Nghiên cứu các tính chất của cáp ngầm cao áp hiện đại và ứng dụng vào đường dây cáp ngầm 220kv xlpe nhà bè tao đàn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.13 MB, 106 trang )
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----[\-----
VÕ ĐẠI PHỐ
NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CỦA
CÁP NGẦM CAO ÁP HIỆN ĐẠI VÀ ỨNG DỤNGVÀO ĐƯỜNG DÂY 220 kV
XLPE
NHÀ BÈ – TAO ĐÀN
Luận Văn Thạc Sỹ
Chuyên ngành: Mạng và Hệ Thống Điện
Mã số ngành: 2.06.07
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2006
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
MỤC LỤC
PHẦN 1
Tổng quan về hệ thống cáp ngầm cao áp
1
Chương 1
Giới thiệu
1
1.1
Đặt vấn đề
1
1.2
Cáp, các phụ kiện, cấp điện áp và hệ thống cáp ngầm
2
1.3
Cáp ngầm và đường dây trên không
3
Kiểu cáp, tiết diện cáp và các thành phần
9
2.1
Lịch sử phát triển
9
2.2
Các kiểu cáp và tiết diện ứng dụng của chúng
13
2.3
Các thành phần
17
Các nguyên lý vật lý và công nghệ sản xuất cáp cao áp XLPE
28
3.1
Cơng nghệ sản xuất cáp có lớp cách điện XLPE
29
3.2
Kiểu của các ứng suất trong lớp điện môi
32
3.3
Độ bền điện môi
37
Phần 2
Hệ thống cáp ngầm 220 kV XLPE Nhà Bè - Tao Đàn
42
Chương 4
Tổng quan về hệ thống cáp ngầm 220 kV Nhà Bè - Tao Đàn
42
Chương 5
Tính tốn các thơng số của hệ thống cáp ngầm Nhà Bè - Tao Đàn
47
5.1
Xác định bề dày của lớp cách điện XLPE
47
5.2
Tính tốn dịng định mức cho hệ thống cáp ngầm
53
5.3
Tính tốn chọn lựa các các giải pháp cho hệ thống cáp ngầm Nhà Bè –
Tao Đàn
69
5.4
Kiểm tra dòng ngắn mạch cho hệ thống cáp ngầm
78
Giám sát và phát hiện sự cố cho hệ thống cáp ngầm
80
6.1
Tổng quan
80
6.2
Giám sát và đo nhiệt độ dọc theo tuyến cáp ngầm bằng sợi quang
81
6.3
Các nguyên lý vật lý cơ bản
83
6.4
Mô phỏng hệ thống đo nhiệt độ phân tán bằng sợi quang
91
Kết luận
96
Chương 2
Chương 3
Chương 6
Chương 7
Tài liệu tham khảo
101
1
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
CÁP NGẦM CAO ÁP
CHƯƠNG 1
1.1)
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Những năm gần đây cáp ngầm cao thế đã và đang được thiết kế lắp đặt nhiều ở
nước ta, khi nghĩ đến việc truyền tải điện năng, việc đầu tiên người ta nghĩ đó là
truyền tải bằng đường dây trên không, tuy nhiên cáp ngầm vẫn là một lựa chọn
thứ nhì nhưng cũng bắt buộc trong một số tình huống nan giải khi không thể
truyền tải được bằng đường dây trên khơng (khu đơ thị sầm uất, nơi có cụm
truyền tải trên khơng đã chằng chịt khơng cịn khoảng khơng để bố trí thêm
đường dây trên khơng, cần truyền tải vượt biển, băng sông,…).
Thực ra, vấn đề truyền tải cao áp bằng cáp ngầm cũng không phải là vấn đề mới
mẻ trên thế giới, vào những năm 1950 của thế kỷ trước, cáp ngầm đã được
nghiên cứu, sản xuất và lắp đặt ở Bắc Mỹ và Liên Xô cũ nhằm giải quyết vấn đề
truyền tải như đã nêu ở trên. Tuy nhiên, với thực tế nước ta, do giá cả chi phí quá
lớn để đầu tư lắp đặt cho một đơn vị công suất và đơn vị chiều dài cần truyền tải,
nên việc quan tâm một cách bài bản đến lắp đặt đường dây truyền tải cao áp bằng
cáp ngầm thường khơng được quan tâm đúng mức, nó chỉ được quan tâm khi có
những phát sinh thực tế mang tính thời đại xảy ra. Đó là sự cơng nghiệp hóa và
sự đơ thị hóa ngày một lan rộng. Đơ thị hóa khiến quỹ đất trở nên hiếm và đắt đỏ,
giải pháp về quy hoặch đơ thị buộc phải tính đến việc xây dựng hàng loạt nhà cao
tầng và các bố trí giao thơng đơ thị khác, khoảng khơng cho truyền tải đường dây
trên khơng là bài tốn khó giải và gần như bế tắc trong một số trường hợp.
