Nghiên cứu phương pháp chuẩn đoán và xác định điểm sự cố cáp lực ngầm trong lưới điện trung thế

Viện năng lợng






M số: I 174





Đề tài nckh

Nghiên cứu PHƯƠNG PHáP CHẩN ĐOáN
Và XáC ĐịNH ĐIểM Sự Cố CáP LựC
NGầM TRONG LƯới trung thế

8768





Hà Nội 2010

Bộ công thơng
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NĂNG LƯỢNG


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NĂM 2010


BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN VÀ XÁC
ĐỊNH ĐIỂM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM TRONG LƯỚI
TRUNG THẾ


MÃ SỐ : I 174

Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài





ThS. Lê Công Doanh




Hà Nội – 2010
Tham gia thực hiện đề tài:
Số
TT
Chức danh khoa học, học
vị, họ và tên
Tổ chức công tác Chữ ký
1 ThS. Lê Công Doanh Phòng KTĐ Cao áp- VNL
2 Vũ Thanh Hải Phòng KTĐ Cao áp- VNL
3 Phạm Hùng Phòng KTĐ Cao áp- VNL

4 Trần Việt Sơn Phòng KTĐ Cao áp- VNL
5 Các nghiên cứu viên khác Phòng KTĐ Cao áp- VNL






1
MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU
4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁP LỰC NGẦM TRUNG ÁP TẠI
VIỆT NAM VÀ CÁC CƠ CHẾ GÂY LÃO HOÁ CÁCH ĐIỆN

6
1.1 Giới thiệu chung
6
1.2 Các cơ chế lão hoá đối với cách điện cáp ngầm
9
1.3 Một vài cơ chế gây hư hỏng cáp lực
14
1.4 Hiện trạng cáp ngầm trung áp tại Việt Nam
15
1.5 Sử dụng công nghệ mới để nâng cao tuổi thọ cáp ngầm trung áp
21

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỂ CHẨN
ĐOÁN CHỚM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM


25
2.1 Đánh giá chung về các phương pháp giám sát sự cố cáp ngầm
online – offline
25
2.2 Kỹ thuật chẩn đoán cách điện với cáp lực trung áp
28
2.3 Phương pháp chẩn đoán off-line tần số 50/60Hz
34
2.4 Giám sát phóng điện cục bộ online ở cáp ngầm trung áp
37

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
ĐIỂM SỰ CỐ CÁP LỰC NGẦM


52
3.1 Các phương pháp xác định điểm sự cố cáp lực ngầm
52
3.2 Sơ đồ phối hợp các phương pháp và thiết bị
68
3.3 Ứng dụng phương pháp cảm ứng trong dò tìm sự cố cáp ngầm 71

CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ VÀ KHUYẾN NGHỊ ĐỐI VỚI VIỆC ÁP

75

2
DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TRONG THỰC TẾ
4.1 Các yếu tố liên quan đến lựa chọn thiết bị
75
4.2 Đánh giá về sự lựa chọn phương pháp và thiết bị
77

KẾT LUẬN

82
PHỤ LỤC
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
99

3
Những chữ viết tắt

AC: Dòng xoay chiều Alternating Current
DC: Dòng một chiều Direct Current
DWT: Biến đổi sóng tách biệt Discrete Wavelet Transform
DSTA: 02 lớp băng thép bảo vệ. Double Steel Tape Armour.
EPR: Cách điện cao su ethylene Ethylene Propylene Rubber
ET: Cây điện Electrical Treesp
FTA: Phân tích sự cố hình cây Failure Tree Analysis
MV: Điện trung áp Medium Voltage
HFCT: Máy biến dòng tần số cao High Frequency Current Transformers
IR: Thiết bị đo điện trở cách điện Insulation Resistance
PVC: Lớp cách điện. Polyvinylclorua.
PE/TDR: Pulse echo/Time domain reflectometry

PILC: Cách điện giấy bọc chì Paper Insulated Lead Covered
PD: Phóng điện cục bộ Partial Discharge
RF: Tần số radio Radio frequency
TDR: Phản xạ kế miền thời gian Time domain reflectometry
VLF: Tần số rất thấp Very low frequency
WT: Biến đổi sóng Wavelet Transform
XLPE: Cách điện liên kết ngang Cross linked polyethylene insulated





4
MỞ ĐẦU
Trong hệ thống lưới điện Việt nam nói chung và lưới điện một số thành phố
lớn như Hà nội hay TP.HCM nói riêng, hiện nay phần cáp ngầm trung áp
chiếm một tỷ lệ đáng kể. Với các yêu cầu về mặt mỹ quan đô thị, mức độ tin
cậy vận hành cao và giảm khoảng cách an toàn trong vận hành, do vậy xu
hướng ngầm hoá vẫn đang tiếp tục đượ
c thực hiện. Đi cùng với việc ngầm
hoá hệ thống cáp trung áp gồm có các phương pháp và thiết bị kèm theo để
kiểm tra, giám sát và tìm kiếm chỗ hư hỏng. Hiện tại trong việc giám sát hệ
thống cáp có rất nhiều phương pháp nhưng nổi trội vẫn là phương pháp
phóng điện cục bộ (PD) giám sát on-line và off-line, ngoài ra còn có phương
pháp phản xạ kế miền thời gian TDR dùng để thu thập số liệu và phân tích
các hình ảnh từ
đó đưa ra các nhận xét chính xác về chớm hư hỏng cáp
ngầm. Hơn nữa trong quá trình vận hành đối với cáp ngầm theo thống kê từ
các đơn vị điện lực thường hay xảy ra sự cố phần lớn do đào bới, máy móc
thiết bị va chạm, các hộp đầu nối không đảm bảo… xảy ra trên tuyến cáp.

