Những nguy cơ tiềm ẩn khi trộn lẫn các loại khí đốt khác nhau

Những nguy cơ tiềm ẩn khi trộn lẫn các loại khí đốt khác nhau
Biểu đồ thông tin kỹ thuật chi tiết này minh họa những hậu quả nguy hiểm khi trộn lẫn các loại khí SF6 có độ tinh khiết khác nhau trong khoang thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí. Biểu đồ nhấn mạnh rằng sự pha trộn hỗn loạn của các cấu trúc phân tử đa dạng có thể dẫn đến việc giảm độ bền điện môi, gia tăng nguy cơ phát sinh tia lửa điện, hình thành các sản phẩm phụ độc hại và làm gia tăng tốc độ suy giảm của vật liệu cách điện rắn, đồng thời so sánh với trạng thái lý tưởng của khí SF6 đơn nhất có độ tinh khiết cao.
Hình ảnh minh họa các nguy cơ của việc sử dụng hỗn hợp các loại khí SF6

Giới thiệu

Trong các phòng phân phối điện của nhà máy công nghiệp, các đội bảo trì thường xuyên nạp thêm khí SF6 vào các bộ phận cách điện bằng bất kỳ bình khí SF6 nào có sẵn tại hiện trường — thường là mà không kiểm tra chất lượng khí, xác minh chứng chỉ của nhà cung cấp, hay xem xét lượng khí đã có sẵn trong khoang. Thực hành này phổ biến đến mức nhiều thợ điện có kinh nghiệm coi đó là quy trình tiêu chuẩn. Nhưng thực tế không phải vậy. Việc trộn lẫn các loại khí SF6 khác nhau trong một khoang kín là một trong những sai sót bảo trì nguy hiểm nhất và ít được hiểu rõ nhất trong các hệ thống điện công nghiệp.

Câu trả lời trực tiếp là như sau: khi SF6 có các mức độ tinh khiết, hàm lượng độ ẩm hoặc mức độ nhiễm bẩn khác nhau được trộn lẫn trong khoang chứa khí, hỗn hợp khí thu được có thể bị giảm đáng kể độ bền điện môi1, quá trình xuống cấp cách nhiệt diễn ra nhanh chóng, cùng với nồng độ các chất phụ sinh độc hại đe dọa đến an toàn của cả thiết bị lẫn nhân viên.

Đối với các kỹ sư điện và quản lý bảo trì tại các nhà máy công nghiệp chịu trách nhiệm về các bộ phận cách điện bằng khí SF6 trong thiết bị đóng cắt trung áp, trung tâm điều khiển động cơ và trạm biến áp của nhà máy, đây là một thực tế về khắc phục sự cố nằm ở giao điểm giữa hóa học, an toàn và độ tin cậy vận hành. Hậu quả của việc xử lý sai có thể dao động từ sự suy giảm cách điện âm thầm đến các sự cố chớp lửa thảm khốc — và nguyên nhân gốc rễ hầu như không bao giờ được xác định cho đến khi tiến hành điều tra pháp y sau khi sự cố xảy ra. Hướng dẫn này vạch trần những nguy hiểm tiềm ẩn và thiết lập khung kỹ thuật để loại bỏ hoàn toàn rủi ro.

Mục lục

Điều gì xác định cấp độ khí SF6 và tại sao độ tinh khiết lại quyết định mức độ an toàn của các bộ phận cách điện bằng khí?

Biểu đồ thông tin kỹ thuật chuyên nghiệp và chi tiết này trình bày sự phân loại các cấp độ khí SF6 nhằm đảm bảo an toàn cách điện. Biểu đồ bao gồm các biểu diễn đồ họa về thành phần độ tinh khiết của Khí Cấp Kỹ thuật 1 so với Khí Công nghiệp và Khí Tái chế/Tái sử dụng, các biểu đồ so sánh dữ liệu về các thông số quan trọng, cùng với sơ đồ khái niệm minh họa quá trình di chuyển độ ẩm cục bộ trên bề mặt cách điện gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ khi các cấp độ khí hỗn hợp cùng tồn tại, từ đó nhấn mạnh sự cần thiết phải đảm bảo độ tinh khiết tối thiểu theo tiêu chuẩn IEC.
Định nghĩa về độ tinh khiết của SF6 và nguy cơ do sự pha trộn các loại

Khí SF6 không phải là một sản phẩm đồng nhất. Loại khí này được sản xuất và cung cấp dưới nhiều cấp độ khác nhau, mỗi cấp độ được xác định dựa trên mức độ tinh khiết, hàm lượng độ ẩm và nồng độ chất gây ô nhiễm cho phép. Trong các ứng dụng tại nhà máy công nghiệp, nơi việc mua sắm thường được phân quyền và các đội bảo trì thường nhập khí SF6 từ nhiều nhà cung cấp khác nhau trong suốt vòng đời hoạt động của nhà máy, khả năng các cấp độ khí khác nhau cùng tồn tại trong cùng một khoang là cực kỳ cao — và cực kỳ nguy hiểm.