Sau khi được hướng dẫn của thầy TS. Dương Vũ Văn, bộ môn hệ thống điện,
người thực hiện thấy đây là một vấn đề cần phải được nghiên cứu kỹ thuật kinh
2
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
tế một cách bài bản ở nước ta, tất cả các giải pháp về truyền tải điện ngầm cao áp
phải được đề cập và sẽ lấy một ví dụ thực tế điển hình là “Đường Dây Cáp Ngầm
Nhà Bè – Tao Đàn 220 kV XLPE” để làm cơ sở kiểm chứng cho sự nghiên cứu
tính tốn đối với vấn đề này.
1.2)
Cáp, các phụ kiện, cấp điện áp và hệ thống cáp ngầm
Cáp ngầm là một phần chính yếu của hệ thống cáp ngầm, tuy nhiên, trong thực
tế, các phụ kiện khác cũng vơ cùng quan trọng, nó quyết định nhiều đến độ tin
cậy trong vận hành của cả hệ thống. Các phụ kiện đó là các hộp nối cáp giữa các
đoạn cáp với nhau trên toàn tuyến cáp, các đầu nối cáp giữa cáp ngầm và đường
dây trên không hay giữa cáp ngầm với các thiết bị điện (các thiết bị đóng ngắt,
chống sét van, máy biến áp,…). Theo kinh nghiệm trên thế giới hiện nay hầu như
tất cả các hư hỏng hay trục trặc đối với hệ thống truyền tải cáp ngầm đều tập
trung ở các đầu và hộp nối cáp.
Cũng ngồi phần chính là cáp ngầm, các phụ kiện hỗ trợ cho việc bảo vệ cáp,
phòng ngừa các sự cố có thể xảy ra để cho hệ thống vận hành được thơng suốt
liên tục và khơng bị gián đọan, thì việc giám sát các đặc tính của cáp (cable
monitoring) cũng là một phần quá quan trọng đối với các cáp ngầm hiện đại. Ở
luận văn này, điểm mới chính là việc khảo sát mang tính đột phá về các kĩ thuật
giám sát cáp ngầm về độ ẩm, nhiệt độ cũng như là phóng điện cục bộ bằng các kĩ
thuật hiện đại. Đây là điều khác biệt về hệ thống bảo vệ đường dây truyền tải
giữa cáp ngầm với đường dây trên khơng. Ngồi các phần giám sát và ngắt sự cố
bằng bảo vệ relay giống như đường dây trên không thì cáp ngầm hiện đại cịn có
các giám sát quan trọng như đã đề cập ở trên.
Về các cấp điện áp ở cáp ngầm, người ta phân thành nhiều cấp điện áp với những
tên gọi khác nhau. Ở nước ta, có các cấp điện áp sau (cũng chỉ là tương đối):
- UN < 1 kV: Cáp hạ áp
- 1 kV
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
- UN từ 220 kV trở lên: Cáp siêu cao áp.
Đối với cáp hạ áp và trung áp, hầu như các tiêu chuẩn đã được quy định đầy đủ
về các thông số kĩ thuật trên thế giới, tuy nhiên, đối với cáp ngầm từ cáo áp đến
siêu cao áp thì các tiêu chuẩn về sản xuất (độ dày lớp cách điện, lớp giáp bán
dẫn,…) chưa được tiêu chuẩn hóa, nó tùy thuộc hòan tòan vào các hãng sản xuất
cũng như tùy thuộc vào từng quốc gia. Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu,
người ta đã đưa ra được các thông số tối thiểu phải thực hiệ khi sản xuất cáp
ngầm đối với từng cấp điện áp và công suất truyền tải cụ thể.
1.3)
Cáp Ngầm và Đường Dây Trên Không
Đường dây, bao gồm đường dây cáp ngầm và đường dây trên không là những
thành phần quan trọng của mạng lưới truyền tải trong hệ thống điện. Tùy theo
mục đích, tùy theo sự phân phối và truyền tải của hệ thống năng lượng điện có tin
cậy và hiểu quả hay khơng mà chúng ta nên cân nhắc việc lắp đạt đường dây trên
không hay cáp ngầm. Tuy nhiên, do cấu hình vật lí của đường dây truyền tải trên
khơng và cáp ngầm có khác nhau nên chúng có những đặc tính kỹ thuật khác
nhau và cách thức vận hành cũng khác nhau mà chúng phải kết hợp với vài thành
phần khác trong mạng điện.
1.3.1) Đặc tính kỹ thuật và vận hành
Một số đặc tính vận hành và kĩ thuật quyết định của đường dây trên khơng và cáp
ngầm được so sánh như sau:
• Khoảng cách cách điện và hành lang cần thiết
Đối với đường dây truyền tải cao áp trên khơng thì vấn đề có vẻ khá đơn giản,
cách điện chính là khơng khí. Ta chỉ việc giải quyết vấn đề về khoảng cách đủ
cần thiết giữa các dây dẫn với nhau và độ dài cần thiết của các chuỗi sứ. Trong
trường hợp là cáp ngầm, chất cách điện là điện môi rắn (hay là kết hợp giữa lỏng
và rắn) có độ điện mơi lớn được sử dụng, cho phép độ dày mỏng của các lớp
4
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
cách điện. Khi điện áp vận hành càng lớn thì việc thiết kế lớp cách điện càng trở
nên khó khăn hơn nhiều. Đặc tính của cáp ngầm là có thể chịu đựng được trong
những không gian hẹp ở các điện áp cao. Chính vì điều này mà chất điện mơi
khơng những phải có độ chịu đựng về cách điện mà cịn về nhiệt và các đặc tính
cơ học khác. Ví dụ, khoảng cách giữa dây dẫn và đất của đường dây trên khơng
tối thiểu là 3000 mm trong khi đó đối với cáp ngầm thì độ dày của lớp cách điện
chỉ vào khoảng 25-27 mm là cùng. Tỷ số của ứng suất này như vậy là lớn hơn
100:1.
Ngồi ra, việc địi hỏi cáp ngầm phải có độ dày cách điện nhỏ như vậy là do yêu
cầu thực tế, các hệ thống cáp ngầm cần một hành lang không gian hẹp và tất
nhiên là khoảng cách dùng để cách điện giữa các hệ thống cáp ngầm cũng bé hơn
nhiều so với các hệ thống đường dây trên khơng.
• Điện dung và dịng rị
Bởi vì nếu so với đường dây truyền tải trên khơng thì lớp cách điện của cáp rất
mỏng, do vậy, giữa ba pha của hệ thống cáp ngầm tồn tại các điện dung đáng kể
trên một đơn vị chiều dài. Nếu so sánh ở các mức điện áp giống nhau giữa cáp
ngầm và đường dây trên không ở cấp điện áp 110kV và 380kV thì tỉ lệ tương ứng
sẽ là 15:1 và 50:1. Mức điện dung cao của cáp ngầm tạo nên dòng điện dung pha
lớn (dòng rò), cho dù ở điều kiện khơng tải thì chúng có một tác động giới hạn
nào đó lên tồn bộ chiều dài của hệ thống cáp ngầm. Dòng rò càng lớn khi chiều
dài của cáp tăng lên, kết quả là khi khơng có tải, nhiệt độ của cáp đã tăng lên
đáng kể. Trong thực tế, khi khơng có bù, sẽ cần phải có một giới hạn xác định rõ
ràng đến chiều dài của cáp, đặc biệt là đối với các loại cáp ngầm cách điện bằng
giấy - dầu.
• Cơng suất truyền
Trong trường hợp đường dây truyền tải trên không, nhiệt độ chấp nhận được xác
định bởi ứng suất cơ khí của dây dẫn. Nhiệt có thể dễ dàng tản vào khơng khí do
đó nó khơng là vấn đề gì q lớn nếu mang tải lớn hay quá tải. Các đường dây
truyền tải trên không vì thế khơng cần được thiết kế theo tính tốn phát nóng
5
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
nhiều mà chỉ được tính theo “Tải tự nhiên” (Natural Load) Pnat. Tải nhiệt, nghĩa
là khả năng truyền tải đến giới hạn truyền tải chấp nhận được của dây dẫn trong
giới hạn nhiệt độ cho phép, nó lớn hơn giá trị này vài lần (khoảng từ 3:1 đến 7:1).
Nói chung các đường dây truyền tải điện trên không đáp ứng một quá tải lớn.
Ngược lại, trong trường hợp là hệ thống cáp ngầm, khả năng truyền tải phải được
xem xét bởi giới hạn của giá trị nhiệt chấp nhận được của lớp điện môi (nhiệt độ
tối đa chấp nhận được của dây dẫn), nhiệt trở của các thành phần của cáp và các
điều kiện của đất (cáp ngầm chơn trong đó). Một điều khó khăn là nhiệt trở của
đất lại phụ thuộc vào yếu tố độ ẩm nên nó khơng phải là một giá trị hằng số và
các tổn thất (tổ thất điện môi, tổn thất lớp vỏ) cũng phải được đưa vào các trường
hợp của cáp. Với kết quả này, khả năng mang tải của hệ thống cáp ngầm cao áp
được tính tốn kĩ lưỡng thơng qua các vấn đề về phát nhiệt. Khả năng nhiệt Stherm
là một hệ số mang tính quyết định ở đây; cáp ngầm làm mát tự nhiên trong đất có
khả năng quá tải bé. “Tải Tự Nhiên” của cáp ngầm cao áp thì lớn hơn khả năng
tải nhiệt của nó, vào khoảng một tỷ lệ là từ 2:1 đến 6:1 nghĩa là bé hơn đáng kể
khi so sánh với đường dây truyền tải trên không. Giá trị điển hình cho cấp điện
áp 110kV và 380kV được cho trên bảng 1.1. Các hệ thống cáp ngầm luôn luôn
được vận hành dưới mức tải tự nhiên của chúng.
Bảng 1.1
Tải tự nhiên Pnat và giới hạn tải nhiệt Stherm của
đường dây trên không và cáp ngầm
UN
110 kV
Hệ thống
Trên không
Cáp ngầm
Pnat (MW)
35
Stherm
(MVA)
Stherm/Pnat
380 kV
Trên
Cáp
không
ngầm
255
600
2900
130
125
1800
900
≈ 4:1
1:2
3:1
1:3
6
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
• Độ tin cậy
Độ tin cậy của các phần tử riêng biệt của các thiết bị điện đóng một vai trị trong
bảo đảm an toàn cho việc cung cấp điện liên tục. Do có các kiểu xây dựng khác
nhau nên có sự khác nhau khá quan trọng giữa các đường dây truyền tải điện trên
không và các đường dây cáp ngầm đối với độ tin cậy vận hành. Tần suất và
khoảng thời gian sự cố là các hệ số được xem xét ở đây.
Do các đường dây trên không là các sợi dây dẫn trần nên hay bị sét đánh, bị tác
động của cây cối khi bị chặt phá và các điều kiện hành lang cách điện nào đó,
vv… Nên gây nhiễu loạn thường xuyên hơn các đường dây cáp ngầm. Tuy thế
mà các sự cố này hầu hết là thoáng qua và không gây ảnh hưởng trầm trọng
nhiều đến sự vận hành của hệ thống. Còn đối với các nhiễu loạn của đường dây
cáp ngầm, chẳng hạn như do bị hỏng khi đào bới, xây lắp khác, …vv thì nó gần
như là một sự cố lâu dài vì khắc phục nó không phải là đơn giản trong ngày một
ngày hai như đường dây trên không.
Nếu thời gian khắc phục sự cố đối các đường dây trên khơng được tính bằng giờ
thì đối với các đường dây cáp ngầm được tính bằng vài ngày và khá phức tạp, tốn
kém hơn nhiều. Nói chung thì đối với đường dây cáp ngầm thì xem ra có vẻ rất ít
sự cố hơn đường dây truyền tải trên khơng nhưng mỗi khi có sự cố thì sự cố của
cáp ngầm là luôn trầm trọng hơn rất nhiều so với đường dây truyền tải trên
khơng.
• Chi phí lắp đặt
Cáp được chế tạo và cung cấp từng đoạn ngắn một do các điều kiện giới hạn về
khối lượng, chuyên chở, ...vv. Vào khoảng từ 400-800m (tuỳ thuộc vào đơn core
hay 3 core) nên khi lắp đặt phải nối liền với nhau khá tốn kém bằng các bộ hộp
nối, chi phí lắp đặt cáp ngầm (trực tiếp trong đất, luồn trong ống hay trong hầm)
có giá ln ln cao hơn rất nhiều so với chi phí lắp đặt đối với đường dây trên
không ở cùng cấp điện áp và cùng một cơng suất truyền tải. Nhìn chung thì giá
cho chi phí cho riêng phần xây dựng (Civil- đào đắp, làm ống-cống- rãnh cáp,
7
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
khoan hầm xun biển hay một đại hình nào đó, tái lập mặt đường, vỉa hè,…vv)
thường lớn hơn 50% tổng giá trị của toàn bộ hệ thống cáp ngầm.
Khi cấp điện áp và cơng suất cần truyền tải càng lớn thì chí phí xây lắp cho
đường dây cáp ngầm càng lớn hơn so với chi phí xây lắp của đường dây trên
khơng. Chi phí xây dựng được thống kê bởi Cigré vào năm 1995 đối với 19 nước
trên thế giới thì tỉ lệ giữa chi phí xây lắp một đường dây trên không và đường cáp
ngầm ở 3 cấp điện áp phổ biến là:
110 kV
1: 7
220 kV
1: 13
380 kV
1: 20
1.3.2) Tỉ lệ sử dụng cáp ngầm đối với truyền tải điện.
Báo cáo của Cigré thực hiện năm 1995 chỉ ra rằng, ở những nước công nghiệp
phát triển (Tây Âu, Mỹ, Canada, Nhật và Úc), đối với 860 000 Km đường dây
truyền tải các loại từ 110 kV trở lên thì chỉ có khoảng 16 000 Km là cáp ngầm,
tức chiếm tỉ lệ dưới 2% của toàn bộ hệ thống điện. Bảng 1.2 cho ta biết tỉ lệ phần
trăm trung bình của cáp ngầm trong hệ thống phân phối truyền tải điện (số liệu
năm 1994!!).
Bảng 1.2
Tỉ lệ giữa cáp ngầm và đường dây trên không trong hệ thống
truyền tải điện ở một số nước phát triển (Cigré-1994)
Cấp điện áp
Tuyến cáp
Tuyến cáp
đã lắp đặt
đã được duyệt
Kế hoạch
110 ÷ 219 kV
2,7 %
0.1
18 %
220 ÷ 362 kV
1,0 %
1,7 %
4%
363 ÷ 764 kV
0,3 %
0,4 %
0,8 %
8
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Ở Việt Nam chúng ta, cáp ngầm chỉ mới đưa vào lắp đặt trong những năm rất gần
đây với một tỉ lệ rất nhỏ. Nhưng rõ ràng là trong tương lai, chúng sẽ được khảo
sát, thiết kế, lắp đặt và đưa vào vận hành ngày càng nhiều ở các đô thị.
Trong 50 dự án trọng điểm được đánh giá trên thế giới thì nguyên nhân quan
trọng nhất cho việc lựa chọn lắp đặt đường dây cáp ngầm cao áp là (Bảng 1.3):
Bảng 1.3
Các nguyên nhân chính khi lựa chọn lắp đạt cáp ngầm
Các vấn đề công cộng :
31 lần
Các nguyên nhân về môi trường
29 lần
Các nguyên nhân về kĩ thuật
17 lần
9
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
CHƯƠNG 2
KIỂU CÁP, TIẾT DIỆN CÁP
VÀ CÁC THÀNH PHẦN
2.1) Lịch sử phát triển của cáp ngầm cao áp
Ý tưởng về dùng một dây dẫn có vỏ cách điện được đưa ra vào khoảng năm 1830
và gần 50 năm sau đó, đường dây cáp ngầm đầu tiên được lắp đặt và đưa vào vận
hành đầu tiên vào năm 1880 ở Berlin.
Ở thời điểm ban đầu, vật liệu cách điện là nhựa két (gutta-percha), một dạng của
cao su, sợi dây đay tẩm dầu, ít lâu sau được thay bằng dấy tẩm dầu. Chỉ có điện
môi là giấy mới tương đối đầy đủ về độ cách điện, khả năng về nhiệt cũng như
các đặc tính cơ học.
Sự tiến triển của cáp ngầm truyền tải cao áp với điện môi là giấy được chế tạo
với 5 giải pháp kỹ thuật sau:
1. Giới thiệu điện môi nhiều lớp bằng cách quấn nhiều lớp băng giấy (đề xướng
bởi Ferranti, 1880)
2. Sự tẩm chân không của giấy khô cách điện sử dụng khối nhựa được làm nóng
(gọi là cáp khối tẩm)
3. Bọc chống ẩm bằng một khối liền liên tục bằng vỏ chì (Borel, 1879)
4. Hạn chế điện trường của lõi bằng cách sử dụng lớp giấy tráng kim loại tạo ra
cáp có trường xốy (Radial field cable, đề xướng bởi Hưchstädter, 1913)
5. Làm thấm vào lớp điện mơi giấy với một loại dầu cách điện có độ nhớt thấp ở
áp suất cố định và lâu dài (“Oil-filled cable”, nguyên tắc của Emanueli, 1917)
Sự phát minh nổi bật của Ferranti đã dẫn ra không những là giới thiệu được một
vật liệu cách điện mà cách này đã phát triển cho mãi về sau này mà nó cịn đồng
thời ngun lí cách điện mà sự quan trọng của nó được nhận ra cho đến mãi sau
này mới biết và nguyên tắc này được sử dụng cho cáp ngầm cao áp: Việc quấn
10
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
nhiều lớp giấy cách điện làm phân tán và giảm rủi ro sự cố. Ferranti đã dùng
nguyên tắc này để sản xuất ra cáp cho điện áp xoay chiều tới 10 kV.
Cái mốc quyết định thứ nhì được đề xướng bởi Hưchstädter. Để cải thiện sự phân
phối của điện trường, ông ta giới thiệu một lớp màng mỏng bằng giấy tráng kim
loại (Hưchstädter foil), cho phép điện áp ngưỡng ion hố của cáp tăng lên đáng
kể. Với thiết kế này thì có thể sản xuất cáp có điện áp định mức lên đến 60 kV.
Tại điện áp cao hơn, thì nguyên tắc này gặp phải khó khăn, các lỗ trống bên trong
lớp cách điện tạo ra do thay đổi nhiệt độ lúc vận hành, phóng điện xảy ra ở các lỗ
trống này dẫn đến sự phá huỷ điện môi.
Với năm giải pháp kỹ thuật trên, Emanueli đã sản xuất ra cáp ngầm tẩm dầu (oilfilled) đạt điện áp lên đến 100 kV. Khơng có phóng điện, ổn định nhiệt (partial
discharge free and thermally stable). Đã sản xuất và vận hành thử ở Italia vào
năm 1924, đó là cáp “cách điện bằng giấy tẩm dầu” mà nó vẫn sử dụng cho tới
ngày nay cho truyền tải điện cao áp.
Sự ổn định nhiệt được hiểu là khả năng thích ứng của nó khi tải thay đổi mà nó
khơng thể tránh nổi khi vận hành, kết quả là sự thay đổi nhiệt độ không làm xuất
hiện các lỗ trống, vì thế q trình ion hố không xảy ra cho dù là trong điều kiện
vận hành khắc nghiệt ở cấp điện áp cao.
Dần dần, công nghệ này được phát triển lên cho các điện áp cao hơn: cấp điện áp
220 kV vào những năm 1930, 400 kV vào những năm 1950 và 500 kV vào năm
1974. Loại cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu đã được thử nghiệm thành công tại
Pháp ở cấp điện áp 750 kV vào năm 1965 và 1100 kV ở Italia vào năm 1980
(hãng Pirelli).
Yêu cầu càng cao của khách hàng là phải phát triển loại cáp khơng phải bảo trì,
dễ dàng lắp đặt. Điều này dẫn đến việc nghiên cứu ra một loại cáp chỉ có một lớp
điện mơi được nghĩ đến mà không cần đến sự tẩm dầu trong lớp điện mơi này, nó
11
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
tương tự như dùng nhựa két gutta-percha, loại công nghệ ban đầu về cáp ngầm.
Với việc sử dụng nhựa tổng hợp, vấn đề đã trở nên đơn giản, quá trình bọc liên
tục lớp cách điện quanh dây dẫn đã thay thế công nghệ quấn dấy cách điện như
đã làm lâu nay. Chất cách điện polymer (hợp chất cao phân tử) rắn được đúc liên
tục quanh dây dẫn này là một giải pháp toàn điện cho vẫn đề ổn định nhiệt của
cáp ngầm cao thế. Trong q trình triển khai cơng nghệ này, lớp điện mơi duy
nhất này khơng có những lỗ hổng và khơng có sự phóng điện do các lỗ hỏng như
đối với công nghệ cách điện bằng giấy kể trên, vì thế khơng cần thiết phải tẩm
bất cứ chất điện mơi lỏng nào vào bên trong nó nữa.
Vào giữa những năm 1940, người ta chế tạo loại cáp cách điện polymer đầu tiên
là nhựa PVC. Tuy nhiên, chất cách điện này thể hiện một nhược điểm là nó
khơng ổn định lắm đối với cấp điện áp cao do tổn thất điện môi lớn. Mốc quyết
định cho công nghệ sản xuất cáp ngầm kiểu này là việc ứng dụng lớp cách điện
Polyethylen (PE) với những đặc tính điện rất ưu việt của nó.
Ban đầu chất điện mơi khơng phân cực PE được ứng dụng chế tạo cho cáp có cấp
cách điện 3 kV ở Mỹ, 20 kV ở Thụy Sỹ năm 1947. Cho tới năm 1986 thì nó đã
được vận hành thử ở Pháp với cấp cách điện lên đến 400 kV với cơng nghệ đúc –
đùn nóng.
Cùng với thời gian này là sự ra đời của chất cách điện Polyethylene chuỗi trùng
hợp (Cross-link Polyethylene – XLPE), nó được đúc nóng và có thể có thể chịu
được ở nhiệt độ vận hành dài hạn lên đến 900 C (nhiệt do lõi dẫn phát nóng), nó
bắt đầu được ứng dụng vào năm 1960 và đạt đến cấp điện áp 500 kV vào năm
1988. Ngày nay, cáp có lớp cách điện XLPE là cáp chiếm ưu thế nhất.
Bảng 2.1
12
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Lịch sử phát triển
1.
Công nghệ cáp khởi đầu
1847
Cáp thông tin ra đời với cách điện gutta-percha
1880
Cáp điện lực ra đời với cách điện gutta-percha (Truyền tải)
Cáp điện lực ra đời với cách điện vải tẩm dầu
1882
và có lớp màng chì (Truyền tải)
2.
Cáp điện lực có lớp điện mơi bằng giấy
1890
10 kV Cáp có tẩm (AC)
1913
33 kV Cáp có tẩm (AC)
1924
132 kV Cáp tẩm dầu áp suất thấp (cáp ổn định nhiệt)
1931
Cáp áp suất khi ngoài
1931
Cáp tẩm dầu áp suất cao
1936
220 kV Cáp tẩm dầu áp suất thấp
1937
Cáp áp suất khi trong
1952
400 kV Cáp tẩm dầu áp suất thấp
1974
500 kV Cáp tẩm dầu áp suất thấp
1980
1000 kV Cáp tẩm dầu áp suất thấp (trong phịng thí nghiệm)
3.
Cáp điện lực với điện mơi đùn-đúc
1947
20 kV Cáp cách điện PE
1960
20 kV Cáp cách điện XLPE
1966
138 kV Cáp cách điện PE
1969
225 kV Cáp cách điện PE
1979
275 kV Cáp cách điện XLPE
1986
400 kV Cáp cách điện XLPE
1988
500 kV Cáp cách điện XLPE
Từ những nắm 1960 trở lại đây, sự tăng khả năng và dung lượng truyền tải của
các đường dây cáp ngầm đã trở thành một hướng phát triển quan trọng, nhiệm vụ
chính ở đây là làm giảm tổn thất khi truyền tải, nâng cao các chỉ số tin cậy.
13
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Các cơng nghệ làm nguội cho lớp điện môi cách điện được nghiên cứu và ứng
dụng với nhiều dạng ở một số nước, đặc biệt là ở Anh, Đức, Nhật,…vv. Hiện nay
công nghệ này đã cho phép truyền tải được một công suất là 2.500 MVA. Ngồi
ra, cơng nghệ về cách điện khí (gas-insulated), siêu dẫn vẫn đang được nghiên
cứu – phát triển nhằm nâng cao khả năng và hiệu suất truyền tải cho đường dây
truyền tải sử dụng cáp ngầm.
2.2) Các kiểu cáp và tiết diện ứng dụng của chúng
2.2.1) Cáp 3 pha AC và cáp DC
Như chúng ta đã biết, điện có thể truyền tải dưới dạng dịng điện một chiều (DC)
hay xoay chiều (AC).
Cáp ngầm cao áp có thể xem như những tụ điện trụ rất dài mà điện dung trên một
đơn vị dài C’ vào khoảng từ 120 đến 600 nF/km, tuỳ thuộc vào điện môi, tiết
diện và độ dày của lớp cách điện. Dưới điện áp xoay chiều, dịng xả của tụ điện
được xác định theo cơng thức sau, với mỗi pha:
Ic = U0 ω C’ l ≈ U0 ω εr l
(2.1)
Với U0 là điện phá pha, ω là tần số góc, εr là hằng số điện mơi và l là độ dài của
cáp. Dịng phóng lớn nhất tại điểm đầu của cáp là kết quả từ điện dung phân phối
cân bằng trên một đơn vị dài, được đặt trên dịng tiêu thụ mà nó được truyền đi
trên toàn tuyến cáp ngầm. Với kết quả này, độ dài tới hạn lý thuyết cho một cáp
ngầm ba pha lc mà tại điểm đầu của cáp, dòng vận hành cho phép về nhiệt lớn
nhất vượt quá dòng giới hạn của nó do tải điện dung do cáp gây ra. Do vậy, lc
giảm theo công thức (2-1) với sự tăng lên của điện áp và hằng số điện môi của
lớp cách điện đối với từng loại cáp (Vật liệu, Tiết diện, cách bố trí).
Một hệ thống cáp ngầm vận hành kinh tế thì ít nhất 80% dịng của nó tại điểm ra
phải được truyền tải tới điểm cuối cùng của tuyến cáp. Chiều dài cho phép đối
với cáp XLPE lớn hơn đối với cáp giấy tẩm dầu vì hằng số điện mơi của XLPE là
2.3 thay vì 3.5 đối với điện môi là giấy tẩm dầu.
14
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Đối với cáp ngầm thả dưới đáy biển thì độ dài giới hạn cịn bé hơn. Đối với dịng
điện DC thì hồn tồn khơng có dịng điện phóng do tụ điện gây ra (vì ω = 0) và
tất nhiên là dịng điện do hiệu ứng bề mặt gây ra có thể bỏ qua. Do vậy muốn
truyền tải một công suất lớn trên biển thì người ta thường truyền tải bằng dịng
điện một chiều, tất nhiên là phải có hai trạm biến đổi nghịch lưu - chỉnh lưu ở hai
đầu của hệ thống cáp này. Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều hệ thống truyền
tải điện 1 chiều cao áp (HVDC) đã được nghiên cứu, lắp đặt cũng như đang trong
kế hoạch trong tương lai, nhiều nghiên cứu để giảm chi phí đã được cơng bố.
km
120
XLPE
Chiều dài tối đa
100
Dầu giấy
(Oil-paper)
80
60
40
20
0
110 kV
220 kV
380 kV
Điện áp định mức
Hình 2-1
Chiều dài truyền tải tối đa đối với cáp cao áp và siêu cao áp
làm mát tự nhiên, tiết diện lõi dẫn 1000 mm2 Cu, hệ số tải là 80%
15
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
2.2.2) Các đặc điểm thiết kế
Cáp ngầm cao thế có đặc điểm thiết kế chung, tuỳ thuộc vào loại chất điện môi,
điện áp định mức, và tần số vận hành, nó có thể được mơ tả tóm lược trên hình
2.2. Các thành phần cần thiết cho các đáp ứng về điện, cơ, nhiệt của cáp là lõi
dẫn điện, lớp cách điện với giới hạn trong, ngồi và màng mỏng kim loại.
Hình 2.2
Cấu tạo các phần tử của cáp cao áp và siêu cao áp
Cáp với các dải cấp điện áp khác nhau được thiết kế theo cái gọi “cáp trường
quay” (radial field cables). Tức là lõi dẫn có tráng một lớp màng mỏng bao bọc
và lớp giáp bao bọc kim loại xung quanh, lớp cách điện được đùn đúc bao bọc
đối xứng trục với lõi dẫn cho đủ lớn để cách điện theo công thức về điện trường
như sau:
E ( x) =
U0
⎛R⎞
x. ln⎜ ⎟
⎝r⎠
(2.2)
Trong đó U0 là điện áp vận hành và R, r lần lượt là bán kính trong và bán kính
ngồi của lớp cách điện.
16
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Trường hợp này cũng đúng cho loại cáp cách điện bằng khí nén. Lớp giáp bọc
kim loại được nối đất. Cáp ngầm khơng cịn có điện trường, vỏ ngồi cùng có
điện trường xem như bằng gần bằng zero.
2.2.3) Điện mơi
Có hai nhóm điện môi được sử dụng cho cáp ngầm cao áp và siêu cao áp là giấy
tẩm dầu và các chất tổng hợp được đùn-đúc, thông thường là các chất tổng hợp
cao phân tử polymer (extruded synthetic materials).
• Giấy tẩm dầu
Giấy tẩm dầu đã được ứng dụng để sản xuất cáp có lịch sử cho đến nay đã là
hàng trăm năm. Tùy thuộc vào điện áp mà nó có thể sản xuất từ vài chục kV đến
hàng trăm kV (400kV). Các lớp giấy mỏng được quấn quanh chồng chéo lên
nhau và nó tạo ra các lỗ hổng như hình 2.3.
Hình 2.3
Cấu tạo của lớp cách điện bằng các lớp giấy mỏng quấn chồng lên nhau
Các lỗ hổng này gây phóng điện, để khắc phục nhược điểm này, một loại dầu
cách điện có độ nhớt thấp được tra tