phá hủy lớp vỏ bọc. Mặc dù phần cứng có thể bị nóng chảy một phần, nhưng nhìn chung không có hư hại bên trong.

3. Đánh thủng bên trong

Kiểu hư hại này thường thấy ở các vật cách điện bằng sứ và chủ yếu liên quan đến các rắc rối về nguyên liệu thô và quy trình chế tạo. Phương pháp kiểm soát chất lượng của một số nhà chế tạo kém hơn và điều này không chỉ ảnh hưởng đến các đặc tính vĩ mô như màu sắc mà còn ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của bản thân thân sứ.

Bát cách điện sứ bị đánh thủng (Ảnh st)

Các bức ảnh bên dưới cho thấy cấu trúc vi mô của các vật cách điện ở tình trạng mới đã vượt qua tất cả các thử nghiệm liên quan. Sự có mặt của các lỗ rỗng hoặc khoảng trống và nhiều ranh giới hạt giữa các tinh thể là phổ biến đối với tất cả sứ nhưng đôi khi cũng tồn tại những vết nứt siêu nhỏ. Chúng có thể phát triển dưới nhiều ứng suất do điều kiện dịch vụ tạo ra và cuối cùng dẫn đến sự cố điện qua khối điện môi.

Cấu trúc vi mô của các vật cách điện sứ mới từ hai nhà chế tạo cho thấy sự khác biệt lớn về chất lượng. Có thể nhìn thấy rõ ràng các vết nứt siêu nhỏ và lỗ rỗng liên kết với nhau trong vật cách điện bên phải (Ảnh st)

Những đánh thủng bên trong sứ cách điện như vậy chỉ có thể phát hiện khi thanh tra kỹ đường dây bằng dụng cụ đo. Số liệu thống kê đáng tin cậy về loại hư hại này không có sẵn trên toàn cầu nhưng kinh nghiệm tại nhiều công ty cấp điện cho thấy vấn đề này tuy hiếm gặp ở các vật cách điện mới nhưng lại phổ biến hơn trên các đường dây cũ, đặc biệt nếu các sứ cách điện không có chất lượng cao.

Đánh thủng sứ cách điện đã lão hóa tại hiện trường. Ảnh bên phải cho thấy rất nhiều kênh dẫn điện một phần và đường đánh thủng, mặc dù không phải là ngắn mạch hoàn toàn, nhưng vẫn không thể chịu được hơn 10kV trong thử nghiệm đánh thủng trong phòng thí nghiệm. (Ảnh st)

Các vật cách điện composite thường không có nguy cơ bị đánh thủng vì các điện cực có điện thế khác nhau của chúng ngăn cách bởi một thanh sợi thủy tinh dài. Tuy nhiên, các đánh thủng ở dạng lỗ hoặc vết nứt trên vỏ bọc có thể xảy ra trong các điều kiện nhất định như phơi nhiễm phóng điện vầng quang, và các đánh thủng này có thể tạo điều kiện cho hơi ẩm xâm nhập vào thanh. Sau đó hiện tượng phóng điện leo dọc theo thanh bên dưới vật liệu vỏ bọc xảy ra, dẫn đến mất độ bền điện vĩnh viễn – giống như khi bị đánh thủng.

Các vết nứt hoặc đánh thủng trên vỏ bọc có thể cuối cùng làm than hóa thanh lõi bên trong (Ảnh st)

Nếu việc phóng điện leo bên trong là đáng kể, vật cách điện này sẽ không thể chịu được các ứng suất điện và thanh cách điện về cơ bản sẽ bị than hóa dọc theo toàn bộ chiều dài của nó. Kiểu sự cố này đôi khi gọi là “phóng điện dưới bề mặt” và cũng có thể là do hư hại tính toàn vẹn của vỏ bọc do nâng chuyển không đúng cách trong quá trình vận chuyển hoặc lắp đặt.

Phóng điện leo bên trong còn gọi là “phóng điện dưới bề mặt” của vật cách điện composite (Ảnh st)

Hiếm khi người ta nhìn thấy đánh thủng các vật cách điện bằng thủy tinh tôi trong quá trình sử dụng. Độ bền tăng lên từ quá trình tôi xuất phát từ ứng suất kéo cân bằng đối lập tạo ra bên trong thân thủy tinh và ứng suất nén trên toàn bộ bề mặt bên ngoài. Kết quả là vỏ thủy tinh có thể vỡ hoàn toàn hoặc vẫn còn nguyên. Hơn nữa, vì thủy tinh về cơ bản là một chất lỏng định hình bằng làm mát nên không có các bề mặt tiếp xúc bên trong chất điện môi. Lớp vỏ tôi có khả năng tránh các vết nứt siêu nhỏ ẩn bên trong hoặc đánh thủng có thể khiến bát thủy tinh bị vỡ. Vì vậy, nó luôn vỡ theo một khuôn mẫu có thể đoán trước.