Các loại khí SF6 chính được sử dụng trong các ứng dụng điện được xác định bởi IEC 603762, quy định mức độ tinh khiết tối thiểu và giới hạn tối đa về hàm lượng tạp chất đối với khí SF6 mới dùng trong thiết bị điện:

  • SF6 loại kỹ thuật (Loại 1 theo tiêu chuẩn IEC 60376): Độ tinh khiết SF6 ≥99,91%; độ ẩm ≤15 ppmv; tổng hàm lượng không khí và CF₄ ≤0,051%; tiêu chuẩn bắt buộc đối với tất cả các bộ phận cách điện bằng khí SF6
  • SF6 loại công nghiệp: Độ tinh khiết 99,0–99,81% TP3T; độ ẩm tối đa 50 ppmv; có thể chứa hàm lượng cao CF₄, không khí và hơi dầu khoáng do nhiễm bẩn từ bình chứa
  • SF6 đã thu hồi/tái chế: Độ tinh khiết thay đổi tùy thuộc vào quy trình thu hồi; có thể chứa Các sản phẩm phân hủy của SF63 (SOF₂, SO₂F₂, HF) từ quá trình phóng điện trước đó; được điều chỉnh bởi IEC 604804

Các thông số kỹ thuật chính xác định mức độ an toàn của khí SF₆ đối với các bộ phận cách điện bằng khí SF₆:

  • Độ tinh khiết tối thiểu của SF6: ≥99,91 TP3T theo tiêu chuẩn IEC 60376 — nếu thấp hơn mức này, độ bền điện môi sẽ giảm tương ứng
  • Hàm lượng độ ẩm tối đa: ≤15 ppmv ở áp suất nạp định mức theo tiêu chuẩn IEC 60480 — độ ẩm vượt quá ngưỡng này sẽ gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ5 trên các giá đỡ cách điện epoxy
  • Hàm lượng không khí và nitơ tối đa: ≤0,051 TP3T theo tiêu chuẩn IEC 60376 — oxy phản ứng với các sản phẩm phụ của SF6 để tạo thành các muối sunfat có tính ăn mòn
  • Hàm lượng CF₄ tối đa: ≤0,051 TP3T theo tiêu chuẩn IEC 60376 — CF₄ có độ bền điện môi thấp hơn đáng kể so với SF₆, làm suy giảm hiệu suất cách điện
  • Giới hạn đối với các sản phẩm phụ độc hại: SOF₂ ≤2 ppmv; SO₂ ≤1 ppmv; HF ≤1 ppmv theo tiêu chuẩn IEC 60480 đối với khí tái chế
  • Các tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60376 (khí mới), IEC 60480 (khí tái chế), IEC 62271-203 (yêu cầu về việc nạp khí cho thiết bị)

Nhận định quan trọng về an toàn: Một khoang chứa khí được nạp đầy khí SF6 tinh khiết 99,91% và sau đó được bổ sung thêm khí SF6 loại công nghiệp 99,01% có chứa 45 ppmv độ ẩm sẽ không tạo thành hỗn hợp an toàn — độ ẩm sẽ di chuyển chủ yếu đến bề mặt các bộ cách điện chịu điện áp cao và gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ ở nồng độ thấp hơn nhiều so với nồng độ trung bình của toàn bộ khối khí.

Việc trộn các loại khí khác nhau gây ra sự cố cách nhiệt và các nguy cơ an toàn trong các nhà máy công nghiệp như thế nào?

