Chẩn đoán sự cố kẹt cơ chế trong điều kiện nhiệt độ đóng băng

Giới thiệu

Khi một bộ ngắt mạch ngoài trời (VCB) hoặc bộ ngắt mạch SF6 không thể ngắt hoặc đóng trong điều kiện nhiệt độ đóng băng, hậu quả sẽ xảy ra ngay lập tức và rất nghiêm trọng: sự cố không thể khắc phục, đường dây phân phối không thể khôi phục, và đội bảo trì phải được điều động đến trạm biến áp đang hoạt động trong điều kiện mùa đông nguy hiểm để chẩn đoán một vấn đề lẽ ra đã có thể phòng ngừa được ngay từ giai đoạn thiết kế kỹ thuật và vận hành thử thiết bị. Sự kẹt cơ chế trong môi trường lạnh là một trong những chế độ hỏng hóc ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến độ tin cậy trong hoạt động của cầu dao ngoài trời trung áp — và điều này gần như hoàn toàn có thể dự đoán và phòng ngừa được khi các nguyên nhân gốc rễ được hiểu đúng.

Cơ chế gây kẹt trong điều kiện nhiệt độ đóng băng đối với các bộ ngắt mạch VCB và SF6 lắp đặt ngoài trời xuất phát từ bốn nguyên nhân cơ bản riêng biệt — chất bôi trơn bị đông đặc¹ dưới điểm đông đặc, sự xâm nhập của hơi ẩm và sự hình thành băng trong vỏ cơ cấu, sự sụt giảm áp suất khí SF6 do hiện tượng hóa lỏng², và co ngót do nhiệt³— sự kẹt cơ học do các nguyên nhân khác nhau gây ra — mỗi trường hợp đều đòi hỏi một phương pháp chẩn đoán cụ thể và biện pháp khắc phục để khôi phục hoạt động ổn định.

Đối với các kỹ sư bảo trì phụ trách các chương trình đảm bảo độ tin cậy của trạm biến áp ở những vùng khí hậu lạnh, các quản lý mua sắm thiết bị trung áp chịu trách nhiệm lựa chọn cầu dao ngoài trời cho các công trình ở miền Bắc, cũng như các nhà thầu EPC tiến hành vận hành thử trạm biến áp trong môi trường băng giá, tài liệu hướng dẫn này cung cấp một khung chẩn đoán có hệ thống giúp giải quyết tận gốc nguyên nhân gây kẹt cơ chế thay vì chỉ xử lý các triệu chứng.

Mục lục

• Điều gì khiến cơ chế vận hành của cầu dao VCB và SF6 ngoài trời dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đóng băng?
• Làm thế nào để chẩn đoán một cách có hệ thống nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng kẹt cơ cấu trong điều kiện thời tiết lạnh?
• Làm thế nào để lựa chọn và nâng cấp các bộ ngắt mạch ngoài trời nhằm đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện thời tiết đóng băng?
• Những sai lầm nghiêm trọng nhất trong bảo dưỡng khiến hiện tượng kẹt cơ chế tái diễn là gì?

Điều gì khiến cơ chế vận hành của cầu dao VCB và SF6 ngoài trời dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đóng băng?

Cơ chế hoạt động của cầu dao VCB hoặc cầu dao SF6 ngoài trời là một hệ thống cơ khí chính xác được thiết kế để giải phóng năng lượng lò xo tích trữ và thực hiện quá trình tách tiếp điểm trong vòng 30–50 ms. Trong điều kiện nhiệt độ đóng băng, nhiều hiện tượng vật lý cùng lúc ảnh hưởng đến khả năng thực hiện chuỗi thao tác này của cơ chế — và việc hiểu rõ từng hiện tượng là điều kiện tiên quyết để chẩn đoán chính xác.

