Get Adobe Flash player
LIÊN KẾT WEBSITE

LƯỢT TRUY CẬP
 

533 đang trực tuyến

Sự cố Hồ quang điện – Mối nguy hiểm và biện pháp ngăn ngừa

Thứ ba, ngày 13 tháng 11 năm 2012 cập nhật lúc 15:53

Trong những năm gần đây, người ta bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến sự nguy hại của hồ quang điện đối với thiết bị điện và đặc biệt là những tai nạn đối với con người khi thiếu trang thiết bị đầy đủ để ngăn ngừa và bảo vệ.


1. Đặt vấn đề

Hồ quang điện là một dạng giải phóng năng lượng khi xảy ra sự cố ngắn mạch giữa pha - pha hoặc pha - đất dưới dạng nhiệt và ánh sáng mạnh. Nhiệt độ tại trung tâm có thể vượt quá 20.000oC làm bốc hơi dây dẫn và làm nóng chảy kim loại. Sự gia tăng nhiệt đột biến lan tỏa rất nhanh đối với các lớp không khí xung quanh gây ra áp lực cực lớn, hình thành vụ nổ nghiêm trọng làm phá hủy các thiết bị và gây tổn thương cho người xung quanh.


Sự cố gây hồ quang điện và những chấn thương cho con người đã xảy ra ngay từ thời kỳ đầu sử dụng điện. Song tại sao đến tận ngày nay người ta mới có những hành động nghiên cứu nghiêm túc về hồ quang điện và các cách bảo vệ chống lại nguy hại này?

Một yếu tố đó chính là sự bùng nổ của các con số: Điện năng tiêu thụ trên thế giới tăng xấp xỉ 10 lần trong vòng 10 năm qua (từ năm 1992-2001), đồng thời điện áp được nâng cao nhằm giảm tổn thất cộng với sự gia tăng đột biến các khu thương mại, công nghiệp sử dụng điện cao áp trực tiếp. Kết quả là những nhân viên vận hành ngày càng tiếp xúc với điện cao áp cao hơn và xảy ra tai nạn nhiều hơn bao giờ hết (có đến 80% sự cố điện gây ra bởi lỗi của con người – theo OSHA). Thật không may là số lượng nhân viên được đào tạo bài bản và có nhận thức đầy đủ về các mối nguy hiểm để thực hiện đúng thủ tục, đảm bảo an toàn khi làm việc là không nhiều. Theo Viện Quốc Gia về An Toàn và Sức Khỏe nghề nghiệp (The National Institute for Occupational Safety and Health - NIOSH) của Mỹ, trong khoảng từ năm 1992 đến năm 2001, có đến 44.363 chấn thương nặng liên quan đến điện trong đó có 17.101 ca bỏng do phóng điện hồ quang mà phần lớn là xảy ra với nhân viên tiếp xúc trực tiếp với điện (thường xảy ra trong quá trình thao tác đưa máy cắt vào, ra ở tủ hợp bộ). 

Hiện nay trong hệ thống điện nước ta nói chung và Công ty Lưới điện cao thế miền Bắc nói riêng, lưới trung áp và hạ áp mới chỉ được trang bị bảo vệ quá dòng phạm vi từ biến dòng điện trở ra ngoài đường dây, còn phần từ biến dòng điện đến máy cắt và cả thanh cái lại nằm ngoài vùng bảo vệ của ngăn lộ đó, nếu có sự cố trong “vùng chết” này thì bảo vệ ngăn lộ này sẽ không tác động, khi đó phải trông chờ vào bảo vệ cấp trên (upstream) tác động. Tuy nhiên để đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ, thời gian tác động của bảo vệ cấp trên thường trễ hơn 500ms, khi đó hồ quang điện đã phát triển rộng và gây hậu quả nghiêm trọng rồi.


