Những hiểu lầm của các kỹ sư về công nghệ che chắn bề mặt

Giới thiệu

Công nghệ che chắn bề mặt trong thiết bị đóng cắt cách điện rắn là một trong những yếu tố thiết kế quan trọng nhất nhưng lại ít được hiểu rõ nhất trong kỹ thuật trạm biến áp trung áp — một lớp màn che dẫn điện hoặc kim loại nối đất được lắp đặt trên bề mặt ngoài của nhựa epoxy¹ dải dẫn điện được bọc kín và mô-đun chuyển mạch điều khiển phân bố điện trường² tại ranh giới cách điện rắn và tạo ra bề mặt ngoài an toàn khi chạm vào, không có điện áp, điều này khiến thiết bị đóng cắt SIS có sự khác biệt cơ bản so với mọi công nghệ thiết bị đóng cắt trung áp khác về mặt an toàn cho nhân viên. Tuy nhiên, trong các thông số kỹ thuật dự án, hướng dẫn lựa chọn và đánh giá mua sắm được xem xét trên hàng trăm dự án nâng cấp trạm biến áp, cùng một nhóm các quan niệm sai lầm về kỹ thuật liên quan đến lớp bảo vệ bề mặt xuất hiện lặp đi lặp lại — những quan niệm sai lầm này dẫn đến các thông số kỹ thuật thiết bị đóng cắt SIS không chính xác, đánh giá an toàn không đầy đủ và các trường hợp lắp đặt tại hiện trường mà hệ thống lớp bảo vệ bề mặt bị ảnh hưởng bởi các lỗi lắp đặt, làm mất đi những lợi ích về an toàn và hiệu suất cách điện mà công nghệ này được thiết kế để mang lại. Điều mà các kỹ sư thường mắc sai lầm nhất khi nói đến lớp bảo vệ bề mặt của tủ điện SIS là coi lớp vỏ ngoài được nối đất như một lớp phủ cơ học thụ động, thay vì một hệ thống kiểm soát trường điện chủ động, mà tính toàn vẹn, tính liên tục và kết nối nối đất chính xác của hệ thống này lại quan trọng đối với hiệu suất điện môi của tủ điện và an toàn cho nhân viên không kém gì lớp cách điện chính. Đối với các kỹ sư thiết kế trạm biến áp, cán bộ an toàn điện và quản lý mua sắm chịu trách nhiệm lựa chọn và lắp đặt thiết bị đóng cắt SIS trong các ứng dụng trạm biến áp cao áp, tài liệu hướng dẫn này sẽ làm sáng tỏ năm quan niệm sai lầm nghiêm trọng nhất về công nghệ che chắn bề mặt với độ chính xác kỹ thuật mà các tài liệu hướng dẫn lựa chọn hiếm khi cung cấp.

Mục lục

• Công nghệ che chắn bề mặt thiết bị đóng cắt SIS là gì và nó điều khiển sự phân bố điện trường như thế nào?
• Năm quan niệm sai lầm quan trọng nhất trong kỹ thuật về hiệu suất bảo vệ bề mặt là gì?
• Làm thế nào để xác định chính xác các yêu cầu về lớp bảo vệ bề mặt trong thiết bị đóng cắt SIS cho các dự án trạm biến áp cao áp?
• Những lỗi lắp đặt và bảo trì nào làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của lớp bảo vệ bề mặt trong quá trình vận hành?

Công nghệ che chắn bề mặt thiết bị đóng cắt SIS là gì và nó điều khiển sự phân bố điện trường như thế nào?

Việc che chắn bề mặt trong thiết bị đóng cắt SIS là hệ thống các lớp dẫn điện hoặc bán dẫn được phủ lên bề mặt ngoài của các mô-đun được bọc bằng nhựa epoxy, thực hiện hai chức năng đồng thời và phụ thuộc lẫn nhau: nó kiểm soát sự phân bố điện trường bên trong lớp cách điện rắn để ngăn chặn sự tập trung ứng suất tại ranh giới giữa nhựa epoxy và không khí, và nó tạo ra một bề mặt ngoài được nối đất liên tục, loại bỏ điện áp kết hợp điện dung vốn sẽ xuất hiện trên bề mặt ngoài của mô-đun cách điện rắn không được bảo vệ khi ở điện áp cao.

Vấn đề về điện trường mà lớp chắn bề mặt giải quyết

Nếu không có lớp bảo vệ bề mặt, bề mặt ngoài của mô-đun cách điện bằng nhựa epoxy rắn ở điện áp 24 kV sẽ mang một điện áp bề mặt kết hợp điện dung, được xác định bởi bộ chia điện áp điện dung hình thành giữa dây dẫn cao áp và vỏ tủ thiết bị đóng cắt nối đất:

$U_{bề mặt} = U_{pha} × \frac{C_{dẫn-bề mặt}}{C_{dẫn-bề mặt} + C_{bề mặt-đất}}$

Đối với mô-đun epoxy có điện áp pha 24 kV (13,9 kV) và hình dạng tiêu chuẩn, điện áp bề mặt kết hợp điện dung này đạt mức 2–6 kV — đủ để gây ra điện giật nguy hiểm cho nhân viên chạm vào bề mặt bên ngoài và đủ để gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ tại các điểm gồ ghề trên bề mặt, nơi điện trường cục bộ vượt quá điện áp khởi phát phóng điện cục bộ của không khí tại bề mặt epoxy.

Kiến trúc hệ thống che chắn bề mặt

Hệ thống che chắn bề mặt của tủ điện SIS được triển khai theo hai cấu hình chính:

• Lớp phủ bán dẫn³ lá chắn: Lớp phủ epoxy hoặc silicone chứa carbon được phủ lên bề mặt ngoài của mô-đun được bọc kín — điện trở bề mặt 10³–10⁶ Ω/cm²; tạo ra sự kết nối điện dung liên tục với đất thông qua lớp bán dẫn; hiệu quả về chi phí cho các ứng dụng ở mức điện áp 12–24 kV
• Tấm chắn màn hình kim loại: Một lớp lá đồng hoặc nhôm liên tục hoặc lưới kim loại được nhúng vào hoặc dán lên bề mặt ngoài của mô-đun epoxy và được nối với thanh nối đất của tủ điện — đảm bảo nối đất không trở kháng cho bề mặt ngoài; yêu cầu bắt buộc đối với hệ thống điện áp 40,5 kV trở lên, trong trường hợp điện áp bề mặt do hiện tượng kết hợp điện dung trên lớp phủ bán dẫn vượt quá giới hạn điện áp chạm an toàn

Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống che chắn bề mặt

Tham số	Lớp phủ bán dẫn	Màn hình kim loại
Điện trở suất bề mặt	10³–10⁶ Ω/cm²	< 0,1 Ω/cm²
Kết nối với đất	Dung lượng (phân tán)	Trực tiếp (có bảo lãnh)
Điện áp tiếp xúc ở điện áp định mức	< 50 V AC (IEC 61140)	< 1 V AC
Khả năng tương thích với cấp điện áp	12–24 kV	12–40,5 kV
Độ nhạy cảm với thiệt hại	Mài mòn — bong tróc lớp phủ	Cơ khí — sự gián đoạn trên màn hình
Tuân thủ tiêu chuẩn IEC 62271-200	Đã được kiểm tra loại với lớp phủ còn nguyên vẹn	Đã qua kiểm định loại với màn hình dán liền

Tiêu chuẩn an toàn áp dụng

IEC 61140⁴ — Bảo vệ chống điện giật — quy định giới hạn điện áp tiếp xúc 50 V AC mà hệ thống che chắn bề mặt phải duy trì trên bề mặt ngoài của các mô-đun thiết bị đóng cắt SIS trong mọi điều kiện vận hành bình thường. Hệ thống che chắn bề mặt là biện pháp kiểm soát kỹ thuật đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61140 đối với thiết bị đóng cắt cách điện rắn — nếu thiếu hệ thống này, bề mặt ngoài của thiết bị đóng cắt SIS sẽ không an toàn khi chạm vào ở mức điện áp trung thế.

Năm quan niệm sai lầm quan trọng nhất trong kỹ thuật về hiệu suất bảo vệ bề mặt là gì?

Năm quan niệm sai lầm này thường xuất hiện trong các bản thiết kế dự án, quy trình lắp đặt và hồ sơ bảo trì của các dự án trạm biến áp trên khắp các khu vực địa lý — mỗi quan niệm đều dẫn đến một kiểu hỏng hóc cụ thể và có thể dự đoán trước, mà nếu hiểu đúng về công nghệ che chắn bề mặt thì đã có thể ngăn chặn được.