Biểu đồ thông tin kỹ thuật chi tiết này minh họa các cơ chế hỏng hóc nghiêm trọng do việc trộn lẫn các loại khí SF6 khác nhau trong một bộ phận mô phỏng của tủ điện cách điện khí (GIS). Bảng bên trái thể hiện hệ thống cách điện hoạt động bình thường khi sử dụng khí SF6 loại kỹ thuật 1 (độ tinh khiết ≥99,91% theo tiêu chuẩn TP3T), với độ bền điện môi đồng đều, bề mặt cách điện sạch sẽ và các đường sức điện hoạt động bình thường. Bảng bên phải minh họa sự cố do trộn lẫn không đúng cách, với các dấu hiệu suy giảm khác nhau: 'DI CHUYỂN ĐỘ ẨM' dẫn đến 'DÒNG ĐIỆN BỀ MẶT' và suy giảm dần dần, sự pha loãng 'CF4' làm giảm độ bền điện môi, sự tích tụ 'SẢN PHẨM PHỤ ĐỘC HẠI (SOF2, HF)' từ khí tái chế, và khái niệm 'TÁC ĐỘNG ĂN MÒN' trên các thành phần. Một hình chèn nổi bật về 'Sự phát triển điểm nóng nhiệt' với các chỉ báo nhiệt độ và 'CUNG TỎA TIA LỬA NỘI BỘ' minh họa sự hỏng hóc cách điện thảm khốc và rủi ro cực cao khi chọn sai cấp độ khí SF6 trong các ứng dụng công nghiệp.
Infographic: Cách pha trộn khí SF6 gây ra sự cố cách điện

Các cơ chế hỏng hóc do sự pha trộn các thành phần khí trong các bộ phận cách điện bằng khí SF₆ có bản chất vừa điện hóa vừa nhiệt động lực học. Trong môi trường nhà máy công nghiệp — nơi thiết bị hoạt động dưới tải liên tục, nhiệt độ môi trường cao và rung động — các cơ chế này diễn ra nhanh hơn đáng kể so với điều kiện tại trạm biến áp công cộng.

Bốn con đường gây nguy hiểm chính do việc pha trộn khí là:

  1. Sự suy giảm độ bền điện môi do pha loãng độ tinh khiết — Việc trộn khí SF6 99,9% với khí SF6 loại công nghiệp 99,0% làm giảm độ bền điện môi hiệu dụng của hỗn hợp khí; trong một khoang 24 kV hoạt động gần điện áp định mức, sự giảm biên độ này có thể đủ để gây ra hiện tượng phóng điện bên trong trong quá trình chuyển mạch
  2. Hiện tượng trượt bề mặt do độ ẩm gây ra trên các chất cách điện epoxy — hơi ẩm từ SF6 chất lượng thấp hơn bám vào bề mặt miếng đệm epoxy đúc; dưới tác động của điện trường, độ dẫn điện bề mặt tăng lên và các kênh rò điện hình thành dần dần, làm giảm hiệu quả của khoảng cách cách điện
  3. Sự hình thành và tích tụ các chất thải độc hại — nếu khí SF₆ đã qua tái chế có chứa dư lượng SOF₂ hoặc HF được trộn lẫn với khí mới, nồng độ các chất phụ sinh trong hỗn hợp có thể vượt quá giới hạn an toàn theo tiêu chuẩn IEC 60480; trong quá trình bảo trì sau đó khi phải mở khoang, nhân viên sẽ tiếp xúc với khí độc mà không có cảnh báo trước
  4. Sự ăn mòn các bộ phận bên trong — Oxy được đưa vào cùng với SF₆ chất lượng thấp sẽ phản ứng với các sản phẩm phân hủy của SF₆ vốn đã tồn tại do quá trình phóng điện thông thường, tạo thành các dẫn xuất axit sunfuric gây ăn mòn các tiếp điểm đồng, vỏ nhôm và các miếng đệm cao su

So sánh tác động của ô nhiễm đối với các loại khí SF6

Nguồn gây ô nhiễmLoại chất gây ô nhiễmẢnh hưởng đến bộ phận cách điện bằng khí SF6Mức độ rủi ro an toàn
Bổ sung khí SF6 cấp công nghiệpĐộ ẩm cao (>15 ppmv)Điện phân bề mặt trên các miếng đệm epoxy trong vòng 6–18 thángMức cao — sự cố cách nhiệt
SF6 đã thu hồi mà không qua phân tíchCác sản phẩm phụ SOF₂, HF, SO₂F₂Sự ăn mòn các điểm tiếp xúc và gioăng; tiếp xúc với khí độcCấp bách — an toàn cho nhân viên
Bình chứa bị nhiễm CF₄CF₄ > 0,051 TP3TSự suy giảm độ bền điện môi 5–15%Trung bình — biên độ an toàn giảm
Bình chứa bị nhiễm khíO₂, N₂ > 0,05%Sự hình thành các sản phẩm phụ ăn mòn; Lỗi đọc GDMCao — lỗi giám sát
Hơi dầu khoáng từ xi-lanhÔ nhiễm hydrocacbonÔ nhiễm bề mặt chất cách điện; Sự khởi phát hiện tượng phóng điện phần tửMức cao — sự cố cách nhiệt

Trường hợp khách hàng — Tủ điện công nghiệp 12 kV, Nhà máy chế biến hóa chất, Đông Nam Á:
Một giám đốc điện nhà máy luôn chú trọng đến vấn đề an toàn đã liên hệ với Bepto Electric sau khi xảy ra hiện tượng phóng điện nội bộ giữa các pha trong một bộ phận cách điện khí SF6 12 kV mới chỉ được đưa vào sử dụng được bốn năm. Thiết bị này có tuổi thọ thiết kế là 25 năm. Phân tích khí sau sự cố theo tiêu chuẩn IEC 60480 cho thấy hàm lượng độ ẩm là 89 ppmv và nồng độ SOF₂ là 14 ppmv — cả hai đều vượt quá giới hạn của IEC rất nhiều. Việc điều tra hồ sơ bảo trì cho thấy khoang này đã được nạp đầy ba lần trong bốn năm bằng các bình SF6 lấy từ hai nhà cung cấp công nghiệp địa phương khác nhau, cả hai đều không cung cấp chứng chỉ IEC 60376. Một bình chứa SF6 đã được thu hồi từ một thiết bị ngừng hoạt động tại một nhà máy khác. Việc trộn lẫn SF6 cấp kỹ thuật mới với khí thu hồi có chứa các sản phẩm phụ từ trước đã tạo ra một hỗn hợp độc hại, chứa nhiều độ ẩm, làm hỏng lớp cách điện epoxy trong vòng bốn năm. Giám đốc nhà máy cho biết: “Chúng tôi cứ ngỡ SF6 thì đều giống nhau. Chúng tôi không biết là có các loại khác nhau. Không ai nói với chúng tôi rằng giấy chứng nhận bình chứa là điều quan trọng.” Sau sự cố này, cơ sở đã áp dụng quy trình kiểm tra chứng chỉ khí bắt buộc và thay thế toàn bộ các bộ phận cách điện bằng khí SF6 bằng các thiết bị có chức năng giám sát liên tục độ tinh khiết của khí.

Làm thế nào để lựa chọn và xác minh loại khí SF6 phù hợp cho các bộ phận cách điện bằng khí trong nhà máy công nghiệp?

Biểu đồ thông tin kỹ thuật có cấu trúc nhiều bước này minh họa quy trình lựa chọn và xác minh các loại khí SF6 cho các nhà máy công nghiệp. Các bước được đánh số chi tiết như sau: '1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT BỊ' (sơ đồ nguyên lý tủ điện và nhãn hiệu 12kV, 24kV, 40,5kV), '2. XÁC MINH MUA SẮM' (xem xét chứng chỉ bình chứa), '3. QUY TRÌNH BẢO TRÌ' (phân tích mẫu khí theo IEC 60480), '4. GIÁM SÁT LIÊN TỤC' (máy đo mật độ với ngưỡng báo động độ ẩm được đánh dấu ở mức 12 ppmv), và '5. 'TUÂN THỦ TIÊU CHUẨN' (bộ chứng chỉ tượng trưng cho IEC 62271-203, IEC 60376, IEC 60480 và MSDS). Hiệu ứng phát sáng kỹ thuật số, các mũi tên chỉ sự tiến triển và bảng màu xanh lam và xanh lục tinh khiết thể hiện sự chính xác, an toàn và tinh khiết trên nền kỹ thuật gọn gàng.
Khung quy trình lựa chọn và xác minh chất lượng khí SF6 có cấu trúc

Việc loại bỏ rủi ro liên quan đến sự pha trộn các loại khí trong các bộ phận cách điện bằng khí SF6 tại các nhà máy công nghiệp đòi hỏi một phương pháp tiếp cận có hệ thống, bao gồm các khía cạnh như yêu cầu kỹ thuật thiết bị, kiểm tra quá trình mua sắm và việc tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình bảo trì. Hướng dẫn lựa chọn và kiểm tra từng bước sau đây được thiết kế dành cho các đội ngũ điện tại các nhà máy công nghiệp chịu trách nhiệm quản lý các bộ phận cách điện bằng khí SF6 trên nhiều khu vực khác nhau của nhà máy.

