Vào ngày 14 tháng 10, vỏ composite với thiết bị chống sét oxit kim loại có khe hở nối tiếp cho các đường dây truyền tải ± 1100 kV do Công ty TNHH Điện lực Nhà nước An Huy và Viện Nghiên cứu Điện lưới Nhà nước Vũ Hán Nanrui đồng phát triển đã được lắp đặt trên 3-tháp sắt nền ở đoạn An Huy của Đường Jiquan. Công tác lắp đặt và chạy thử đã hoàn thành và chính thức đi vào hoạt động.
Tóm tắt quy luật hoạt động của sét và đánh giá nguy cơ thiệt hại do sét
Vào cuối năm 2018, đường dây truyền tải điện UHV ± 1100 kV Jiquan từ Trạm chuyển đổi Zhundong (Changji) ở Tân Cương và kết thúc tại Trạm chuyển đổi Xuancheng (Guquan) ở An Huy đã được đưa vào vận hành. Tuyến đi qua 6 tỉnh gồm Tân Cương, Cam Túc và An Huy, với tổng chiều dài 3.304,7 km.
"Xét tầm quan trọng của Đường dây Jiquan, trước khi đưa vào hoạt động, chúng tôi đã nghiên cứu các biện pháp chống sét của đường dây dưới sự tổ chức của Cục Thiết bị Lưới điện Nhà nước." Wei Min, Giám đốc Bộ phận Truyền tải của Cục Thiết bị Điện An Huy thuộc Lưới điện Nhà nước, giới thiệu: "Ngoài việc thực hiện các biện pháp chống sét như giảm điện trở nối đất của tháp, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu và phát triển Thiết bị chống sét 1100 kV. Do thiết bị được sử dụng trong các đường dây truyền tải có cấp điện áp cao nhất thế giới nên không có tài liệu tham khảo cho công việc chống sét liên quan và công việc nghiên cứu gặp rất nhiều khó khăn."
Vào tháng 1 năm 2019, Viện Nghiên cứu Điện lực An Huy đã hợp tác với Công ty TNHH Vũ Hán NARI, Công ty TNHH Viện Nghiên cứu Internet Năng lượng Toàn cầu, Đại học Thanh Hoa, v.v., để thành lập một nhóm dự án, bắt đầu từ các đặc tính chống sét của ± Đường dây truyền tải 1100 kV, nghiên cứu phát triển và ứng dụng bộ chống sét, nghiên cứu phát triển và ứng dụng bộ chống sét. Bắt đầu với việc phát triển và ứng dụng các thiết bị và nền tảng giám sát trực tuyến thông minh để thực hiện nghiên cứu chống sét.
"Thiết bị chống sét có thể bảo vệ thiết bị trên đường dây truyền tải khỏi tình trạng quá điện áp do sét đánh. Trong bước đầu tiên, chúng tôi đã phân tích thống kê hoạt động của sét tại các khu vực dọc theo Đường dây Jiquan ± 1100 kV, tóm tắt quy luật hoạt động của sét, đồng thời tiến hành đánh giá nguy cơ và rủi ro do sét trên toàn bộ dòng." Lưu Tinh nói.
Nhóm dự án đã đếm loại tháp, khoảng cách bánh răng, chiều cao tháp của tháp cơ sở 6079 dọc theo Đường Jiquan, cũng như địa hình, loại khí hậu và độ cao của khu vực đặt tháp. Các thông số về sét như mật độ sét đánh đất và biên độ dòng sét của từng tháp đế; xét ảnh hưởng của điện áp vận hành ± 1100 kV, phân tích điện áp định mức của bộ chống sét, điện áp dư xung sét và các thông số khác của bộ chống sét; nghiên cứu quá trình quá độ của chống sét từ trạng thái ổn định này sang trạng thái ổn định khác dưới các vị trí lắp đặt khác nhau, biên độ dòng sét khác nhau và các quá điện áp điển hình khác nhau.