Cuống bị mất toàn bộ lớp vỏ thủy tinh bên ngoài. Phóng điện bề mặt của cuống ở mức 10kV đến 15kV chứng tỏ rằng dòng điện không thể chạy bên trong cuống này (bên phải) (Ảnh st)

Mặc dù có thể đánh thủng chất điện môi trong phòng thí nghiệm với ứng suất điện cao, nhưng những ứng suất như vậy không phổ biến trong sử dụng. Ngay cả khi lớp vỏ bị vỡ, lớp cách điện không khí bên ngoài của cuống vẫn bị hỏng trước khi ứng suất điện có thể tăng lên giá trị cao hơn, do đó loại bỏ hiện tượng đánh thủng điện môi. Ngay cả trong trường hợp phóng điện bề mặt chuỗi, hồ quang sẽ ở bên ngoài cuống vì trở kháng bên trong của nó cao hơn đáng kể so với khe hở không khí giữa các điện cực mũ và chốt

4. Tách rời cơ khí

Kiểu hư hại này hiếm gặp nhưng không phải không thể xảy ra trong trường hợp vật cách điện thủy tinh tôi. Dữ liệu vận hành do các công ty điện lực báo cáo cho thấy tỷ lệ hư hại của chúng trong hơn 50 năm qua là cực kỳ thấp – chỉ khoảng 1 trên 10 triệu. Rắc rối này thường liên quan đến các sự kiện đặc biệt như hồ quang điện lặp đi lặp lại làm nóng chảy các phụ kiện hoặc rung động không kiểm soát của các dây dẫn pha truyền đến các chuỗi cách điện và dẫn đến đứt chốt do mỏi.

Sự cố cơ khí và gãy chốt trên chuỗi cách điện thủy tinh ở Nam Phi năm 2020 (Ảnh st)

Ngược lại, kinh nghiệm dịch vụ của nhiều công ty điện lực cho thấy rằng việc tách rời các các chuỗi cách điện sứ, đôi khi gọi là “tuột mũ”, là phổ biến hơn nhiều. Điều này phần lớn liên quan đến sự lão hóa theo thời gian, dẫn đến các vết nứt và đánh thủng bát sứ dưới các ứng suất điện và nhiệt-cơ liên tục. Tuột mũ và chốt xảy ra khi chuỗi bị phóng điện bề mặt, ví dụ do các xung điện áp sét hoặc sự kiện chuyển mạch hoặc do ô nhiễm. Dòng điện chạy theo có thể tạo ra những lực điện cơ lớn trong các linh kiện bị đánh thủng đến mức làm cho sứ gãy rời khỏi mũ và dẫn đến rơi đường dây.

Tuột mũ sứ cách điện trên chuỗi 115kV (Ảnh st)

Vết nứt giòn của các vật cách điện composite dẫn đến sự tách rời cơ khí của cách điện thanh cốt sợi thủy tinh, đồng thời làm cho dây dẫn bị rơi. Kiểu hư hại này ban đầu được báo cáo ở một số vật cách điện thế hệ đầu tiên chế tạo vào những năm 1970 và được cho là do axit nitric tạo ra bởi phóng điện vầng quang tấn công vào thanh cách điện trong môi trường ẩm ướt. Nguồn chính xác của axit sau này đã trở thành chủ đề nghiên cứu và tranh luận.

Mặc dù có đủ bằng chứng cho thấy ứng suất điện không cần thiết để gây ra hiện tượng gãy giòn nhưng dẫu sao nó vẫn có thể đẩy nhanh quá trình này. Cũng có bằng chứng cho thấy một số loại hóa chất sử dụng để chế tạo sợi thủy tinh có thể tự tạo ra axit, ngay cả khi không có hơi ẩm từ bên ngoài. Tuy nhiên, người ta thường chấp nhận rằng việc bịt kín hiệu quả thanh khỏi các phần tử và sử dụng các thanh chống chịu ăn mòn là cách tốt nhất để giảm thiểu sự cố loại này. Cuối cùng, người ta tin rằng gãy giòn có thể là do nhiều yếu tố khác nhau và không phải lúc nào cũng có thể giải thích một cách dễ dàng chỉ bằng một cơ chế.