Bước 1: Xác định yêu cầu về cấp độ khí cho thiết bị

  • Xác nhận cấp điện áp định mức: 12 kV / 24 kV / 40,5 kV cho hệ thống phân phối điện tại các nhà máy công nghiệp
  • Yêu cầu phải tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60376 Loại 1 (độ tinh khiết ≥99,91% TP3T) làm tiêu chuẩn bắt buộc đối với khí trong tất cả các đơn đặt hàng và quy trình bảo trì
  • Ghi chép áp suất nạp định mức và tổng khối lượng khí SF6 trong mỗi khoang — yêu cầu bắt buộc để báo cáo theo quy định về khí F-Gas

Bước 2: Triển khai việc xác minh chứng chỉ xi lanh trong quá trình mua sắm

  • Yêu cầu phải có giấy chứng nhận tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60376 kèm theo mỗi lô hàng bình SF6 — từ chối bất kỳ lô hàng nào không có giấy chứng nhận
  • Kiểm tra các thông số trên chứng chỉ: Độ tinh khiết SF₆ ≥99,9%, độ ẩm ≤15 ppmv, CF₄ ≤0,05%, không khí ≤0,05%
  • Xác nhận bình chứa chưa từng được sử dụng để thu hồi khí — khí SF6 thu hồi chỉ được phép sử dụng sau khi đã qua quá trình tái chế hoàn toàn và được cấp lại chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC 60480
  • Gán số theo dõi xi lanh và liên kết với hồ sơ bảo trì thiết bị để đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ

Bước 3: Thực hiện phân tích khí nạp sẵn cho các hoạt động nạp bổ sung

  • Trước khi nạp thêm khí vào các bộ phận cách điện bằng khí SF6 hiện có, cần tiến hành lấy mẫu khí trong khoang hiện có theo tiêu chuẩn IEC 60480
  • Nếu độ ẩm trong khí hiện tại >10 ppmv hoặc SO₂ >1 ppmv, không được nạp thêm khí — phải tiến hành thu hồi toàn bộ khí, kiểm tra khoang chứa và nạp khí mới
  • Kiểm tra xem loại SF6 thay thế có phù hợp với thông số kỹ thuật về lượng nạp ban đầu đã được ghi chép tại thời điểm vận hành thử hay không

Bước 4: Xác định các giải pháp giám sát khí cho các ứng dụng tại nhà máy công nghiệp

  • Giám sát liên tục mật độ khí: Bắt buộc phải áp dụng cho tất cả các bộ phận cách điện bằng khí SF6 trong các trạm biến áp của nhà máy công nghiệp; truyền tín hiệu ra hệ thống DCS hoặc SCADA của nhà máy
  • Kiểm tra định kỳ độ tinh khiết của khí: Lấy mẫu khí hàng năm theo tiêu chuẩn IEC 60480 cho tất cả các khoang trong môi trường công nghiệp có nhiệt độ môi trường xung quanh cao hoặc có rung động
  • Giới hạn báo động độ ẩm: Được cài đặt ở mức 12 ppmv — thấp hơn 3 ppmv so với giới hạn của IEC — để đưa ra cảnh báo sớm trước khi vượt ngưỡng

Bước 5: Kiểm tra các tiêu chuẩn IEC và chứng nhận an toàn

  • Báo cáo thử nghiệm kiểu theo tiêu chuẩn IEC 62271-203 xác nhận tính năng điện môi ở áp suất nạp định mức
  • Giấy chứng nhận độ tinh khiết khí theo tiêu chuẩn IEC 60376 cho khí nạp tại nhà máy
  • Quy trình tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60480 đối với mọi hoạt động xử lý khí tái chế tại hiện trường
  • Bảng dữ liệu an toàn hóa chất (MSDS) cho SF6 và các sản phẩm phân hủy đã được xác định — bắt buộc đối với các hệ thống quản lý an toàn tại các nhà máy công nghiệp

Các tình huống ứng dụng trong nhà máy công nghiệp

  • Trạm biến áp của nhà máy chế biến hóa chất: Nhiệt độ môi trường cao làm tăng tốc độ di chuyển của hơi ẩm; bắt buộc phải kiểm tra độ tinh khiết của khí hàng năm; chỉ định các khoang có cảm biến độ ẩm tích hợp
  • Hệ thống phân phối điện tại nhà máy thép: Môi trường có độ rung cao làm tăng tốc độ mài mòn của phớt và gây rò rỉ vi mô; cần sử dụng phớt FKM có khả năng chống biến dạng vĩnh viễn cao; phải kiểm tra rò rỉ định kỳ hàng quý
  • Phòng điện của giàn khoan ngoài khơi: Khu vực kín có hệ thống thông gió hạn chế — sự tích tụ các sản phẩm phụ độc hại từ khí ô nhiễm là một nguy cơ nghiêm trọng đối với an toàn của nhân viên; cần lắp đặt thiết bị phát hiện khí SF6 liên tục trong phòng điện
  • Tủ điện MV cho nhà máy dược phẩm: Các hệ thống lắp đặt liền kề phòng sạch phải đảm bảo mức phát thải SF6 bằng không; yêu cầu sử dụng các vỏ bọc hàn kín với tỷ lệ rò rỉ hàng năm đã được xác minh ≤0,051 TP3T

Các bước khắc phục sự cố khi nghi ngờ có sự nhiễm bẩn khí trong các bộ phận cách điện bằng khí SF6 là gì?

Biểu đồ thông tin kỹ thuật chi tiết này trình bày một quy trình khắc phục sự cố có cấu trúc gồm bốn bước nhằm xác định tình trạng nhiễm bẩn khí SF6 trong các bộ phận cách điện khí của nhà máy công nghiệp. Các bước bao gồm: 1. "PHÂN TÍCH XU HƯỚNG GDM" hiển thị biểu đồ biến động mật độ và hình ảnh cắt lớp, 2. "PHÂN TÍCH KHÍ DI ĐỘNG (IEC 60480)" hiển thị máy phân tích cầm tay cùng các chất gây ô nhiễm được đo lường, 3. "GIÁM SÁT PHÁT TỪ ĐIỆN (PD) VÀ HÌNH ẢNH NHIỆT" minh họa mức PD tăng cao và các điểm nóng, và 4. "THEO DÕI NGUỒN GỐC BÌNH CHỨA VÀ BẢNG QUYẾT ĐỊNH" cung cấp kế hoạch hành động dựa trên khả năng truy xuất nguồn gốc và mức độ chất gây ô nhiễm.
Biểu đồ thông tin về quy trình khắc phục sự cố ô nhiễm khí SF6 có cấu trúc

Khi nghi ngờ có sự pha trộn các loại khí — hoặc khi dữ liệu giám sát khí cho thấy những bất thường phù hợp với tình trạng nhiễm bẩn — việc áp dụng một quy trình khắc phục sự cố có hệ thống là điều cần thiết để xác định loại nhiễm bẩn, đánh giá rủi ro an toàn và xác định phương án khắc phục phù hợp trước khi đưa bộ phận cách điện khí SF6 trở lại hoạt động tại nhà máy công nghiệp.

Danh sách kiểm tra xác định ô nhiễm

  1. Xem xét dữ liệu xu hướng của thiết bị giám sát mật độ khí — Nếu chỉ số GDM giảm xuống dưới áp suất định mức mà không kèm theo sự giảm nhiệt độ tương ứng, điều này cho thấy có thể do rò rỉ khí hoặc sự thay đổi thành phần khí do quá trình trộn
  2. Thực hiện phân tích khí di động tại van nạp — sử dụng máy phân tích đa khí SF₆ đã được hiệu chuẩn, có khả năng phát hiện độ ẩm, SO₂, SO₂, HF và CF₄; so sánh kết quả với các giới hạn theo tiêu chuẩn IEC 60480
  3. Kiểm tra hồ sơ bảo dưỡng để xác định nguồn gốc của xi lanh — Xác định tất cả các trường hợp nạp bổ sung SF6 và kiểm tra giấy chứng nhận của từng bình chứa; bất kỳ lỗ hổng nào trong hồ sơ chứng nhận đều là dấu hiệu cho thấy nguy cơ ô nhiễm
  4. Kiểm tra dữ liệu giám sát phóng điện cục bộ — Hoạt động PD tăng cao so với mức cơ sở 5 pC cho thấy sự suy giảm tính cách điện của bề mặt, phù hợp với tình trạng nhiễm ẩm hoặc nhiễm tạp chất
  5. Thực hiện quét hình ảnh nhiệt — Các điểm nóng tại các vị trí tiếp giáp ống lót hoặc miếng đệm cho thấy tình trạng suy giảm cách điện nghiêm trọng do khí bị ô nhiễm

Ma trận quyết định khắc phục sự cố

  • Độ ẩm 15–30 ppmv, không phát hiện thấy sản phẩm phụ: Tăng tần suất giám sát lên hàng tháng; lên kế hoạch thu hồi khí và nạp khí mới trong đợt ngừng hoạt động theo lịch trình tiếp theo trong vòng 6 tháng
  • Độ ẩm >30 ppmv HOẶC SOF₂ >2 ppmv: Cắt nguồn điện ngay khi có thể; bắt buộc phải thu hồi hết khí trước khi cấp điện lại; phải tiến hành kiểm tra bên trong các miếng đệm và điểm tiếp xúc
  • Nồng độ HF >1 ppmv HOẶC nồng độ SO₂ >1 ppmv: Ngắt nguồn ngay lập tức; nguy cơ khí độc — không được mở khoang nếu không có thiết bị bảo vệ hô hấp đầy đủ (SCBA); việc thu hồi khí chỉ được thực hiện bởi nhà thầu được chứng nhận về xử lý SF6
  • CF₄ > 0,051 TP3T với biên độ điện môi < 101 TP3T: Đánh giá rủi ro do hiện tượng quá độ khi chuyển mạch; xem xét việc giảm điện áp tạm thời; lên kế hoạch thu hồi toàn bộ khí và nạp đầy theo tiêu chuẩn IEC 60376 Loại 1 trong vòng 30 ngày