Thông qua một loạt nghiên cứu, nhóm dự án đã nắm bắt chính xác quy luật phân bố nguy cơ sét và tác động của sét dọc theo Đường dây Jiquan ± 1100 kV, và cuối cùng xác nhận rằng các cột có nguy cơ sét cao hơn chủ yếu tập trung ở khu vực An Huy, khu vực Hà Nam và phần Thiểm Tây. Có 3 tháp sắt ở thành phố Vu Hồ, tỉnh An Huy nằm ở đoạn có mật độ sét đánh đất lớn nhất trên toàn tuyến và nguy cơ sét đánh của 2 tháp sắt đạt mức D cao nhất.
"Loại D có nghĩa là mật độ sét đánh trên mặt đất lớn hơn 7,98 lần/(km vuông · năm) và hoạt động sét là mạnh nhất." Liu Jing cho biết: "Chỉ bằng cách áp dụng một hệ thống chống sét đáng tin cậy và lắp đặt các thiết bị chống sét với hiệu suất tuyệt vời, chúng ta mới có thể giảm nguy cơ thiệt hại do sét trên đường dây và đảm bảo lưới điện vận hành an toàn và ổn định."
Khắc phục từng sự cố và phát triển thành công chống sét đường dây ±1100 kV
Vào tháng 1 năm 2020, dựa trên kết quả đánh giá rủi ro và nguy cơ sét đánh của toàn bộ đường dây ± 1100 kV Jiquan, nhóm dự án đã bắt đầu phát triển một lớp vỏ composite với thiết bị chống sét oxit kim loại có khe hở nối tiếp cho các đường dây ± 1100 kV.
Không tính đến sự khác biệt về không gian và thời gian của hoạt động sét, khi các dây dẫn dương và âm của đường dây truyền tải HVDC bị sét đánh, sẽ có hiện tượng một cực bị xói mòn nhiều hơn cực kia, đó là hiệu ứng phân cực điện áp của đường dây truyền tải HVDC. Hiệu ứng phân cực điện áp sẽ làm cho tốc độ chớp của dây dẫn dương duy trì ở mức cao, dẫn đến lỗi chuyển mạch đơn lẻ hoặc lỗi chuyển mạch liên tục của đường truyền. Đây là vấn đề đầu tiên mà nhóm dự án cần giải quyết trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Nhóm dự án đã tiến hành nghiên cứu hệ thống truyền tải HVDC và đề xuất các biện pháp như điều chỉnh bộ điều chế đồng bộ, điều chỉnh góc tắt của bộ điều khiển góc tắt cố định theo đặc tính sự cố, giảm góc kích hoạt của bộ chuyển đổi phía biến tần để triệt tiêu lỗi chuyển mạch.
Thành phần quan trọng nhất bên trong bộ chống sét là tấm điện trở. Đường dây truyền tải ±1100 kV có yêu cầu cao hơn về các thông số như điện áp định mức của bộ chống sét, điện áp chuẩn DC, điện áp dư xung sét của bộ chống sét so với đường dây truyền tải ±800 kV. Do đó, bộ chống sét lắp đặt trên đường dây truyền tải ±1100 kV cần tấm điện trở oxit kẽm có công suất lớn hơn, điện áp dư thấp hơn và ổn định tác động mạnh hơn. Nhóm dự án đã lặp lại các thử nghiệm để điều chỉnh trọng lượng riêng của oxit kẽm và các chất phụ gia khác trong tấm điện trở, và cuối cùng đã phát triển một tấm điện trở với các đặc điểm của công suất lớn, kích thước nhỏ và điện áp dư thấp. "Chiều cao của điện trở này thấp hơn 4,4% so với điện trở chống sét ± 800 kV, công suất lớn hơn 11,3% và tỷ lệ điện áp dư cũng thấp hơn nhiều so với điện trở chống sét ± 800 kV." Liu Jing cho biết .
Đường dây ± 1100 kV Jiquan hầu hết nằm ở khu vực đồi núi và dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm. Khi nhóm dự án phát triển áo khoác tổng hợp cao su silicon của thiết bị chống sét, công thức của cao su silicon và các chất phụ gia đã được cải thiện để đảm bảo rằng các điện trở bên trong của thiết bị chống sét đã được đặt trong tự nhiên trong một thời gian dài không bị ẩm và không xấu đi.