Gãy giòn xảy ra gần phần cứng đầu cuối cấp điện và nối đất, dẫn đến hư hại cơ học vật cách điện composite (Ảnh st)

Ví dụ về cơ chế gãy ứng suất khác với gãy giòn điển hình, không có các bề mặt gãy phẳng. Nghiên cứu ở Trung Quốc liên kết kiểu hư hại này với các khiếm khuyết trong sản xuất như liên kết không đúng cách của lớp vỏ với thanh lõi (Ảnh st)

5. Nứt vỡ một phần/Phá hủy điện môi

Loại hư hại này hiển nhiên nhất ở các vật cách điện sứ và thường do phá hoại hoặc nâng chuyển kém trong quá trình bảo quản và lắp đặt. Không giống như các vật cách điện thủy tinh tôi, chỉ bị một phần tiết diện của bát sứ bị vỡ và không thể dễ dàng khẳng định được bất kỳ vết nứt bổ sung nào bên trong.

Các trường hợp hư hại vật cách điện composite do chim mổ đã được báo cáo và có thể thay đổi từ các vết sứt nhỏ trên các xiêm đến mất xiêm hoàn toàn và hở lõi. Hầu hết các sự kiện như vậy xảy ra trên các vật cách điện mới, ngay sau khi lắp đặt nhưng trước khi đóng điện đường dây. Bằng chứng gần đây gợi ý rằng việc đóng điện các vật cách điện không loại bỏ được mọi rủi ro hư hại đó.

6. Vỡ bát điện môi

Các chuỗi cách điện trên trụ điện này ở Brazil cho thấy tác động phá hoại lên các bát thủy tinh, với hầu hết các bát bị vỡ tan do đạn hoặc đá (ảnh st)

Loại hư hại này chỉ áp dụng cho các vật cách điện dạng bát thủy tinh và do sự giải phóng tức thời các ứng suất bên trong cảm ứng trong bát thủy tinh trong quá trình tôi. Phá hoại bằng đạn hoặc đá là nguyên nhân chính và là một trong những lý do tại sao các công ty cấp điện đã chuyển từ các vật cách điện thủy tinh sang vật cách điện composite.

Đôi khi hư hại tương tự này xảy ra mà không có bất kỳ tác nhân bên ngoài nào và được gọi là "tự vỡ hoặc tự phát". Hiện tượng này đặc trưng đối với thủy tinh tôi và có thể do kiểm soát chất lượng kém, khi có sự hiện diện của tạp chất hoặc chất bẩn trong vùng chịu kéo của thân thủy tinh. Các tạp chất là các hạt cứng chưa tan chảy hoàn toàn trong lò, thường có nguồn gốc từ gạch chịu lửa của lò nung thủy tinh hoặc nguyên liệu thô chưa nấu chảy. Kích thước trung bình của các hạt như vậy nhỏ hơn 100 micron và do vậy không thể nhìn thấy bằng mắt thường cũng như không có phương pháp thực tế nào để phát hiện chúng. Cách hiệu quả nhất để sàng lọc các vỏ thủy tinh tôi có chứa tạp chất như vậy là đặt các sốc nhiệt cụ thể cho từng bát thủy tinh trước khi lắp ráp các phụ kiện. Thử nghiệm sốc nhiệt nhằm mục đích loại bỏ và phá hủy vỏ thủy tinh có chứa tạp chất.

Mặc dù trong quá trình chế tạo đã thực hiện thử nghiệm sốc nhiệt hai lần nhưng vẫn có một xác suất rất nhỏ tồn tại là một số bát thủy tinh chứa tạp chất có thể “sống sót” sau biện pháp kiểm soát chất lượng này và bị vỡ trong những năm đầu sử dụng trên đường dây. Việc tự vỡ có thể bị kích hoạt bởi nhiều yếu tố bên ngoài hoặc có thể xảy ra mà không có bất kỳ trường hợp đặc biệt nào. Do đó nó được gọi là “vỡ tự phát”.

Thống kê trong vòng 20 năm qua hé lộ tỷ lệ vỡ tự phát điển hình vào khoảng 1 trên 10.000 chiếc mỗi năm hoặc ít hơn, tùy thuộc vào nhà chế tạo. Đã có các trường hợp xảy ra hiện tượng vỡ bát thủy tinh tự phát trên các đường dây DC trong môi trường ô nhiễm cao do dòng điện rò làm nóng xi măng bên trong phụ kiện, khiến nó giãn nở chút ít. Giải pháp trong các trường hợp bất thường như vậy là phủ lớp phủ silicon RTV (lưu hóa ở nhiệt độ phòng) lên bát thủy tinh để hạn chế hoạt động bề mặt.