Quan niệm sai lầm 1 — “Lớp bảo vệ bề mặt chỉ là một lớp sơn phủ”

Quan niệm sai lầm phổ biến nhất là coi lớp che chắn bề mặt bán dẫn hoặc kim loại như một lớp phủ bảo vệ mang tính thẩm mỹ hoặc cơ học — tương tự như lớp sơn trên vỏ tủ thiết bị đóng cắt — thay vì coi đó là một bộ phận điện có chức năng, mà tính toàn vẹn của nó quan trọng không kém gì lớp cách điện chính.

Hậu quả là: Trong quá trình bảo trì định kỳ, nhân viên bảo trì tiến hành chà nhám, mài mòn hoặc sơn phủ lại bằng sơn không dẫn điện lên các vùng bị hư hỏng của lớp phủ bán dẫn — tạo ra các vùng không được che chắn trên bề mặt epoxy, nơi trường điện trở lại trạng thái phân bố không kiểm soát, và ứng suất trường cục bộ vượt quá phóng điện cục bộ⁵ điện áp khởi phát, và hiện tượng phóng điện cục bộ (PD) bắt đầu tại ranh giới miếng dán. Một miếng dán không được che chắn có diện tích 50 mm² trên bề mặt mô-đun SIS 24 kV tạo ra ứng suất điện trường cục bộ từ 4–8 kV/mm tại mép miếng dán — cao hơn nhiều so với ngưỡng khởi phát PD là 1–2 kV/mm đối với không khí trên bề mặt epoxy.

Quan niệm sai lầm thứ 2 — “Việc nối đất bảo vệ bề mặt là tùy chọn đối với các loại điện áp thấp”

Một số kỹ sư chỉ định sử dụng tủ điện SIS ở mức điện áp 12 kV mà không yêu cầu phải nối đất lớp bảo vệ bề mặt với thanh nối đất của tủ điện — với lý do rằng mức điện áp thấp hơn sẽ tạo ra điện áp bề mặt kết hợp điện dung thấp hơn, điều này “có lẽ đã đủ an toàn”.”

Hậu quả là: Tiêu chuẩn IEC 61140 không quy định mức miễn trừ theo cấp điện áp đối với giới hạn điện áp tiếp xúc — 50 V AC là giới hạn áp dụng cho mọi trường hợp, bất kể điện áp hệ thống là bao nhiêu. Một mô-đun SIS 12 kV có lớp phủ bán dẫn làm lá chắn không được nối đất sẽ mang điện áp bề mặt từ 0,8–2,5 kV trong điều kiện vận hành bình thường — gấp 16–50 lần giới hạn điện áp tiếp xúc theo tiêu chuẩn IEC 61140. Đánh giá “có lẽ đủ an toàn” không phải là một phép tính kỹ thuật; đó là một giả định loại bỏ chức năng an toàn chính cho nhân viên của hệ thống che chắn bề mặt.

Quan niệm sai lầm thứ 3 — “Màn chắn kim loại không liên tục vẫn đảm bảo khả năng che chắn đầy đủ”

Các kỹ sư thiết kế tủ điện SIS có lớp chắn kim loại ở mức điện áp 40,5 kV đôi khi chấp nhận sự gián đoạn tính liên tục của lớp chắn — tại các mối nối mô-đun, điểm đi cáp hoặc các vị trí bị hư hỏng cơ học — với lý do rằng lớp chắn này bao phủ “hầu hết” bề mặt và mang lại “hầu hết” lợi ích về khả năng che chắn.

Hậu quả là: Việc che chắn điện trường không tỷ lệ thuận với diện tích che phủ của lớp màn chắn — một khe hở 10 mm trên lớp màn chắn kim loại liên tục sẽ tập trung toàn bộ điện trường không được che chắn tại vị trí khe hở đó. Áp suất điện trường tại khe hở của màn chắn trong mô-đun SIS 40,5 kV đạt 15–25 kV/mm — đủ để gây ra phóng điện cục bộ trong không khí tại khe hở, làm mòn bề mặt epoxy và dẫn đến hỏng hóc do theo dõi trong vòng 500–2.000 giờ hoạt động.

Một trường hợp khách hàng: Một kỹ sư thiết kế trạm biến áp tại một nhà thầu EPC ở Giang Tô, Trung Quốc đã liên hệ với Bepto sau khi một tủ điện SIS 35 kV xuất hiện vết cháy điện rõ rệt trên bề mặt mô-đun thanh dẫn được bọc kín chỉ sau 8 tháng kể từ khi đưa vào vận hành. Kiểm tra sau sự cố đã xác định một khe hở liên tục của lớp chắn dài 15 mm tại điểm nối giữa hai đoạn thanh dẫn được bọc kín — khe hở này được tạo ra trong quá trình lắp đặt khi đội thi công đã bỏ qua việc dán băng dính liên tục lớp chắn tại điểm nối mô-đun. Kênh theo dõi đã lan rộng 35 mm từ mép khe hở về phía đầu nối cáp. Đội ngũ kỹ thuật của Bepto đã chỉ định quy trình nối đất màn chắn chính xác và cung cấp băng dính nối đất thay thế cùng keo dẫn điện để sửa chữa. Hệ thống sau khi sửa chữa đã hoạt động ổn định mà không tái phát sự cố trong 30 tháng.

Quan niệm sai lầm thứ 4 — “Việc bảo vệ bề mặt giúp loại bỏ nhu cầu kiểm tra phóng điện cục bộ”

Một số yêu cầu kỹ thuật trong hồ sơ mời thầu đối với thiết bị đóng cắt SIS đã bỏ qua thử nghiệm vận hành phát hiện phóng điện cục bộ với lý do hệ thống che chắn bề mặt “ngăn chặn hiện tượng phóng điện cục bộ” — điều này đã nhầm lẫn giữa chức năng che chắn bề mặt (kiểm soát sự phân bố trường điện từ bên ngoài) với chức năng cách điện chính (ngăn chặn hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong lớp đúc epoxy).

Hậu quả là: Lớp bảo vệ bề mặt kiểm soát trường điện tại ranh giới giữa epoxy và không khí — nó không ngăn chặn hiện tượng phóng điện cục bộ bên trong các lỗ rỗng, hiện tượng bong tróc lớp hoặc các tạp chất bên trong khối đúc epoxy. Phóng điện cục bộ bên trong (PD) trong thiết bị đóng cắt SIS không thể phát hiện bằng kiểm tra trực quan và không bị ngăn chặn bởi tính toàn vẹn của lớp bảo vệ bề mặt — việc phát hiện yêu cầu đo lường phóng điện cục bộ theo tiêu chuẩn IEC 60270 ở mức 1,5× U0. Việc bỏ qua thử nghiệm nghiệm thu phóng điện cục bộ dựa trên sự hiện diện của lớp bảo vệ bề mặt sẽ khiến các khuyết tật bên trong khối đúc không được phát hiện.

Quan niệm sai lầm thứ 5 — “Tất cả các hệ thống che chắn bề mặt thiết bị đóng cắt SIS đều giống nhau”

Các kỹ sư khi lựa chọn giữa các sản phẩm tủ điện SIS của các nhà sản xuất khác nhau đôi khi coi lớp bảo vệ bề mặt như một tính năng tiêu chuẩn — với giả định rằng bất kỳ sản phẩm nào được dán nhãn “SIS” và có “lớp bảo vệ bề mặt” đều mang lại khả năng kiểm soát điện trường và hiệu suất an toàn khi chạm vào tương đương nhau.

Hậu quả là: Thiết kế hệ thống che chắn bề mặt, thông số kỹ thuật vật liệu và việc xác minh thử nghiệm kiểu IEC có sự khác biệt đáng kể giữa các nhà sản xuất — một lớp phủ bán dẫn có điện trở suất bề mặt là 10⁷ Ω/vuông (giới hạn trên của phạm vi chấp nhận được) mang lại khả năng kiểm soát trường điện từ kém hơn đáng kể so với lớp phủ có điện trở suất 10³ Ω/vuông, và một lớp che chắn kim loại có mối nối không liên tục tại các điểm nối mô-đun mang lại mức độ bảo vệ kém hơn đáng kể so với lớp che chắn được nối liên tục. Nếu không yêu cầu nhà sản xuất cung cấp báo cáo thử nghiệm loại IEC 62271-200 bao gồm đo điện áp bề mặt khi hệ thống che chắn được lắp đặt, thông số kỹ thuật sẽ không thể xác minh rằng sản phẩm tuân thủ tiêu chuẩn điện áp tiếp xúc IEC 61140.

Làm thế nào để xác định chính xác các yêu cầu về lớp bảo vệ bề mặt trong thiết bị đóng cắt SIS cho các dự án trạm biến áp cao áp?

Bước 1: Xác định các yêu cầu về điện và an toàn

Xác định các thông số kỹ thuật về lớp bảo vệ bề mặt dựa trên các yêu cầu về điện và an toàn của dự án:

• Điện áp hệ thống: Xác định loại lớp chắn tối thiểu — lớp phủ bán dẫn được chấp nhận ở mức 12–24 kV; cần có lớp chắn kim loại ở mức 40,5 kV
• Giới hạn điện áp cảm ứng: Yêu cầu tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61140 — điện áp xoay chiều tối đa 50 V trên bất kỳ bề mặt bên ngoài nào có thể tiếp xúc được ở điện áp định mức
• Tần suất ra vào của nhân viên: Việc ra vào của nhân viên với tần suất cao (các tuyến kiểm tra hàng ngày nằm sát các mô-đun SIS đang hoạt động) đòi hỏi phải có lớp chắn bằng kim loại ở tất cả các cấp điện áp — kết nối đất có trở kháng thấp mang lại biên độ an toàn cao hơn so với lớp phủ bán dẫn

Bước 2: Xem xét các điều kiện môi trường tại trạm biến áp

• Trạm biến áp trong nhà có hệ thống điều hòa không khí: Lớp phủ bán dẫn có khả năng che chắn — nhiệt độ và độ ẩm ổn định giúp ngăn ngừa sự xuống cấp của lớp phủ
• Trạm biến áp ngoài trời hoặc trong môi trường không được kiểm soát: Yêu cầu sử dụng tấm chắn kim loại — Tia UV, chu kỳ nhiệt và độ ẩm làm suy giảm lớp phủ bán dẫn nhanh hơn so với tấm chắn kim loại
• Trạm biến áp có mức ô nhiễm cao (Loại SPS III/IV): Lớp chắn kim loại với các mối nối mô-đun được bịt kín — ngăn chặn ô nhiễm dẫn điện do hiện tượng cầu nối qua các khe hở của lớp chắn tại các điểm tiếp xúc giữa các mô-đun

Bước 3: So sánh các tiêu chuẩn và chứng nhận

Yêu cầu các thủ tục xác minh sau đây đối với mọi sản phẩm tủ điện SIS được gửi đến để đánh giá:

Yêu cầu về chứng nhận	Điều khoản kỹ thuật	Tài liệu xác minh
Thử nghiệm kiểu theo tiêu chuẩn IEC 62271-200	Thử nghiệm loại đầy đủ bao gồm đo điện áp bề mặt	Báo cáo thử nghiệm gốc — không phải bản tóm tắt chứng nhận
Tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61140 về điện áp tiếp xúc	Điện áp bề mặt ≤ 50 V AC ở điện áp định mức	Dữ liệu đo lường trong báo cáo thử nghiệm kiểu
Điện trở suất của lớp phủ bán dẫn	10³–10⁶ Ω/cm²	Giấy chứng nhận kết quả thử nghiệm vật liệu của nhà sản xuất
Độ liên tục của lưới kim loại	Không có sự gián đoạn tại các mối nối mô-đun	Biên bản kiểm tra nhà máy
Thử nghiệm phóng điện cục bộ	< 10 pC ở mức 1,5 lần U0	Báo cáo thử nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 60270

Các kịch bản ứng dụng con

• Trạm biến áp phân phối đô thị: Màn chắn kim loại SIS — tần suất ra vào của người dùng cao; yêu cầu diện tích lắp đặt nhỏ gọn; tính an toàn khi chạm vào là yếu tố bắt buộc đối với các công trình gần khu vực công cộng
• Trạm biến áp nhà máy công nghiệp: Lớp phủ bán dẫn SIS ở điện áp 12–24 kV — kiểm soát quyền truy cập; môi trường trong nhà ổn định; tối ưu hóa chi phí cho các hệ thống có số lượng tấm lớn
• Trạm thu năng lượng tái tạo: Màn chắn kim loại SIS ở điện áp 35 kV — lắp đặt ngoài trời hoặc bán ngoài trời; chu kỳ bảo trì dài; độ bền của màn chắn trong suốt vòng đời thiết bị 25 năm
• Trạm biến áp ở độ cao lớn (> 1.000 m): Lưới kim loại SIS — mật độ không khí giảm làm tăng nguy cơ phóng điện bề mặt tại các điểm gián đoạn lớp phủ; lưới kim loại loại bỏ hiện tượng phóng điện bề mặt do khe hở không khí

Những lỗi lắp đặt và bảo trì nào làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của lớp bảo vệ bề mặt trong quá trình vận hành?

Các bước lắp đặt và bảo trì

1. Kiểm tra tính toàn vẹn của lớp che chắn trước khi lắp đặt: Kiểm tra toàn bộ bề mặt của các mô-đun được bọc kín để phát hiện các hư hỏng lớp phủ hoặc các vết nứt trên lưới trước khi lắp đặt — loại bỏ bất kỳ mô-đun nào có vết mài mòn lớp phủ có thể nhìn thấy > 25 mm² hoặc khe hở trên lưới > 5 mm; ghi lại kết quả kiểm tra bằng hình ảnh
2. Việc dán màn hình tại các mối nối của mô-đun: Dán băng dính dẫn điện theo quy định của nhà sản xuất tại tất cả các điểm nối giữa các mô-đun — đảm bảo độ chồng lấn của băng dính ≥ 50 mm ở mỗi bên của điểm nối; đo điện trở tại điểm nối < 1 Ω bằng đồng hồ đo điện trở có độ chính xác cao trước khi lắp ráp bảng điều khiển
3. Kiểm tra kết nối với đất: Xác nhận rằng kết nối nối đất của lớp bảo vệ bề mặt với thanh nối đất của tủ điện được thực hiện bằng dây dẫn theo quy định của nhà sản xuất và được siết chặt với mô-men xoắn theo giá trị quy định — đo điện trở kết nối nối đất < 0,5 Ω; ghi chép vào biên bản nghiệm thu lắp đặt
4. Đo điện áp tiếp xúc trong quá trình vận hành thử: Dùng đồng hồ đo điện áp trở kháng cao để đo điện áp bề mặt trên tất cả các bề mặt có thể tiếp cận của mô-đun được bọc kín ở điện áp định mức — xác nhận giá trị < 50 V AC trên tất cả các bề mặt; bất kỳ bề mặt nào có điện áp vượt quá 50 V AC đều phải tiến hành kiểm tra ngay lập tức tính liên tục của lớp chắn và kết nối đất trước khi cho phép nhân viên tiếp cận

Những lỗi thường gặp cần khắc phục

• Lỗi 1 — Sửa chữa lớp phủ bán dẫn bị hư hỏng bằng sơn không dẫn điện hoặc chất trám epoxy: Bất kỳ vật liệu sửa chữa nào được sử dụng cho khu vực lớp phủ bị hư hỏng đều phải có điện trở suất bề mặt nằm trong khoảng quy định từ 10³ đến 10⁶ Ω/vuông — chỉ sử dụng hợp chất sửa chữa dẫn điện do nhà sản xuất cung cấp; việc sửa chữa bằng vật liệu không dẫn điện sẽ tạo ra một vùng vá không được che chắn, từ đó gây ra hiện tượng phóng điện phần tử (PD)
• Lỗi 2 — Không dán băng dính kết dính màn hình tại các mối nối mô-đun trong quá trình lắp đặt: Băng dính nối mô-đun không phải là phụ kiện tùy chọn — đây là yếu tố đảm bảo tính liên tục giúp ngăn ngừa sự cố do khoảng cách giữa các tấm chắn (PD); việc bỏ qua thành phần này là lỗi lắp đặt phổ biến nhất dẫn đến các sự cố theo dõi bề mặt ở thiết bị đóng cắt SIS trong giai đoạn đầu sử dụng
• Lỗi 3 — Thực hiện đo điện áp tiếp xúc bằng đồng hồ vạn năng tiêu chuẩn: Các đồng hồ vạn năng tiêu chuẩn có trở kháng đầu vào là 10 MΩ — không đủ để đo chính xác điện áp bề mặt kết hợp điện dung trên lớp phủ bán dẫn; hãy sử dụng đồng hồ đo điện áp tĩnh điện có trở kháng cao (trở kháng đầu vào > 1 GΩ) để đo điện áp tiếp xúc trên các mô-đun được bảo vệ bằng lớp phủ bán dẫn