Những sai lầm thường gặp khi khắc phục sự cố cần tránh

  • Nạp thêm khí vào khoang bị ô nhiễm mà không tiến hành phân tích khí trước đó — Việc bổ sung SF6 mới vào khoang có nồng độ các sản phẩm phụ tăng cao sẽ làm loãng nồng độ tạm thời nhưng không loại bỏ được các hợp chất ăn mòn; quá trình phân hủy vẫn tiếp diễn
  • Mở khoang bị ô nhiễm mà không kiểm tra khí — SOF₂ và HF có độc tính cấp tính ở nồng độ trên 1 ppmv; tuyệt đối không được mở khoang chứa bộ phận cách điện khí SF₆ mà không xác nhận trước rằng nồng độ các chất phụ sinh nằm dưới giới hạn an toàn theo tiêu chuẩn IEC 60480
  • Cho rằng sự sụt áp trong GDM chỉ do nhiệt độ gây ra — Các đội bảo trì thường coi nhẹ các chỉ số GDM thấp do ảnh hưởng của nhiệt độ mà không kiểm tra sự thay đổi thành phần khí; luôn tiến hành phân tích khí khi chỉ số GDM thấp hơn mục tiêu đã bù nhiệt độ hơn 5%

Kết luận

Việc trộn lẫn các loại khí SF6 khác nhau trong các bộ phận cách điện bằng khí SF6 tại các nhà máy công nghiệp không phải là một sự cắt giảm thủ tục nhỏ nhặt — đó là một sai sót nghiêm trọng về an toàn, âm thầm phá hủy tính toàn vẹn của hệ thống cách điện, tạo ra các sản phẩm phụ độc hại và gây ra nguy cơ chớp điện hồ quang, đe dọa cả nhân viên lẫn sự vận hành liên tục của nhà máy. Hóa học là không khoan nhượng: độ ẩm, oxy và các sản phẩm phụ phân hủy xâm nhập qua khí SF6 cấp thấp hơn hoặc khí tái chế không phân bố đồng đều — chúng tập trung tại các điểm dễ bị tổn thương nhất trong hệ thống cách điện và gây ra sự cố từ bên trong ra ngoài. Bằng cách tuân thủ tiêu chuẩn khí SF6 cấp 1 theo IEC 60376, thực hiện xác minh chứng chỉ bình chứa tại khâu mua sắm và tuân thủ quy trình xử lý sự cố ô nhiễm có cấu trúc, các đội ngũ điện của nhà máy công nghiệp có thể loại bỏ hoàn toàn chế độ hỏng hóc này. Trong hệ thống cách điện bằng khí SF6, cấp độ ghi trên giấy chứng nhận bình khí không phải là thông tin liên quan đến việc mua sắm — đó là một tài liệu an toàn.

Câu hỏi thường gặp về việc pha trộn và an toàn của khí SF6

Câu hỏi: Theo tiêu chuẩn IEC, mức độ tinh khiết tối thiểu của khí SF6 cần thiết để nạp bổ sung vào các bộ phận cách điện bằng khí SF6 trong thiết bị đóng cắt của nhà máy công nghiệp là bao nhiêu?

A: Tiêu chuẩn IEC 60376 quy định độ tinh khiết tối thiểu của khí SF6 phải đạt ≥99,91% đối với tất cả các loại khí mới được sử dụng trong thiết bị điện. Khí SF6 loại công nghiệp có độ tinh khiết từ 99,0% đến 99,81% không đáp ứng yêu cầu này và tuyệt đối không được sử dụng để nạp bổ sung hoặc nạp đầy các bộ phận cách điện bằng khí SF6, bất kể các yếu tố về chi phí hay tính sẵn có.

Câu hỏi: Làm thế nào để đội bảo trì xác định liệu sự nhiễm bẩn khí SF6 do trộn lẫn các loại khí khác đã gây ra hư hỏng cách điện trong bộ phận cách điện bằng khí SF6 hay chưa?

A: Thực hiện lấy mẫu khí theo tiêu chuẩn IEC 60480 bằng máy phân tích đa khí. Nếu độ ẩm vượt quá 15 ppmv hoặc nồng độ SO₂ vượt quá 2 ppmv thì xác nhận có sự ô nhiễm. Bổ sung bằng việc đo phóng điện cục bộ theo tiêu chuẩn IEC 60270 — hoạt độ phóng điện cục bộ (PD) vượt quá mức cơ sở 5 pC cho thấy bề mặt cách điện đang bị suy giảm nghiêm trọng và cần phải khắc phục ngay lập tức.