Bốn cơ chế cơ bản gây nhiễu trong điều kiện thời tiết lạnh

1. Chất bôi trơn bị đông đặc
   Tất cả các cơ chế vận hành sử dụng lò xo đều phụ thuộc vào lớp màng bôi trơn tại các điểm trục, bề mặt cam, các điểm tiếp xúc của chốt và ổ trục liên kết. Các loại mỡ bôi trơn tiêu chuẩn gốc khoáng có điểm đông đặc nằm trong khoảng từ –15°C đến –25°C. Dưới các nhiệt độ này, độ nhớt tăng theo cấp số nhân — một loại mỡ bôi trơn chảy tự do ở +20°C có thể tăng độ nhớt lên gấp 100–1.000 lần ở –30°C, biến từ chất bôi trơn thành một phanh cơ học ngăn chặn việc mở chốt và chuyển động của cơ cấu liên kết.

2. Sự xâm nhập của hơi ẩm và sự hình thành băng
   Vỏ bọc cơ cấu ngoài trời phải chịu sự thay đổi nhiệt độ theo chu kỳ ngày đêm — những ngày ấm áp xen kẽ với những đêm giá lạnh gây ra hiện tượng ngưng tụ bên trong vỏ bọc. Nước tích tụ tại các điểm thấp nhất của cơ cấu, trên bề mặt chốt và trong các khe hở giữa các bộ phận chuyển động. Khi nhiệt độ xuống 0°C, hơi ẩm này đóng băng và làm kẹt các bộ phận chuyển động. Một lớp băng dày 0,1 mm trên bề mặt chốt có thể tạo ra lực bám dính đủ mạnh để ngăn chặn hoàn toàn cơ chế giải phóng lò xo.

3. Mất áp suất khí SF6 (Chỉ áp dụng cho cầu dao SF6)
   Khí SF6 hóa lỏng ở các nhiệt độ phụ thuộc vào áp suất nạp. Ở áp suất nạp 0,4 MPa, SF6 bắt đầu hóa lỏng ở khoảng –25°C. Ở áp suất 0,6 MPa, quá trình hóa lỏng bắt đầu ở khoảng –15°C. Khi khí hóa lỏng, áp suất trong buồng ngắt giảm xuống dưới áp suất vận hành tối thiểu, kích hoạt công tắc khóa áp suất và ngăn chặn cả các thao tác ngắt và đóng — một tính năng an toàn giúp ngăn chặn chính xác các thao tác trong điều kiện không thể đảm bảo ngắt hồ quang.

4. Liên kết cơ học do co ngót nhiệt gây ra
   Các bộ phận bằng thép và nhôm co lại với tốc độ khác nhau khi nhiệt độ giảm. Trong các cơ cấu có liên kết kết hợp nhiều vật liệu, sự co ngót nhiệt khác nhau sẽ tạo ra hiện tượng khít ép tại các trục xoay, lỗ ổ trục và thanh dẫn hướng – hiện tượng này không xuất hiện ở nhiệt độ môi trường. Một trục xoay có thể quay tự do ở +20°C có thể bị kẹt cứng trong lỗ ổ trục ở –30°C do sự chênh lệch độ co ngót giữa trục thép và vỏ nhôm.

Các thông số kỹ thuật chính trong tiêu chuẩn kỹ thuật của cầu dao VCB và cầu dao SF6 dùng ngoài trời ở vùng khí hậu lạnh

• Phạm vi nhiệt độ hoạt động định mức: Tiêu chuẩn: –25°C đến +55°C; Môi trường lạnh mở rộng: –40°C đến +55°C theo IEC 62271-100⁴
• Thông số kỹ thuật của chất bôi trơn: Dùng cho nhiệt độ thấp mỡ tổng hợp⁵; điểm chảy ≤ –50°C đối với các cơ cấu có mức chịu lạnh –40°C
• Chỉ số bảo vệ vỏ thiết bị: Tối thiểu IP55; IP65 đối với môi trường lạnh có độ ẩm cao
• Áp suất nạp khí SF6: 0,4–0,6 MPa (dựa trên nhiệt độ tham chiếu +20°C); kiểm tra nhiệt độ hóa lỏng so với nhiệt độ thấp nhất tại hiện trường
• Công suất bộ gia nhiệt: 50–200 W (bộ gia nhiệt trong vỏ cơ cấu); kích hoạt tự động khi nhiệt độ đạt +5°C
• Giám sát nguồn cấp cho bộ gia nhiệt: Báo động giám sát mạch bộ gia nhiệt gửi đến hệ thống SCADA; sự cố bộ gia nhiệt vào mùa đông là sự cố ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy
• Tiêu chuẩn: IEC 62271-100 (phân loại nhiệt độ hoạt động), IEC 62271-111 (thiết bị ngắt mạch chân không lắp trên cột ngoài trời), IEC 60068-2-1 (thử nghiệm ở nhiệt độ thấp)
• Thông số kỹ thuật vật liệu: Ốc vít bên ngoài bằng thép không gỉ hoặc mạ kẽm nhúng nóng; vỏ cơ cấu bằng hợp kim nhôm có hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với các bộ phận bên trong