Một trường hợp khách hàng khác: Một giám đốc mua sắm tại một đơn vị vận hành lưới điện khu vực ở Sơn Đông, Trung Quốc đã liên hệ với Bepto để đánh giá hai đề xuất cạnh tranh về tủ điện SIS cho dự án nâng cấp trạm biến áp phân phối đô thị 10 kV — cả hai sản phẩm đều được ghi là “SIS có lớp bảo vệ bề mặt” trong tài liệu tiếp thị của nhà sản xuất. Đánh giá của Bepto yêu cầu báo cáo thử nghiệm loại IEC 62271-200 cho cả hai sản phẩm và phát hiện rằng báo cáo của một nhà sản xuất bao gồm dữ liệu đo điện áp bề mặt xác nhận 38 V AC ở điện áp định mức — tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61140. Báo cáo của nhà sản xuất thứ hai không chứa dữ liệu đo điện áp bề mặt — thử nghiệm loại đã được thực hiện mà không kết nối đất cho lớp bảo vệ bề mặt, khiến hiệu suất an toàn khi chạm vào không được xác minh. Bepto đã khuyến nghị sản phẩm được chứng nhận; nhà điều hành lưới điện đã áp dụng yêu cầu đo điện áp bề mặt theo tiêu chuẩn IEC 61140 làm điều khoản bắt buộc trong quy định mua sắm cho tất cả các lần mua thiết bị đóng cắt SIS trong tương lai.

Kết luận

Công nghệ che chắn bề mặt trong thiết bị đóng cắt SIS không phải là một lớp phủ thụ động — mà là một hệ thống kiểm soát trường điện chủ động, trong đó tính toàn vẹn, tính liên tục và kết nối nối đất chính xác của hệ thống này quyết định cả độ tin cậy điện môi của lớp cách điện rắn lẫn độ an toàn khi tiếp xúc của thiết bị đóng cắt đối với mọi người làm việc tại trạm biến áp. Năm quan niệm sai lầm được đính chính trong hướng dẫn này — coi lớp che chắn chỉ là trang trí, bỏ qua việc nối đất ở các cấp điện áp thấp hơn, chấp nhận sự gián đoạn của lớp che chắn, thay thế kiểm tra PD bằng lớp che chắn và giả định rằng tất cả các hệ thống che chắn SIS đều tương đương — mỗi quan niệm đều gây ra các sự cố cụ thể, có thể phòng ngừa được, mà việc tuân thủ đúng các quy định kỹ thuật và quy trình lắp đặt sẽ loại bỏ được. Yêu cầu phải có báo cáo thử nghiệm kiểu theo tiêu chuẩn IEC 62271-200 kèm theo dữ liệu đo điện áp bề mặt để xác nhận sự tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61140, quy định phải sử dụng lớp che chắn bằng kim loại cho các ứng dụng 40,5 kV và các ứng dụng có tần suất tiếp cận cao, bắt buộc phải lắp đặt băng nối đất tại mọi điểm nối mô-đun, kiểm tra điện trở nối đất khi đưa vào vận hành, và đo điện áp tiếp xúc trên mọi bề mặt có thể tiếp cận trước khi cho phép nhân viên tiếp cận — bởi vì hệ thống che chắn bề mặt được quy định chính xác, lắp đặt đầy đủ và xác minh tại thời điểm vận hành chính thức là hệ thống mang lại hiệu suất an toàn cho trạm biến áp cao áp mà thiết bị đóng cắt SIS được thiết kế để cung cấp.

Câu hỏi thường gặp về công nghệ che chắn bề mặt thiết bị đóng cắt SIS

1. Hiểu rõ các đặc tính điện môi và cơ học của nhựa đúc được sử dụng trong các mô-đun SIS. ↩

2. Tìm hiểu cách các lớp chắn nối đất kiểm soát sự tập trung ứng suất điện tại ranh giới cách điện. ↩

3. Tìm hiểu các yêu cầu về điện trở để điều khiển trường hiệu quả trong các ứng dụng điện áp trung thế. ↩

4. Truy cập tiêu chuẩn an toàn quốc tế về phòng ngừa điện giật trong các hệ thống điện. ↩

5. Nghiên cứu các mức điện áp mà tại đó hiện tượng phá vỡ điện cục bộ bắt đầu xảy ra trong môi trường khí. ↩