Câu hỏi: Có an toàn không khi mở khoang chứa bộ phận cách điện bằng khí SF6 để kiểm tra nếu nghi ngờ có sự pha trộn các loại khí khác nhau trong môi trường nhà máy công nghiệp?

A: Không. Việc trộn lẫn các loại khí — đặc biệt là khi có sự tham gia của khí SF₆ đã thu hồi — có thể đã gây ra nồng độ HF hoặc SOF₂ vượt quá giới hạn độc hại theo tiêu chuẩn IEC 60480. Phải tiến hành phân tích khí trước khi mở bất kỳ khoang nào. Nếu nồng độ HF vượt quá 1 ppmv hoặc SOF₂ vượt quá 2 ppmv, bắt buộc phải sử dụng thiết bị bảo vệ hô hấp đầy đủ (SCBA) và phải có sự tham gia của nhà thầu được chứng nhận về xử lý khí SF₆.

Câu hỏi: Khí SF6 đã được thu hồi hoặc tái chế có thể được tái sử dụng một cách an toàn trong các bộ phận cách điện bằng khí SF6 sau khi qua quá trình tái chế không?

A: Đúng vậy, nhưng chỉ sau khi đã được tái chế hoàn toàn theo tiêu chuẩn IEC 60480 và được phòng thí nghiệm độc lập cấp lại chứng nhận, xác nhận độ tinh khiết ≥99,91%, độ ẩm ≤15 ppmv, và nồng độ các chất phụ phẩm nằm dưới giới hạn quy định tại IEC 60480. Khí SF6 đã thu hồi mà chưa được cấp lại chứng nhận tuyệt đối không được trộn lẫn với khí mới hoặc đưa vào thiết bị đang hoạt động.

Câu hỏi: Nên thực hiện những biện pháp an toàn khẩn cấp nào nếu kết quả phân tích khí SF6 cho thấy nồng độ các sản phẩm phụ độc hại trong hệ thống cách điện khí của một nhà máy công nghiệp vượt quá giới hạn quy định tại tiêu chuẩn IEC 60480?

A: Ngắt nguồn điện của thiết bị ngay lập tức và cách ly khỏi hệ thống phân phối. Hạn chế việc ra vào khu vực đặt thiết bị và treo các biển cảnh báo nguy cơ khí độc. Thuê một nhà thầu được chứng nhận về xử lý khí SF6 để tiến hành thu hồi trong điều kiện được kiểm soát và trang bị đầy đủ trang thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE). Không được cố gắng mở khoang chứa hoặc xả khí nếu không có thiết bị bảo vệ hô hấp SCBA và thiết bị giám sát khí đang hoạt động.

  1. Hiểu rõ cách độ tinh khiết của khí ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cách điện và điện áp đứt của SF6.

  2. Xem xét tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu về độ tinh khiết đối với khí hexafluoride lưu huỳnh mới.

  3. Khám phá các phản ứng hóa học tạo ra các hợp chất độc hại như SOF₂ và HF trong quá trình phóng điện.

  4. Các tiêu chí kỹ thuật để kiểm tra và xử lý khí hexafluoride lưu huỳnh thu hồi từ thiết bị điện.

  5. Tìm hiểu cách độ ẩm và các chất gây ô nhiễm gây ra hiện tượng hỏng hóc điện cục bộ trên bề mặt cách điện.

Liên quan

Jack Bepto

Xin chào, tôi là Jack, một chuyên gia về thiết bị điện với hơn 12 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phân phối điện và hệ thống trung áp. Thông qua Bepto electric, tôi chia sẻ những kinh nghiệm thực tiễn và kiến thức kỹ thuật về các thành phần chính của lưới điện, bao gồm tủ điện, công tắc ngắt tải, cầu dao chân không, thiết bị ngắt mạch và biến áp đo lường. Nền tảng này phân loại các sản phẩm này thành các danh mục có cấu trúc rõ ràng, kèm theo hình ảnh và giải thích kỹ thuật, nhằm giúp các kỹ sư và chuyên gia trong ngành hiểu rõ hơn về thiết bị điện và cơ sở hạ tầng hệ thống điện.

Bạn có thể liên hệ với tôi qua [email protected] đối với các câu hỏi liên quan đến thiết bị điện hoặc ứng dụng hệ thống điện.

Mục lục
Mẫu liên hệ
🔒 Thông tin của bạn được bảo mật và mã hóa.