Làm thế nào để chẩn đoán một cách có hệ thống nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng kẹt cơ cấu trong điều kiện thời tiết lạnh?

Khi xảy ra sự cố kẹt cơ cấu trong điều kiện nhiệt độ đóng băng, quy trình chẩn đoán phải được thực hiện một cách có hệ thống — bởi vì bốn nguyên nhân gốc rễ đòi hỏi các biện pháp khắc phục hoàn toàn khác nhau, và việc áp dụng biện pháp sai lầm không chỉ gây lãng phí thời gian mà còn có thể gây ra thêm hư hỏng.

Ma trận quyết định chẩn đoán: Xác định nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng kẹt cơ chế

Triệu chứng	Nguyên nhân gốc rễ có thể	Xác nhận chẩn đoán	Biện pháp khắc phục
Cuộn dây kích hoạt nhưng cơ cấu không chuyển động	Chất bôi trơn bị đông cứng tại chốt	Đo dòng điện cuộn dây (bình thường); thử kéo cần gạt ngắt thủ công	Cơ chế làm nóng; thay thế bằng mỡ chịu nhiệt độ thấp
Cuộn dây điều khiển được cấp điện; di chuyển một phần rồi bị kẹt	Sự hình thành băng trên cơ cấu liên kết	Kiểm tra bằng mắt thường bên trong cơ cấu; dấu vết ẩm ướt	Làm khô và bịt kín vỏ; lắp đặt bộ gia nhiệt
Cả hai công tắc ngắt và đóng đều bị khóa; cuộn dây không phản hồi	Chức năng khóa áp suất SF6 đang hoạt động	Đọc chỉ số trên đồng hồ đo áp suất khí; so sánh với biểu đồ nhiệt độ-áp suất	Khôi phục áp suất khí; kiểm tra xem có rò rỉ không
Cơ chế hoạt động chậm; thời gian kích hoạt > 2 lần so với mức cơ bản	Liên kết co ngót nhiệt khác biệt	Đo thời gian duy trì nhiệt độ; so sánh với giá trị tham chiếu	Làm nóng đến nhiệt độ hoạt động; kiểm tra khe hở lỗ
Hoạt động không liên tục; chỉ gặp sự cố vào những giờ lạnh nhất	Sự cố mạch sưởi	Kiểm tra tính liên tục của bộ gia nhiệt và chức năng của bộ điều chỉnh nhiệt	Thay thế bộ phận gia nhiệt; hiệu chỉnh lại bộ điều chỉnh nhiệt

Bước chẩn đoán 1: Đọc đồng hồ đo áp suất khí (cầu dao SF6)

Đối với các bộ ngắt mạch SF6, đây luôn là bước chẩn đoán đầu tiên khi xảy ra hiện tượng kẹt mạch trong điều kiện thời tiết lạnh. Đồng hồ đo áp suất khí trên bộ ngắt mạch SF6 lắp ngoài trời có ba vùng:

• Khu vực xanh: Áp suất vận hành bình thường — khả năng ngắt khí đã được xác nhận
• Vùng màu vàng (cảnh báo áp suất thấp): Khả năng ngắt mạch bị giảm; vẫn được phép vận hành nhưng cần bảo trì
• Vùng đỏ (chế độ khóa): Áp suất dưới mức tối thiểu; các thao tác ngắt và đóng được khóa cơ học bởi công tắc áp suất