Nổ MC 473 trạm 110kV Điện Biên

                             Nổ MC 432 trạm 110kV Núi 1    

2. Hệ thống bảo vệ sự cố hồ quang điện.

Như trình bày ở trên: Sự cố hồ quang điện ngay lập tức giải phóng một lượng lớn năng lượng dưới dạng quang năng và nhiệt năng. Độ sáng của hồ quang điện gấp hàng nghìn lần độ sáng của môi trường xung quanh. Rơ le bảo vệ chống hồ quang điện lợi dụng hiện tượng này để đạt được thời gian xử lý nhanh hơn rơ le bảo vệ thông thường bằng cách sử dụng các bộ cảm biến quang học, nhận biết sự gia tăng đột ngột về cường độ ánh sáng của sự cố gây phóng điện hồ quang. Đồng thời để tăng độ tin cậy, Rơ le theo dõi cả dòng sự cố bằng hệ thống mạch dòng lấy từ máy biến dòng điện của ngay ngăn lộ đó (hoạt động như chức năng phát hiện sự cố - fault detector). Khi đồng thời phát hiện ra sự gia tăng lớn về ánh sáng và biến thiên dòng điện, ngay lập tức rơ le bảo vệ chống hồ quang điện có thể đưa ra lệnh cắt ngay sau thời điểm hình thành dòng hồ quang 2,5ms (chỉ bằng 1/10 thời gian tác động của các bảo vệ cắt nhanh thông thường).

Rơ le bảo vệ chống hồ quang điện được thiết kế riêng với mục đích phát hiện và ngăn chặn những vụ cháy nổ nghiêm trọng, đặc biệt là sự cố hồ quang điện. Chúng hoạt động độc lập và không cần bất cứ sự phối hợp nào với hệ thống bảo vệ hiện có.

Hệ thống bảo vệ chống phóng điện hồ quang bằng quang học được đưa vào sử dụng vào những năm đầu của thập kỷ 90, khi đó thiết bị bảo vệ ban đầu chỉ sử dụng kết nối point-to-point với khoảng cách ngắn giữa một vài cảm biến ánh sáng (lens sensor) với một bộ xử lý trung gian, các bộ xử lý trung gian lại được nối với bộ xử lý trung tâm (central unit), tất cả các kết nối thực hiện bằng cáp quang. Đến năm 1999, công nghệ cáp cảm ứng ánh sáng (optical fiber sensor technology) được giới thiệu. Cáp cảm ứng quang được làm bằng nhựa, lõi bằng chất liệu gương, kính và độ dài có thể lên đến 60m. Chúng được quấn tại những nơi có nguy cơ cao xảy ra phóng điện hồ quang. Bất cứ khi nào cáp cảm ứng được ánh sáng mạnh của hồ quang điện, chúng được "chụp lại" và truyền đến rơ le xử lý mà không cần lắp đặt bất cứ thiết bị điện rườm rà nào. Hệ thống không nhất thiết phải nối khép kín, tuy nhiên nếu được nối thành vòng kín (looped), hệ thống có thể tự giám sát bằng cách gửi đi xung test chạy từ điểm đầu đến cuối. Nếu tín hiệu xung test bị ngắt quãng, rơ le sẽ báo hệ thống hư hỏng (Internal Relay Fail - IRF).


           Cáp cảm ứng quang được gắn tại những nơi có khả năng gây sự cố cao


 Hệ thống bảo vệ đơn giản nhất bao gồm 01 vòng cáp cảm quang kết nối với 01 rơ le làm bộ xử lý trung tâm. Đối với hệ thống phức tạp, nhiều phần tử cần bảo vệ hơn, ta dùng hệ thống nhiều vòng lặp, chia thành các vùng nhỏ để bảo vệ làm nhiều lớp. Khi đó ta cần đặt thêm các module mở rộng (Ext Unit) như các vệ tinh xung quanh bộ xử lý trung tâm, các EU và CU đều có khả năng cắt nhanh (High Speed Open – HSO) khi phát hiện sự cố.