Đường dây DC bị ảnh hưởng do tỷ lệ cao các vật cách điện thủy tinh tự vỡ (Ảnh st)

Tỷ lệ các vật cách điện thủy tinh tự vỡ cao hơn bình thường trên đường dây DC ở Đan Mạch được cho là do xi măng nóng lên bởi dòng điện rò quá mức. Giải pháp bao gồm việc bọc lớp phủ RTV (Ảnh st)

7. Nứt hướng kính

Loại hư hại này là do hiện tượng dãn nở xi măng và chỉ áp dụng cho các vật cách điện sứ lắp ráp bằng xi măng Portland giãn nở quá mức. Vết nứt hướng kính như vậy của bát sứ cuối cùng có thể dẫn đến đánh thủng bên trong. Không có số liệu thống kê đáng tin cậy về tỷ lệ xảy ra loại hư hại này nhưng người ta công bố rộng rãi rằng tỷ lệ hư hại của vật cách điện sứ do vấn đề dãn nở xi măng thường liên quan đến các lô chế tạo cụ thể. Ví dụ, ở Bắc Mỹ, lượng lớn sứ cách điện chế tạo vào những năm 1970 là do các rắc rối này gây ra.

Nứt hướng kính do xi măng dãn nở trên các vật cách điện sứ sau 20 năm dịch vụ (Ảnh st)

Tóm tắt & Kết luận

Việc tập trung vào dạng hư hại các vật cách điện và tác động của nó đến hoạt động của công ty điện lực quan trọng hơn là chỉ tập trung vào tỷ lệ hư hại. Đó là do tỷ lệ hư hại có thể phụ thuộc vào cấp điện áp của đường dây. Người dùng có xu hướng chỉ chọn những sản phẩm đã được chứng minh trên các đường dây truyền tải quan trọng và sẵn sàng trải nghiệm với các nhà cung cấp mới tiềm năng hơn khi liên quan tới đến các đường dây điện áp thấp hơn.

Trong trường hợp tỷ lệ hư hại được xác định là “sự tách rời cơ khí của chuỗi”, kinh nghiệm dịch vụ chỉ ra rõ ràng rằng các chuỗi cách điện bằng thủy tinh tôi ít có khả năng bị tách rời hơn đáng kể so với các chuỗi cách điện sứ hoặc composite.

Các hư hại bao gồm đánh thủng thân điện môi có thể khá phổ biến đối với các vật cách điện sứ cũ nhưng thường không xảy ra ở các vật cách điện bằng thủy tinh tôi và hiếm khi xảy ra trong trường hợp vật cách điện composite. Các bát sứ bị đánh thủng không thể nhận dạng từ mặt đất và yêu cầu có thêm thiết bị thử nghiệm bổ sung. Hơn nữa, trừ khi đánh thủng dẫn đến ngắn mạch thì không dễ dàng phát hiện được.

Các hư hại liên quan đến vấn đề xi măng dãn nở (và hậu quả là nứt hướng kính) chỉ được báo cáo trên các vật cách điện sứ và đặc biệt là do sử dụng xi măng không phù hợp. Các rắc rối này rất khó phát hiện trong giai đoạn đầu.

Nguy cơ ăn mòn chốt ở những khu vực ô nhiễm cao là một vấn đề có khả năng ảnh hưởng đến số lượng lớn vật cách điện thủy tinh và bát sứ có thiết kế cũ, trước khi áp dụng biện pháp đối phó ống bọc kẽm hy sinh. Khi giải quyết các rắc rối về tỉ lệ phá hoại và tự vỡ của các vật cách điện bằng thủy tinh tôi, điều quan trọng cần cân nhắc là cuống thủy tinh thường không bị đánh thủng về điện và tính toàn vẹn cơ học tổng thể của vật cách điện cũng được giữ lại. Liên quan đến tính năng điện, mặc dù cuống thủy tinh sẽ mất chức năng cách điện bên ngoài nhưng nó sẽ giữ phóng điện hồ quang có thể xảy ra trong không khí và bên ngoài các phụ kiện kim loại với nguy cơ tụt chốt và tách rời cơ khí bằng không.

Bản chất hữu cơ của các vật liệu sử dụng làm vật cách điện composite làm phát sinh các dạng hư hại tiềm ẩn đặc biệt so với các vật cách điện bằng sứ hoặc thủy tinh. Ví dụ, phóng điện leo và xói mòn vật liệu lớp vỏ bọc do phóng điện bề mặt, bị chim mổ, phóng điện leo cốt sợi thủy tinh và gãy giòn đều là các dạng hư hại tiềm ẩn. Tuy nhiên, mặc dù số lượng tăng cao các dạng hư hại có thể có, nhưng các vật cách điện composite đã được cải thiện đáng kể trong vòng nhiều thập kỷ nay. Ngày nay, những bát cách điện có thiết kế và chế tạo phù hợp mang lại hiệu quả dịch vụ tuyệt vời đã được chứng minh, ngay cả trong những điều kiện dịch vụ đòi hỏi khắt khe, kết hợp với tỷ lệ hư hại rất thấp. 

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo “inmr", tháng 7/2024