Nếu đồng hồ hiển thị ở vùng màu đỏ tại nhiệt độ môi trường xung quanh tại thời điểm xảy ra sự cố kẹt, hãy đối chiếu giá trị đo được với biểu đồ nhiệt độ-áp suất của nhà sản xuất. Nếu áp suất phù hợp với hiện tượng hóa lỏng SF6 ở nhiệt độ đã ghi nhận, thì hệ thống khóa an toàn đang hoạt động bình thường — nguyên nhân gốc rễ là áp suất nạp khí không đủ cho nhiệt độ tối thiểu tại địa điểm đó, chứ không phải do lỗi cơ chế.

Bước chẩn đoán 2: Đo dòng điện cuộn dây ngắt trong trường hợp thiết bị không hoạt động

Kết nối đồng hồ kẹp với mạch cuộn dây ngắt và thực hiện thao tác ngắt. Có ba kết quả chẩn đoán:

• Không có dòng điện: Lỗi mạch điều khiển — hãy kiểm tra cầu chì, tính liên tục của dây dẫn và vị trí công tắc chọn chế độ từ xa/tại chỗ trước khi kết luận là lỗi cơ cấu
• Dòng điện khởi động bình thường (5–15 A đối với cuộn dây 110 VDC) nhưng cơ cấu không chuyển động: Lỗi giải phóng chốt — nguyên nhân có thể là do chất bôi trơn bị đông đặc hoặc băng bám trên bề mặt chốt
• Dòng điện khởi động giảm: Điện trở cuộn dây ngắt mạch đã tăng do nhiệt độ thấp — hãy đo điện trở cuộn dây và so sánh với giá trị ghi trên nhãn hiệu; nếu điện trở tăng > 15%, điều này cho thấy cuộn dây đã bị hư hỏng và cần phải thay thế

Bước chẩn đoán 3: Kiểm tra bên trong vỏ cơ cấu

Sau khi đã ngắt kết nối và nối đất cho thiết bị ngắt mạch theo quy trình an toàn của trạm biến áp, hãy mở vỏ cơ cấu và kiểm tra:

• Tình trạng chất bôi trơn: Mỡ đã đông đặc có màu trắng, giống sáp và không thể di chuyển; mỡ hoạt động bình thường ở nhiệt độ thấp vẫn trong suốt và có độ nhớt nhẹ ngay cả ở –30°C
• Độ ẩm và băng: Các mảng băng xuất hiện dưới dạng các kết tinh màu trắng tại các điểm trũng, trên bề mặt chốt và giữa các bộ phận khít chặt; các vết ngưng tụ xuất hiện dưới dạng vệt gỉ hoặc vết ố nước
• Tình trạng gioăng: Kiểm tra các gioăng vỏ và ống dẫn cáp xem có bị nứt, biến dạng do nén hoặc lệch vị trí hay không; các gioăng bị hỏng là nguyên nhân dẫn đến sự xâm nhập của hơi ẩm
• Bộ phận gia nhiệt: Kiểm tra tính liên tục của bộ phận gia nhiệt bằng đồng hồ vạn năng; bộ phận gia nhiệt bị hỏng trong vỏ cơ cấu ngoài trời là nguyên nhân gốc rễ phổ biến nhất dẫn đến hiện tượng kẹt do thời tiết lạnh tại các trạm biến áp nơi ban đầu đã được thiết kế lắp đặt bộ phận gia nhiệt

Trường hợp thực tế: Sự cố khởi động lạnh tại trạm biến áp trung áp

Một công ty điện lực ở miền bắc Trung Quốc đã liên hệ với chúng tôi sau khi gặp phải các sự cố kẹt cơ cấu lặp đi lặp lại trên các bộ ngắt mạch chân không (VCB) lắp đặt ngoài trời tại một trạm biến áp phân phối nông thôn 35 kV trong mùa đông. Các bộ ngắt mạch này đã hoạt động ổn định trong bốn năm qua. Các sự cố kẹt cơ cấu chỉ xảy ra vào những giờ trước bình minh lạnh nhất, khi nhiệt độ môi trường xuống dưới –28°C, và các bộ ngắt mạch đã trở lại hoạt động bình thường vào giữa buổi sáng khi nhiệt độ tăng lên.

Kết quả kiểm tra chẩn đoán cho thấy hai nguyên nhân gốc rễ đồng thời: các bộ gia nhiệt trong vỏ cơ cấu của ba trong số sáu bộ ngắt mạch đã bị hỏng — không được phát hiện do không có báo động giám sát bộ gia nhiệt kết nối với hệ thống SCADA của trạm biến áp — và thông số kỹ thuật ban đầu của chất bôi trơn là mỡ gốc khoáng có điểm chảy là –20°C, không phù hợp với nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận tại địa điểm này là –32°C. Chúng tôi đã cung cấp mỡ tổng hợp chịu nhiệt độ thấp thay thế có mức chịu nhiệt đến –55°C, các bộ phận gia nhiệt thay thế và một rơle giám sát bộ gia nhiệt được kết nối với đầu vào báo động SCADA. Không có sự cố kẹt nào khác được ghi nhận trong hai mùa đông tiếp theo.

Làm thế nào để lựa chọn và nâng cấp các bộ ngắt mạch ngoài trời nhằm đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện thời tiết đóng băng?

Để ngăn chặn hiện tượng kẹt cơ cấu trong điều kiện nhiệt độ đóng băng, cần phải đưa ra quyết định ngay từ giai đoạn thiết kế kỹ thuật — việc nâng cấp khả năng hoạt động trong điều kiện khí hậu lạnh cho các loại cầu dao ngoài trời VCB hoặc SF6 có thông số kỹ thuật tiêu chuẩn sẽ tốn kém hơn đáng kể và kém tin cậy hơn so với việc thiết kế đúng ngay từ giai đoạn mua sắm.

Bước 1: Xác định nhiệt độ tối thiểu tại địa điểm và phân loại nhiệt độ

• Ghi lại nhiệt độ môi trường thấp nhất từng ghi nhận tại địa điểm này dựa trên dữ liệu khí tượng; sử dụng mức nhiệt độ thấp nhất trong 50 năm, chứ không phải mức nhiệt độ trung bình thấp nhất vào mùa đông
• Chọn cấp nhiệt độ theo tiêu chuẩn IEC 62271-100:
    – Loại “–25”: Tiêu chuẩn; phù hợp với các địa điểm có nhiệt độ thấp nhất ≥ –25°C
    – Loại “–40”: Khí hậu lạnh kéo dài; bắt buộc đối với các địa điểm có nhiệt độ thấp nhất nằm trong khoảng từ –25°C đến –40°C
    – Loại “minus 50”: Nhiệt độ cực thấp; yêu cầu đặc biệt dành cho các công trình ở vùng Bắc Cực và cận Bắc Cực
• Đối với các bộ ngắt mạch SF6, cần kiểm tra xem áp suất nạp khí quy định có gây ra hiện tượng hóa lỏng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối thiểu tại hiện trường hay không; yêu cầu nhà sản xuất cung cấp biểu đồ nhiệt độ-áp suất tương ứng với áp suất nạp cụ thể đó

Bước 2: Xác định các yêu cầu về chất bôi trơn và cơ cấu

• Yêu cầu sử dụng mỡ tổng hợp chịu nhiệt độ thấp có điểm chảy ≤ (nhiệt độ thấp nhất tại công trường – 15°C) để đảm bảo an toàn
• Hãy ghi rõ nhãn hiệu và loại dầu bôi trơn trong đơn đặt hàng — không chấp nhận cụm từ “dầu bôi trơn chịu nhiệt độ thấp phù hợp” làm yêu cầu kỹ thuật; yêu cầu nhà sản xuất cung cấp thông tin chi tiết về sản phẩm cụ thể và điểm đông đặc của nó
• Đối với các cơ cấu có mức định mức -40°C, phải thực hiện thử nghiệm vận hành ở nhiệt độ thấp tại nhà máy theo tiêu chuẩn IEC 60068-2-1, kèm theo hồ sơ ghi nhận thời gian ngắt và đóng tại nhiệt độ định mức tối thiểu