Vào tháng 1 năm 2021, thiết bị chống sét oxit kim loại vỏ composite sản xuất trong nước đầu tiên có khe hở nối tiếp cho đường dây truyền tải điện áp ± 1100 kV đã được tung ra khỏi dây chuyền sản xuất ở Vũ Hán và đã vượt qua thử nghiệm.
Vào tháng 8 năm nay, Cục Thiết bị Lưới điện Nhà nước đã tổ chức cho các chuyên gia xem xét kế hoạch chạy thực tế của người chống sét. Các chuyên gia đồng ý rằng cơ thể chống sét có hiệu suất tuyệt vời, có thể hoạt động nhanh chóng trong điều kiện quá điện áp sét, giải phóng năng lượng sét và ngăn không cho khe hở không khí giữa dây và tháp hoặc chuỗi cách điện bị phá vỡ. Nó có hiệu suất chống sét tốt cho đường dây truyền tải ± 1100 kV và có thể được kết nối với mạng để chạy thực tế.
Lựa chọn phương án lắp đặt tối ưu, vận hành thử lưới chống sét treo
Sau 10 ngày làm việc chăm chỉ của hơn 20 công nhân xây dựng, vào ngày 14 tháng 10 năm nay, một lớp vỏ composite với thiết bị chống sét oxit kim loại có khe hở nối tiếp cho đường dây truyền tải ± 1100 kV đã được lắp đặt trên 3-tháp sắt ở khu vực An Huy của Đường dây Jiquan ± 1100 kV.
Trụ chống sét cao 11 mét và nặng khoảng 1 tấn. Để lắp đặt chắc chắn trên giá đỡ tháp cách mặt đất hơn 40 mét, cần xem xét áp lực gió bên mà nó phải chịu để đảm bảo độ ổn định sau khi lắp đặt. Ngoài ra, người thi công phải kiểm soát chính xác khoảng cách khe hở không khí giữa dây chống sét và dây điện là 2450 mm, sai số chỉ cho phép ±50 mm.
Trước khi lắp đặt, nhóm dự án, nhà sản xuất và nhân viên thi công đã nhiều lần thảo luận và đề xuất ba giải pháp lắp đặt, đó là dựng tháp chống sét, lắp đặt treo, lắp đặt giá đỡ và sử dụng dây cách điện composite để gia cố.
"Phương án thứ nhất tốn kém, phương án thứ hai cần tăng cường kết cấu tháp sắt, trong quá trình lắp đặt cần luồn dây điện, rất khó thi công." Liu Jing giới thiệu, "Trong phương án thứ ba, giá đỡ được kết nối với vật liệu chính của tháp sắt, và tháp sắt có lực nhỏ và độ an toàn cao, không cần luồn dây để lắp đặt, và việc xây dựng khó khăn; vị trí lắp đặt thấp, bốc dỡ và bảo trì thuận tiện." Cuối cùng, kế hoạch cài đặt thứ ba đã được các chuyên gia chấp thuận.
Để theo dõi trạng thái hoạt động của thiết bị chống sét và xác minh hiệu quả ứng dụng của thiết bị chống sét, nhóm dự án cũng đã phát triển một thiết bị giám sát trực tuyến thông minh để gỡ lỗi và truy cập thiết bị trong khi lắp đặt thiết bị chống sét. Trong tương lai, các chuyên gia của Viện Nghiên cứu Điện lực An Huy sẽ sử dụng thiết bị này để giám sát trạng thái hoạt động của bộ chống sét, thu thập các thông tin như thời gian hoạt động của bộ chống sét, số lần sét đánh, thông số dòng sét và dạng sóng trong quá trình sét đánh. của đường dây, tích lũy dữ liệu hoạt động của thiết bị chống sét và cung cấp hỗ trợ dữ liệu cho phân tích tiếp theo về hiệu quả hoạt động của thiết bị chống sét.