Việc khó khăn là làm thế nào để tìm ra được điểm sự cố
đó với chi phí nhân
công, thời gian, máy móc là nhỏ nhất ?! Trong đề tài này sẽ thực hiện việc
đánh giá kết quả đối với từng phương pháp và thiết bị chuyên dụng, đồng
thời đưa ra các khuyến nghị cần thiết trong việc vận dụng hiệu quả phương
pháp và thiết bị dò tìm.
Nội dung nghiên cứu bao gồm các phần sau:
∋ Tổng quan tình hình sự cố cáp lực ngầm trung thế (phân phối) trong lưới
điện Việt Nam, điển hình với đơn vị Điện lực (Hà nội, TP.HCM)

5
∋ Nghiên cứu phương pháp chẩn đoán và xác định điểm sự cố cáp ngầm
trong lưới trung thế ứng dụng ở Việt Nam
° Phương pháp chẩn đoán
° Phương pháp cầu
° PP. Xung phản xạ
° PP. Âm tần
° PP. Điện từ
∋ Phân tích đánh giá và khuyến nghị đối với việc áp dụng các phương pháp
trong thực tế

6
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁP LỰC NGẦM TRUNG ÁP TẠI
VIỆT NAM VÀ CÁC CƠ CHẾ GÂY LÃO HOÁ CÁCH ĐIỆN

1.1 Giới thiệu chung
Sự nghiên cứu về những hư hỏng và phát triển các phương pháp xác định, dò
tìm sự cố chính xác của cáp ngầm đang được thử thách ở quá khứ và hiện tại
với các đề tài nghiên cứu. Dò tìm sự cố đưa ra quyết định về một hư hỏng
hiện tạ
i, ở đó bao gồm cả việc xác định về mặt vật lý có thể xảy ra. Những
kỹ thuật dò tìm hư hỏng tại chỗ và các phương pháp xác định sự cố chính
xác đã được phát triển đối với hệ thống phân phối trên không. Tuy nhiên,
công nghệ xác định và dò tìm hư hỏng đối với hệ thống cáp ngầm vẫn đang
trong giai đoạn phát triển. Đặc biệt, những sự c
ố mới chớm đã hình thành
một phạm trù con của hư hỏng đối với hệ thống cáp lực và được bàn luận
nhiều ở những nghiên cứu gần đây. Những hư hỏng này bao gồm xử lý lão
hoá cách điện từ sự khởi đầu đến kết thúc trước khi dẫn đến hư hỏng nặng
nề. Từ một hình ảnh ở diện rộng, nhữ
ng sự cố mới chớm xem như là những
dạng không bình thường liên quan tới một vài dạng đã được liệt kê và nhận
biết đối với dấu hiệu hư hỏng về cáp lực. Về lịch sử, sự phát triển của hệ

thống xác định và dò tìm chớm sự cố đang được tiếp tục nghiên cứu và quay
trở lại tới trước những thập niên 90. Chương này s
ẽ xem xét và đánh giá về
sự tồn tại các kỹ thuật xác định và dò tìm chớm sự cố đối với cáp lực ngầm,
và làm cơ sở cho việc hình thành các vấn đề về dò tìm chớm sự cố sau này.
1.1.1 Phân tích bằng hình ảnh đối với cáp ngầm
Đối với hệ thống phân phối sơ cấp, cáp được thiết kế với các thành phần
chính là dây dẫn, vỏ bọc dây dẫn, cách điện, vỏ
bọc cách điện, trung tính

7
đồng trục và vỏ bọc ngoài. Dây dẫn có thể là nhôm hoặc đồng ở thể đặc hoặc
dạng sợi. Lựa chọn dây dẫn tuỳ thuộc vào các đặc tính vật lý, cường độ
dòng, điện áp, độ uốn dẻo, hình dạng và kể cả về mặt kinh tế, tuy nhiên về
mặt tin cậy làm việc được đề xuất sử dụng với các loại dây dẫn đặc hoặc
dạ
ng sợi điền đầy. Vỏ bọc dây dẫn và cách điện hỗ trợ nhau tạo nên một bề
mặt hình trụ đối với cách điện của cáp, và hình thành sự phân bố đều với các
ứng suất điện. Vỏ bọc dây dẫn được đùn ép một lớp vật liệu bán dẫn, để
ngăn ngừa ứng suất điện vượt quá trong các lỗ hổng gi
ữa dây dẫn và cách
điện. Cách điện có thể là các vật liệu khác nhau như EPR, XLPE, giấy, và
TRPE, độ dày của chúng là một hàm số tỷ lệ thuận với điện áp với mức điện
áp càng cao thì cách điện càng dày. Dây dẫn trung tính đồng trục với thành
phần kim loại có nhiệm vụ như một dây dẫn cho dòng điện trung tính trở về.