Bước 3: Cấu hình hệ thống sưởi với chức năng giám sát SCADA

• Công suất bộ gia nhiệt: Được thiết kế để duy trì nhiệt độ bên trong vỏ cơ cấu ở mức tối thiểu +5°C khi nhiệt độ môi trường xung quanh tại hiện trường xuống mức thấp nhất; thông thường là 100–200 W đối với vỏ cơ cấu VCB tiêu chuẩn lắp đặt ngoài trời
• Điểm đặt của bộ điều chỉnh nhiệt: Bật khi nhiệt độ trong phòng đạt +5°C; tắt khi nhiệt độ trong phòng đạt +15°C
• Giám sát mạch sưởi: Bắt buộc — truyền trạng thái hoạt động bình thường/lỗi của dây sưởi đến đầu vào kỹ thuật số SCADA; một dây sưởi bị hỏng phải kích hoạt báo động bảo trì trước đợt rét tiếp theo, không được phát hiện sau khi xảy ra sự cố kẹt
• Mạch cấp nguồn: Nên lắp đặt một MCB riêng biệt cho từng mạch sưởi của từng cầu dao; nếu các mạch cấp nguồn cho bộ sưởi được chia sẻ chung, việc ngắt một MCB duy nhất sẽ khiến các bộ sưởi trên nhiều cầu dao bị tắt cùng lúc

Bước 4: Xác định các biện pháp cách nhiệt và kiểm soát hiện tượng ngưng tụ

• Vỏ bảo vệ cơ cấu phải đạt tiêu chuẩn IP65 trở lên đối với các hệ thống lắp đặt ở vùng khí hậu lạnh; tiêu chuẩn IP55 là không đủ đối với các môi trường có mưa đá, tuyết xâm nhập và chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn
• Vòng đệm silicon: Yêu cầu sử dụng vòng đệm vỏ bằng cao su silicon có khả năng chịu nhiệt đến –60°C; vòng đệm EPDM sẽ trở nên giòn và mất hiệu quả làm kín khi nhiệt độ xuống dưới –30°C
• Van thông hơi có chất hút ẩm: Yêu cầu lắp đặt van thông hơi cân bằng áp suất có chất hút ẩm silica gel trên vỏ cơ cấu; ngăn ngừa sự ngưng tụ bằng cách hấp thụ độ ẩm từ không khí xâm nhập trong quá trình thay đổi nhiệt độ
• Ống nối cáp: Yêu cầu sử dụng ống nối cáp chịu được khí hậu lạnh có gioăng silicon; ống nối cáp tiêu chuẩn làm từ cao su NBR sẽ bị cứng và nứt khi nhiệt độ xuống dưới –20°C

Các tình huống ứng dụng theo môi trường trạm biến áp

• Trạm biến áp ở vùng khí hậu lục địa phía Bắc (–25°C đến –40°C): VCB loại “–40” theo tiêu chuẩn IEC; mỡ tổng hợp; bộ gia nhiệt 150 W có hệ thống giám sát SCADA; vỏ bảo vệ đạt tiêu chuẩn IP65
• Các công trình ở vùng Bắc Cực và cận Bắc Cực (dưới –40°C): Tiêu chuẩn đặc biệt loại “–50”; mỡ tổng hợp dành cho vùng Bắc Cực; hệ thống sưởi dự phòng kép; ống dẫn cáp điều khiển có hệ thống sưởi
• Trạm biến áp trên núi ở độ cao lớn: Nhiệt độ thấp kết hợp với hệ số giảm công suất do độ cao; cần xác định đồng thời cả lớp nhiệt độ và hệ số điều chỉnh độ cao
• Khí hậu lạnh ven biển (–20°C kèm sương muối): Vỏ bảo vệ đạt tiêu chuẩn IP65; lớp cách nhiệt phủ silicone; phụ kiện bên ngoài bằng thép không gỉ; bắt buộc phải có bộ gia nhiệt chống ngưng tụ
• Nhà máy công nghiệp điện áp trung bình ở vùng khí hậu lạnh: Ưu tiên sử dụng cầu dao ngắt mạch chân không (VCB) ngoài trời thay vì cầu dao SF6 để loại bỏ rủi ro hóa lỏng khí; cơ chế kích hoạt bằng động cơ kèm theo hệ thống báo động giám sát bộ gia nhiệt kết nối với hệ thống điều khiển phân tán (DCS) của nhà máy