              Một lớp bảo vệ         

 

         Nhiều lớp bảo vệ

 Một đặc điểm thú vị nữa ở rơ le bảo vệ chống hồ quang điện, đó là có cả 2 chế độ làm việc: tự động (auto) và thủ công (manual). Khi làm việc ở chế độ tự động, rơ le sẽ tự tính toán, hiệu chỉnh cảm ứng ánh sáng, phân biệt giữa cường độ ánh sáng của sự cố với ánh sáng của môi trường tự nhiên (khi ta mở cửa tủ). Tuy nhiên, chế độ thủ công sẽ thích hợp hơn với một số trường hợp phóng điện hồ quang cấp thấp như ở một số tủ hợp bộ cũ, điện áp thấp.

Một đặc điểm thú vị nữa ở rơ le bảo vệ chống hồ quang điện, đó là có cả 2 chế độ làm việc: Tự động (auto) và thủ công (manual). Khi làm việc ở chế độ tự động, rơ le sẽ tự tính toán, hiệu chỉnh cảm ứng ánh sáng, phân biệt giữa cường độ ánh sáng của sự cố với ánh sáng của môi trường tự nhiên (khi ta mở cửa tủ). Tuy nhiên, chế độ thủ công sẽ thích hợp hơn với một số trường hợp phóng điện hồ quang cấp thấp như ở một số tủ hợp bộ cũ, điện áp thấp.


Hiện nay đã có rất nhiều hãng cho ra mắt các thiết bị rơ le bảo vệ như: Vamp (Vamp 120, 121); LittleFuse (PGR-8800); I-Gard (Falcon, Sentri); SEL (Sel-751A); ABB (REA-101) ....


Hệ thống và rơ le bảo vệ chống hồ quang điện của ABB


  Hệ thống và rơ le bảo vệ chống hồ quang điện của SEL     

3. Kết luận

Sự cố hồ quang điện gây nên những hậu quả nghiêm trọng cho thiết bị và thậm chí cả con người. Chìa khóa của việc ngăn ngừa và làm giảm thiểu tác hại do sự cố phóng điện hồ quang gây nên đó là cô lập nhanh chóng điểm sự cố ra khỏi hệ thống. Với thời gian tác động chỉ 2,5ms, hệ thống rơ le bảo vệ chống phóng điện hồ quang được xem như là phương thức tốt nhất với chi phí rẻ nhất và đạt hiệu quả cao nhất. Đã có 3.500 hệ thống rơ le bảo vệ chống sự cố hồ quang điện được lắp đặt trên 36 quốc gia trong vòng 6 năm gần đây đã chứng tỏ được ưu việt của công nghệ này. Thiết nghĩ có thể nghiên cứu và bổ sung thêm bảo vệ chống hồ quang điện này vào hệ thống lưới trung và hạ áp của chúng ta. 

                                                                            Nguyễn Gia Dũng P4 - NGC

 

 

 

 

 

 

 

Điểm trung bình: 3/5 (2 đánh giá)
Xem bài viết theo ngày:   Xem bài viết theo ngày

Phản hồi

Bài viết này vẫn chưa có phản hồi.

Viết phản hồi

Gõ tiếng Việt Tắt Telex Vni
Họ tên:
Email:
Số điện thoại:
Tiêu đề:
Tệp đính kèm:
  Bạn chỉ được phép đính kèm các định dạng tệp: doc, zip, rar, xls, docx, xlsx, ppt, pptx, 7z, txt. Dung lượng tệp không được vượt quá 200KB
Nội dung:
Mã an toàn:
Mã an toàn
Nhập mã an toàn:
 
Đang tải ...

Trang tin điện tử: http://www.ngc.pro.vn, http://www.ngc.com.vn
Cơ quan chủ quản: Tổng công ty Điện lực miền Bắc
Giấy phép số:  110/GP-TTĐT.   Ngày cấp: 04/03/2011.
Trưởng ban biên tập: Lê Minh Tuấn - Giám đốc Công ty.
Địa chỉ mail ban biên tập: banbientapctb@gmail.com
Địa chỉ: Số 2 -  Khu VP 1 - BĐ Linh Đàm - P. Hoàng Liệt - Q. Hoàng Mai - TP Hà Nội.
Điện thoại: 042 2137 664. Fax: 043 7170 418