A: Ruột dẫn B: Màng chắn lõi C: Lớp cách điện chính
D: Màng chắn cách điện E: Dây trung tính F: Lớp vỏ bảo vệ
Hình 1.1: Hình dạng đặc trưng với cáp ngầm một pha

8

Hình 1.2: Cáp ngầm trung áp 3 lõi ruột dẫn, có giáp bằng thép bảo vệ DSTA
- 12/20(24)kV

Hình 1.3: Cáp ngầm trung áp 3 lõi ruột dẫn, có giáp sợi thép bảo vệ SWA -
12/20(24)kV

Hình 1.4: Cáp ngầm trung áp 3 lõi ruột dẫn, cách điện XLPE, có màn chắm
kim loại băng đồng, vỏ bọc PVC - 12/20(24)kV

9
1.1.2 Các dạng hư hỏng có thể gặp ở cáp ngầm
(1) Chạm đất một pha: Hỏng cách điện của một pha với vỏ hoặc màn
chắn kim loại.
(2) Ngắn mạch nhiều pha: Hỏng cách điện giữa hai hoặc hơn hai pha có
chạm đất hoặc không chạm đất (cách điện của mỗi pha với vỏ hoặc
màn chắn kim loại hỏng hay không hỏ
ng).
(3) Đứt lõi dẫn dòng: Của một hoặc nhiều pha có chạm đất hoặc không
chạm đất (cách điện của mỗi pha với vỏ hoặc màn chắn kim loại
hỏng hay không hỏng).
(4) Ngắn mạch chập chờn: Điện trở cách điện của một hoặc nhiều pha so
với vỏ, màn chắn hoặc với nhau có trị số không ổn định.
(5)
Dạng hư hỏng phức tạp: Là tổ hợp của các dạng hư hỏng trên.
1.2 Các cơ chế lão hoá đối với cách điện cáp ngầm
Hư hỏng cách điện là một hiện tượng không thể tránh khỏi trong hệ thống

cáp ngầm và dẫn tới nguyên nhân gây ra sự cố. Lão hoá sinh ra do tác động
của một vài yếu tố riêng biệt như nhiệt, điện, cơ khí và môi trường. Những
y
ếu tố lão hoá gây hư hỏng cách điện về cáp được thống kê ở bảng 1.1
Kích hoạt các cơ chế lão hoá hoặc thay đổi đặc tính với đại bộ phận các vật
liệu cách điện ở bên trong hoặc bên ngoài là nguyên nhân gây suy giảm cách
điện và được biết như lão hoá cách điện. Sự suy giảm là kết quả của sự hiện
diện các chất gây ô nhiễm, hư hỏng, khuyết tậ
t, sự xâm nhập làm mấp mô
trong vật liệu cách điện và tác động bên trong chúng bởi các cơ chế lão hoá
khác nhau.
Dưới các điều kiện thông thường, các ứng suất điện là những yếu tố lão hoá
dễ nhận thấy nhất đó là hư hỏng của cáp qua phóng điện cục bộ và trầm
trọng hơn với các quá trình tạo cây nước. Bên trong điện môi được đùn ép
chất hữu c
ơ và đặc biệt là đối với cáp XLPE (cross-linked polyethylene), đa
số hư hỏng của cáp có liên quan tới sự hoạt động của cây nước. Sơ đồ lộ

10
trình sự hư hỏng trong cách điện trung áp với một vài loại nguy hiểm được
xem giống như phát triển một mô hình cây nước. Hiện tượng đánh thủng đầu
tiên này tiến hành trong sự hình thành cây điện hoặc cây nước dưới điện áp
DC, AC và điện áp xung. Nguyên nhân ban đầu của sơ đồ cây trong các điện
môi khô là phóng điện cục bộ bên dưới các ứng suất điện áp cao và độ ẩm
dưới các ứng suất điện áp thấp hơn. Mặt khác, không phải tất cả hiện tượng
suy giảm là liên quan đến các ứng suất điện. Cáp điện có thể hư hỏng bên
dưới các điều kiện khác thông thường qua sự đánh thủng cách điện với
nguyên nhân bởi lão hoá vì nhiệt.
Những phần dưới đây sẽ được đề cập đến các cơ chế lão hoá nh
ư phóng điện

cục bộ, cây điện, và cây nước đấy là những hiện tượng gây hư hại thông
thường nhất mà chúng ta đã biết.
Bảng 1.1: Các cơ chế lão hoá cách điện cáp lực