Những sai lầm nghiêm trọng nhất trong bảo dưỡng khiến hiện tượng kẹt cơ chế tái diễn là gì?

Danh sách kiểm tra bảo trì cho các bộ ngắt mạch VCB và SF6 lắp đặt ngoài trời ở vùng khí hậu lạnh

1. Kiểm tra hoạt động của bộ gia nhiệt trong mỗi lần bảo dưỡng định kỳ: Đo điện trở của bộ phận gia nhiệt và xác nhận nhiệt độ kích hoạt của bộ điều chỉnh nhiệt; không nên cho rằng bộ gia nhiệt vẫn hoạt động bình thường chỉ vì chúng đã hoạt động tốt trong lần kiểm tra trước đó
2. Kiểm tra và thay thế bộ lọc hút ẩm hàng năm: Chất hút ẩm đã bão hòa sẽ không còn khả năng chống ẩm; hãy thay thế hộp gel silica mỗi 12 tháng trong môi trường lạnh có độ ẩm cao, bất kể tình trạng chỉ thị màu như thế nào
3. Kiểm tra tình trạng bôi trơn trước mùa đông: Kiểm tra tình trạng chất bôi trơn tại tất cả các điểm trục xoay, bề mặt cam và các điểm tiếp xúc của chốt vào tháng 9/10 trước khi nhiệt độ giảm; đừng đợi đến khi xảy ra sự cố kẹt máy mới phát hiện ra mỡ đã đông cứng
4. Thử nghiệm ngắt mạch và vận hành ở nhiệt độ mùa đông dự kiến thấp nhất: Nếu trạm biến áp có lịch bảo trì định kỳ vào mùa thu, hãy tiến hành thử nghiệm thời gian ngắt mạch và ghi lại kết quả làm giá trị tham chiếu cho mùa lạnh; so sánh với giá trị tham chiếu của mùa ấm để phát hiện sự suy giảm chất lượng dầu bôi trơn ở giai đoạn đầu
5. Đối với cầu dao SF6: Kiểm tra áp suất khí so với đường cong nhiệt độ-áp suất tại nhiệt độ thấp nhất vào mùa đông: Tính toán áp suất khí dự kiến tại nhiệt độ thấp nhất tại hiện trường và xác nhận chỉ số trên đồng hồ đo vẫn nằm trong vùng an toàn; nếu không, hãy nạp thêm khí trước mùa đông

Những sai lầm thường gặp trong bảo trì khiến tình trạng kẹt giấy tái diễn

• Sử dụng chất bôi trơn dành cho khí hậu ấm áp trong quá trình bảo trì mùa đông: Nếu đội bảo trì sử dụng mỡ khoáng tiêu chuẩn trong đợt bảo trì vào mùa lạnh do không có sẵn loại mỡ chuyên dụng cho nhiệt độ thấp, cơ cấu sẽ bị kẹt trở lại trong đợt rét tiếp theo — luôn duy trì kho dự trữ chất bôi trơn dành cho khí hậu lạnh tại các trạm biến áp ở những khu vực có nhiệt độ dưới 0°C
• Khôi phục hoạt động bằng cách làm nóng cơ cấu mà không khắc phục nguyên nhân gốc rễ: Việc sử dụng súng nhiệt để làm nóng cơ cấu bị kẹt nhằm khôi phục hoạt động trong trường hợp khắc phục sự cố khẩn cấp là biện pháp tạm thời có thể chấp nhận được, nhưng việc đưa thiết bị ngắt mạch trở lại hoạt động mà không khắc phục nguyên nhân gốc rễ — bộ gia nhiệt hỏng, chất bôi trơn không phù hợp, gioăng vỏ bị hỏng — chắc chắn sẽ dẫn đến sự cố tái diễn
• Việc coi các sự cố ngắt mạch chậm xảy ra ngắt quãng là “hiện tượng bình thường trong điều kiện thời tiết lạnh”: Thời gian ngắt mạch cao hơn 20% so với mức cơ sở ở nhiệt độ –20°C là dấu hiệu cảnh báo sớm về sự suy giảm chất lượng dầu bôi trơn hoặc hỏng bộ gia nhiệt — đây không phải là hiện tượng bình thường đối với một bộ ngắt mạch VCB ngoài trời được thiết kế đúng tiêu chuẩn cho điều kiện khí hậu lạnh
• Bỏ qua việc kiểm tra gioăng kín vỏ thiết bị trong quá trình bảo dưỡng mùa hè: Các gioăng kín vỏ và ống dẫn cáp bị xuống cấp dần dần; một gioăng kín trông có vẻ còn nguyên vẹn vào mùa hè có thể bị hỏng dưới tác động của sự thay đổi nhiệt độ trong chu kỳ đóng băng – tan băng đầu tiên của mùa đông — hãy kiểm tra gioăng kín hàng năm bất kể mùa nào

Kết luận

Tình trạng kẹt cơ cấu trong điều kiện nhiệt độ đóng băng không phải là hệ quả không thể tránh khỏi khi vận hành các bộ ngắt mạch chân không (VCB) và bộ ngắt mạch SF6 ngoài trời ở các vùng khí hậu lạnh — đây là một dạng sự cố có thể dự đoán được, với các nguyên nhân gốc rễ được xác định rõ ràng, các phương pháp chẩn đoán có hệ thống và các biện pháp phòng ngừa đã được chứng minh hiệu quả. Bốn cơ chế gốc rễ — chất bôi trơn đông đặc, sự xâm nhập của hơi ẩm và hình thành băng, quá trình hóa lỏng khí SF6, và sự co ngót nhiệt không đồng đều — mỗi cơ chế đều để lại các dấu hiệu chẩn đoán riêng biệt, giúp định hướng các biện pháp khắc phục chính xác. Đối với độ tin cậy của trạm biến áp trung áp trong môi trường lạnh, chi phí đầu tư vào việc lựa chọn đúng tiêu chuẩn khí hậu lạnh, giám sát hệ thống sưởi và bảo trì hàng năm trước mùa đông nhỏ hơn hàng chục lần so với chi phí của một sự cố kẹt cơ chế duy nhất trong điều kiện sự cố đang hoạt động. Điểm mấu chốt: hãy thiết kế cho ngày lạnh nhất mà địa điểm của bạn từng trải qua, giám sát mọi mạch sưởi trên hệ thống SCADA và kiểm tra tình trạng chất bôi trơn trước mỗi mùa đông — bởi vì một cơ chế bị kẹt ở –30°C đã hỏng hóc từ từ trong nhiều tháng trước khi nhiệt độ giảm xuống.

Câu hỏi thường gặp về chẩn đoán sự cố kẹt cơ cấu đối với các bộ ngắt mạch ngoài trời (VCB) và bộ ngắt mạch SF6

1. Hiểu rõ tác động của nhiệt độ đối với độ nhớt và hiệu suất cơ học của chất bôi trơn. ↩

2. Truy cập dữ liệu kỹ thuật về các tính chất vật lý của SF6 ở nhiệt độ dưới 0 độ C. ↩

3. Khám phá tác động của sự giãn nở vật liệu khác nhau đối với khe hở cơ học. ↩

4. Xem xét các tiêu chuẩn quốc tế về cầu dao dòng điện xoay chiều cao áp. ↩

5. Khám phá các loại dầu bôi trơn hiệu suất cao được thiết kế dành riêng cho môi trường cực lạnh. ↩