Hệ số lão hoá Các cơ chế lão hoá
Nhiệt độ cao
Chu trình nhiệt
Phản ứng hoá học
Giãn nở vì nhiệt
Khuếch tán
Nóng chảy cách điện
Nhiệt luyện các ứng suất bởi
cơ chế đóng
Nhiệt
Nhiệt độ thấp
Cracking
Sự co thể tích do nhiệt

11
Điện áp, DC, AC, Xung
Phóng điện cục bộ
Cây điện
Cây nước
Nạp phát điện
Đánh thủng ở bên trong
Tổn thất điện môi và điện dung
Điện
Dòng điện Quá nhiệt
Cơ khí
Chỗ uốn cong, độ rung, độ

mỏi vật liệu, độ căng, ép,
ứng suất biến dạng
Gãy vật liệu
Cracking
Gián đoạn
Nước, độ ẩm
Nhiễm bẩn
Chất lỏng, khí gas
Đường dẫn gây phóng điện
Cây nước
Ăn mòn
Tổn thất điện môi và điện dung
Môi
trường
Bức xạ Tốc độ phản ứng hoá học tăng lên

1.2.1 Phóng điện cục bộ (PD)
PD là một phóng điện khí được khoanh vùng trong lỗ trống đã được điền
đầy khí gas hoặc trên bề mặt điện môi của hệ thống cách điện thể đặc hoặc
lỏng mà không kèm theo sự bắc cầu của các điện cực hệ thống. PD có thể là
kết quả từ phóng điện bên trong sự hình thành các lỗ hổng của cách
điện,
chỗ trống giữa điện môi và chất bán dẫn, phóng điện tạo đường dẫn dọc vết
ngăn giữa hai thành phần, hoặc phóng điện từ sự phát triển cây nước hoặc
cây điện. Khi cường độ điện trường bên trong lỗ trống hoặc những rạn nứt
đạt đến một ngưỡng giá trị, thể khí sinh ra do ion hoá chỗ khuyết tật, các
điện tử tự do tạo ra bởi các va chạm ban đầu một cách liên tục. Nếu như kích

12
thước chỗ trống trong điện trường có chiều hướng là đủ lớn, sự va chạm liên

tục ban đầu có thể được xem như là đánh thủng, hoặc phóng điện qua chỗ
trống.
Để bắt đầu cho một phóng điện cục bộ, kích thước lỗ trống đạt đến mức giới
hạn cuối cùng đối với sự phát triển của một sự phóng đ
iện. Đối với cách
điện XLPE, kích thước tới hạn này cỡ 0,03 mm đối với lỗ trống hình cầu
được điền đầy không khí ở áp suất khí quyển. Điện áp khởi đầu bởi phóng
điện PD là một hàm số của kích thước lỗ trống, nơi lỗ trống nằm trong vật
liệu và liên quan đến các hình dạng, độ dày cách điện và kích thước dây dẫn.
Kích thước lỗ tr
ống lớn hơn thì điện áp khởi đầu sẽ bé hơn. Phóng điện PD
phát triển bên trong cây điện khi chúng tự duy trì và diễn ra ở điện áp vận
hành hệ thống. Kéo dài phóng điện PD gây hư hại tới lớp bao quanh lỗ trống
kể cả về mặt vật lý và hoá học, điều đó có thể dẫn đến lần lượt hình thành
với các dạng cây như ban đầu.
1.2.2 Cây
điện
Sự hiện diện các ứng suất điện áp cao và đi trệch các hướng là yếu tố mang
đến ban đầu sự hình thành và sản sinh các cây điện (ET). Một cây điện có
thể bao gồm nhiều đường dẫn phóng điện như các nhánh và thân cây được
xuất phát từ thân cây đầu tiên.
Cấu trúc cây được nhìn rõ bên dưới kính hiển vi với điện môi thể đặc bởi các
mẫu khác nhau (Hình 1.5)
Cây đ
iện cũng có thể được hình thành ban đầu với sự kéo dài các hoạt động
phóng điện PD từ sự đùn ép ở giao diện bề mặt điện môi bán dẫn, nhiễm bẩn
hoặc từ một chuyển đổi dạng cây nước. Sự đòi hỏi điện trường xung quanh
cây điện lúc ban đầu là 150 KV/mm. Khởi đầu thông thường ET sẽ sinh ra

13

qua một loạt miếng vỡ rời rạc của cách điện và các dạng nhánh cây bắc cầu
cùng với độ dài của điện môi, lúc đó hiện tượng đánh thủng sẽ diễn ra. Do
đó, ET được kết luận là quá trình thoái hoá dẫn tới hư hỏng cách điện.

Hình 1.5: Mô hình cây điện dưới kính hiển vi
1.2.3 Cây nước
Sự hiện diện hơi ẩm bởi các ion của chất nhiễm bẩn ở bề mặt tiếp giáp cách
điện-bán dẫn của cáp lực là nguyên nhân gây ra cây nước. Không như cây
điện, đặc trưng của cây nước thể hiện ở ứng suất về điện thấp hơn và hầu hết
sinh ra là chậm hơn qua cách điện. Cây n
ước không có khả năng dùng để
phát hiện ra nguyên nhân phóng điện cục bộ trước khi chuyển sang cây điện.
Dưới các điều kiện vận hành thông thường, quá trình chuyển đổi là nguyên
nhân kéo dài hoạt động PD trong lỗ trống, điều đó đã tạo ra các tuyến trong
cây nước. Cây nước lớn có thể biến đổi ở mức điện áp vận hành thông
thường và cây nước nhỏ biến đổi do bởi các xung sét gây ra. Trong th
ời gian
đấy diễn biến về mặt hoá học ở bên ngoài cáp và điều này có thể mở đầu cho
việc khoanh vùng phóng điện cục bộ và được gọi là cây điện hoá học. Cây
nước làm hư hại cáp khi chúng chuyển đổi thành cây điện. Một cây nước
được chuyển đổi thành một cây điện trong thời gian ngắn sẽ làm hư hỏng

14
cách điện nhanh do sự nhân rộng của cây điện ban đầu tăng lên. Hình 1.6 thể
hiện hình ảnh cây nước sinh ra ở trạng thái ban đầu trong vật liệu cách điện.

Hình 1.6: Cây nước trong cách điện.
1.3 Một vài cơ chế gây hư hỏng cáp lực
Xu hướng lão hoá tập trung ở các vị trí không hoàn thiện, như các chất gây ô
nhiễm, sự mấp mô của vỏ cáp, lỗ trống, và sự sần sùi bề mặt chất bán dẫn. Ở

tất cả các nguyên nhân trên đều có sự hiện diện của nước làm tăng lên sự
hình thành của các cây nước. Sự không hoàn hảo lúc nào cũng tạo ra ở các
vùng có ứng suất về điện cao chúng gây tăng tốc lão hoá cục bộ. Những
vùng này cuối cùng trở thành nơi cho phóng điện cục bộ làm sinh ra cây
điện và cùng lúc đó dẫn đến một hư hỏng về điện môi đầy đủ.
Các vị trí có thể hư hỏng đã được dò tìm với cây điện, sau khi xác định và
tách ra khỏi lưới do vậy chiều dài còn lại của cáp sẽ trở nên tin cậ
y và có ý
nghĩa đối với cung cấp điện liên tục cho sau này.
Các phần phụ về cáp như các hộp nối và các đầu cuối thường bị lỗi do lắp
đặt vận hành của công nhân tay nghề thiếu kinh nghiệm hoặc sự xâm nhập
hơi nước dọc theo lớp tiếp giáp của phần phụ kiện và lớp cách điện của cáp.
Sự yếu kém về tay nghề bao gồm như phần c
ắt gọt màng bán dẫn không
bằng phẳng, các lớp cắt về cách điện, sự thiếu hụt của dầu mỡ bôi trơn

15
silicone, lỗ trống, dây truyền vận hành không chính xác và các chất nhiễm
bẩn. Những lý do không hoàn hảo trên hầu như luôn gây phóng điện cục bộ
khi điện áp đến một ngưỡng mức độ nào đó. Như trạng thái điện áp xác lập,
phóng điện cục bộ làm tăng lên mức độ nghiêm trọng và kết cục dẫn đến lỗi
hư hỏng hệ thống cáp.
1.4 Hiện trạng cáp ngầ
m trung áp tại Việt Nam
1.4.1 Hiện trạng sử dụng cáp ngầm
Điện lực Hà nội

Cáp ngầm sử dụng chủ yếu là cáp khô, 3 pha, cách điện XLPE, tiết diện
3*240 mm
2

. Và một ít cáp dầu đang trong quá trình vận hành và sẽ được
thay thế dần để chuyển sang cáp cách điện XLPE.
* Chiều dài cáp ngầm theo cấp điện áp hiện nay gồm:
35kV - 82 km
22kV - 1022 km
10kV - 274 km
6kV - 210 km
Tổng toàn lưới trung áp là: 1588 km.
Về mặt thông số kỹ thuật có thể tham khảo từ website của các hãng cung cấp
cáp ngầm cho lưới điện Hà Nội gồm:
- Công ty LS Vina Cable
- Công ty CP Tập đoàn Hanaka
- Công ty TNHH Dây và cáp điện Tân Cường Thành
- Công ty Liên doanh cáp Taihan - Sacom
- Công ty TNHH Công nghệ Cao
Ức Thái Việt Nam
Phần lớn cáp tại Hà nội được chôn trực tiếp xuống đất, thực tế vận hành cho

16
thấy sự cố cáp ngầm thường do thi công các công trình xây dựng, đào đường
gây va chạm cơ khí với cáp. Ngoài ra còn do chất lượng hộp nối cáp.
Đối với hạ ngầm cáp lưới trung áp tại Hà nội hiện nay đã hoàn thành 100%
với các quận như Hoàn Kiếm, Ba Đình và Hai Bà Trưng. Các quận và huyện
thuộc Hà nội khác đang trong kế hoạch với mục tiêu hạ ngầm 100% lưới
điện.
Điện lực TP.HCM

Theo đề án phát triển từ nay đến năm 2020. Đối với lưới điện trung áp, TP
cải tạo toàn bộ lưới 15kV tại các quận-huyện 2, 7, 9, 12, Củ Chi, Nhà Bè,
Bình Chánh, Hóc Môn và một phần tại các quận Thủ Đức, Tân Bình, Tân

Phú thành lưới 22kV; ngầm hóa từ 20% đến 100% cáp điện tại các quận-
huyện; Giai đoạn 2007 – 2008, ưu tiên ngầm hoá lưới điện một số tuyến
đường trung tâm ở các quận 1, 3, Bình Thạnh, Phú Nhuậ
n.
Giai đoạn 2008 - 2009, Công ty sẽ mở rộng khu vực ngầm hoá các tuyến
đường Hoàng Diệu, Nguyễn Tất Thành, Nguyễn Bàng, Hoàng Văn Thụ,
Phan Ðình Giót, Khu trường đua Phú Thọ, khu vực sân bay Tân Sơn Nhất.
Lưới điện ngầm hoá trong giai đoạn này khoảng 83 km. Giai đoạn 2009 -
2010, khu vực ngầm hóa sẽ mở rộng ở một số tuyến đường khu vực quận 2
với khối lượng khoảng 80 km.
Ð
ến năm 2010, Công ty sẽ ngầm hoá lưới điện trung thế đạt tỷ lệ 100% trên
các tuyến đường chính khu vực trung tâm Thành phố (các quận 1, 3, 5) và
đạt tỷ lệ 15-20% trên các tuyến đường chính của Thành phố. Công tác ngầm
hóa không chỉ góp phần nâng cao năng lực phục vụ của lưới điện Thành
phố, cung cấp điện ngày càng an toàn, ổn định, mà còn đem lại vẻ mỹ quan
đô thị.

17
Khó khăn trước tiên là vấn đề vốn đầu tư. Ngầm hoá hệ thống đường dây
điện cần chi phí gấp tới 4 - 5 lần so với hệ thống đường dây trên không. Do
đó, theo tính toán, vốn đầu tư cho ngầm hoá hệ thống đường dây điện giai
đoạn 2008 - 2010 của TP HCM ước tính khoảng trên 4.379 tỷ đồng và giai
đoạn 2011 - 2020 ước tính 12.975 tỷ đồng (năm thấp nhất cần huy động hơn
468 tỷ
đồng, năm cao nhất lên đến gần 1.700 tỷ đồng).
Tổng hợp khối lượng đường dây và sự cố hiện tại:
- Khối lượng cáp ngầm trung thế: 1277,38 km.
- Loại cáp: Cáp đồng 3 lõi bọc cách điện XLPE.
- Năm 2008: Hư cáp 13 vụ, hư hộp nối cáp 22 vụ, hư đầu cáp 2 vụ, đào

chạm cáp 28 vụ.
- Năm 2009: Hư cáp 25 vụ, hư hộp nối cáp 15 vụ, hư đầu cáp 6 v
ụ,
đào chạm cáp 66 vụ.
- 7 tháng đầu năm 2010: Hư cáp 11 vụ, hư hộp nối cáp 12 vụ, hư đầu cáp 5
vụ, đào chạm cáp 30 vụ.
* Sơ đồ phân tích sự cố (FTA) tại Công ty Điện lực TP.HCM xem hình 1.7
1.4.2 Phân tích các nguyên nhân gây sự cố với cáp ngầm trung áp
Các nguyên nhân gây hư hỏng cáp: chất lượng hộp nối, thi công hộp nối, cáp
bị đào trúng (do các đơn vị thi công đường sá, cầu cống, điện thoạ
i, cấp
thoát nước, hoặc người dân…), cáp bị tróc vỏ trong quá trình thi công lắp
đặt là các nguyên nhân chính xảy ra hiện nay. Từ kết quả thống kê các
nguyên nhân gây sự cố hư hỏng cáp ở trên chúng ta thấy, số vụ gây mất điện
do đào trạm cáp là nhiều nhất, sau đấy đến số vụ hư hộp nối và hư cáp là
tương đương nhau chiếm khoảng 1/3 đối với số vụ đào trúng cáp gây ra.

18
Sự ăn mòn, hư hỏng về vật lý, hoá học đối với cách điện của cáp thì hoàn
toàn chưa có đánh giá hoặc nghiên cứu nào từ trước đến nay tại Việt Nam.
Về mặt dò tìm và chẩn đoán chớm sự cố lưới trung áp hiện nay vẫn chưa
ứng dụng công nghệ tiên tiến nào để lắp đặt cho việc giám sát hệ thống cáp.
Đặc biệt đối với lưới cao áp 110 kV ở một s
ố khu vực, như từ trạm 110 kV
(Thành Công) đến Phương Liệt dùng cáp XLPE tiết diện 1200 mm
2
, dùng bộ
giám sát nhiệt độ với sợi cáp quang để theo dõi tình trạng cáp và phát hiện
sự cố.
1.4.3 Các kỹ thuật và phương pháp liên quan đến xác định sự cố cáp

ngầm
Tại Việt Nam:
Các phương pháp và thiết bị dùng xác định sơ bộ:
Xác định sự nguyên vẹn của ruột cáp: những thiết bị đo có điện áp nhỏ (vạn
năng, đèn rò ), Mêgôm mét (tuy nhiên thiết bị đo có điệ
n áp lớn sử dụng có
thể dẫn đến phán đoán sai).
Đo điện trở cách điện của mỗi pha với vỏ (màn chắn kim loại) và giữa các
pha với nhau: Dùng Megôm mét 2500V hoặc 1000V kiểm tra cách điện của
từng pha cáp với đất và với nhau hoặc dùng vạn năng 20.000Ω/V để kiểm
tra sơ bộ. Trong một số trường hợp sử dụng Mêgôm mét không phát hiện
được sự suy giảm cách
điện thì có thể dùng thiết bị có điện áp một chiều lớn
hơn kết hợp đo dòng điện rò.
Các phương pháp và thiết bị xác định điểm hỏng trên đường cáp:
- Phương pháp cầu (cầu điện trở, cầu điện dung, cầu hạ áp, cầu cao áp )

19
- Phương pháp xung phản xạ
- Phương pháp đo sụt áp trên lõi và trên vỏ cáp
- Phương pháp đơn xung nhị thứ và đa xung nhị thứ (SIM và MIM)
- Phương pháp đo xung phản xạ để xác định tương đối chính xác vị trí hỏng
của cáp khi điện trở cách điện chỗ hư hỏng của cáp còn cao (cao giả tạo),
chập chờn phải dùng các phương pháp làm giảm cách điện chỗ hỏng của cáp
xuống
≤ 10 Ω.
- Phương pháp cảm ứng
- Phương pháp âm thanh (phóng điện dao động)
Các phương pháp làm giảm điện trở cách điện tại điểm hỏng của cáp
ngầm:

- Phương pháp đốt thủng bằng dòng một chiều hoặc dòng xoay chiều.
- Phương pháp phá thủng bằng điện một chiều (Phương pháp phá thủng bằng
điện xoay chiều thực tế ít dùng do yêu cầu nhiều đ
iều kiện).
Một số nước trên thế giới:
Ở một số nước trên thế giới cho đến nay vẫn sử dụng một số phương pháp
và thiết bị ở trên để dò tìm sự cố ngoài ra họ sử dụng một số phương pháp và
thiết bị với sự cải tiến về công nghệ như, phương pháp xung phản xạ TDR
gửi một tín hiệu với n
ăng lượng thấp qua cáp mà không gây ra sự suy giảm
về cách điện, được sử dụng bộ lọc và bộ tạo âm lớn. Điểm yếu của phương
pháp này là không định vị được chính xác sự cố và phản xạ kế không quan
sát được với điện trở tiếp đất lên đến 200 Ω. Và các phương pháp hiện đại

20
như sử dụng máy phát xung kèm theo thiết bị dò tìm định vị hay máy phát
âm tần kèm theo tai nghe và bộ nhận tín hiệu để phân tích…
1.5 Sử dụng công nghệ mới để nâng cao tuổi thọ cáp trung áp
Các công ty điện lực trên thế giới đang cố gắng làm thế nào để giảm bớt các
chi phí về vòng đời của hệ thống cáp phân phối trung áp, mà vẫn đáp ứng
được các yêu cầu về môi trường và kinh tế. Sử dụng cách đi
ện XLPE làm
chậm lại cây nước đã cho phép các công ty điện đạt được về tuổi thọ làm
việc lâu dài dưới các điều kiện vận hành khắc nghiệt của cáp. Điều này dẫn
tới việc cải thiện các vấn đề về kinh tế, xã hội và môi trường từ các hoạt
động thay thế đối với hệ thống cáp lực.
* Kinh nghiệm sử dụng cáp cách điện TR-XLPE ở
Bắc mỹ
Cách điện làm chậm phát triển của cây nước TR-XLPE (Tree-retardant
crosslinked polyethylene) đã được thiết kế để khắc phục cây nước với sự

thiếu hụt polyethylen trọng lượng phân tử cao và polyethylen liên kết chéo
(XLPE). Hơn nữa làm chậm sự phát triển của cây nước, TR-XLPE đã được
thiết kế để duy trì tổn thất thấp và cường độ điện môi cao của XLPE. Cách
điện trên đã đượ
c đưa vào sử dụng từ năm 1983 và trong thời gian 22 năm,
TR-XLPE đã trở thành cách điện chiếm ưu thế và được sử dụng đối với cáp
phân phối ngầm trung áp ở Bắc Mỹ. Những năm gần đây với nhiều nghiên
cứu, kết quả đã chứng minh được độ ổn định của vật liệu ở trong môi trường
vận hành và không có sự hư hỏng
đối với cáp TR-XLPE.
* Kinh nghiệm sử dụng cáp cách điện TR-XLPE ở Châu Âu

21
Ở Châu Âu có một sự khác biệt so với Bắc mỹ đó là tầm quan trọng về vệ
sinh và ngăn ngừa đánh thủng về điện sau khi cách điện lão hoá trong nước.
Những nhà nghiên cứu đã tìm ra sự pha trộn của nhựa polyethylene đã sử
dụng trong XLPE với chất đồng trùng hợp copolymers. Kết quả là hạn chế
được sự đánh thủng về điện sau khi lão hoá trong nước dưới các
ứng suất về
điện. Vật liệu đó gọi là “Copolymer XLPE” được sử dụng vào khoảng đầu
thập niên 1980 và cũng cho một hiệu quả làm việc tuyệt vời đối với cáp
trung áp.
Cách điện TR-XLPE đã được sử dụng ở Bắc mỹ cũng đã được đánh giá ở
Châu Âu vào cuối thập niên 1980 với những kết quả tốt. Sử dụng cách điệ
n
làm chậm cây nước ở Châu Âu với hệ thống copolymer XLPE đã được xác
định là tốt. Ở Ý với sự chiếm ưu thế về sử dụng cáp cách điện EPR đối với
lưới trung áp, gần đây họ đã chuyển hoàn toàn sang sử dụng cách điện làm
chậm cây nước. Một vài quốc gia ở phía đông Châu Âu cũng đã ghi nhận và
thấy tầm quan trọng của việc sử d

ụng cách điện làm chậm cây nước đối với
tuổi thọ lâu dài của cáp. Ở Nga, có một thử nghiệm lão hoá so sánh giữa TR-
XLPE, Copolymer XLPE và XLPE bởi viện nghiên cứu về cáp (VNIIKP)
với mục đích phát triển về các tính năng đối với hiệu quả sử dụng các hệ
thống cáp đùn ép.
Ở Châu phi và Trung đông, Cách điện TR-XLPE đã được đánh giá và chấp
nhận ở một vài quốc gia như Arập Xêút, Israel và Nam phi.
* Kinh nghiệm sử dụng cáp cách điện TR-XLPE ở Châu Á
Về mặt lịch sử, ở Châu Á ít quan tâm về hiệu quả lâu dài của cáp trung áp
bởi vậy các đặc tính kỹ thuật hiện chưa phát triển nhiều nhằm đảm bảo về
tuổi thọ của cáp. Như các kết quả sử dụng đối với cách điện TR-XLPE ở

22
Bắc mỹ và Châu Âu đã được chứng minh, một vài quốc gia ở Châu Á đã bắt
đầu thu nhận được hiệu quả của các đặc tính kỹ thuật đối với cáp họ sử
dụng. Một trong những quốc gia ở Châu Á đầu tiên đó là Philippines, nơi
một công ty lớn Meralco đã xây dựng nghiên cứu về cách điện cáp TR-
XLPE với yêu cầu kỹ thuật về cáp trong đầu thập niên 1990. Một vài năm
sau có công ty
điện KEPCO của Triều Tiên cũng đã xây dựng một giao thức
thử nghiệm lão hoá cách điện cáp với yêu cầu về đặc tính cách điện TR-
XLPE.
Ở Trung Quốc, các công ty điện có kinh nghiệm phát triển mạnh trong các
mạng lưới cáp ngầm đang bắt đầu tập trung cho việc cải thiện độ tin cậy và
tuổi thọ đối với cáp trung áp. Kết quả thu được từ chương trình nghiên cứu
th
ử nghiệm về lão hoá cách điện cho biết hiệu quả rất tốt đối với cáp TR-
XLPE và sự phân biệt rõ ràng giữa hiệu quả của TR-XLPE, XLPE, và các
vật liệu cách điện XLPE cục bộ.
* Kinh nghiệm sử dụng cáp cách điện TR-XLPE ở Châu Mỹ La tinh

Ở Châu Mỹ La tinh, xu hướng với lắp đặt cáp ngầm trung áp đối với mặt
thẩm mỹ đó là lý do để thực hiện (như giả
m tác động đến môi trường) do đó
có sự phát triển về việc sử dụng cáp ngầm. Dựa trên kinh nghiệm về lựa
chọn cách điện TR-XLPE trong 20 năm, đã tin tưởng về mặt giá trị đối với
ứng dụng cho hệ thống cáp ngầm. Lợi nhuận của TR-XLPE đối với hệ thống
cáp ngầm đã có kết quả trong việc chấp thuận và sử dụng chúng. Ở Mexico,
cách
điện TR-XLPE đã được chấp nhận dùng cho các ứng dụng cáp phân
phối. Ở Brazil, TR-XLPE đã đưa vào tiêu chuẩn của quốc gia kể cả cách
điện XLPE và EPR. Ngoài ra, cách điện TR-XLPE ở Chilê và Colombia
cũng đã được để sử dụng.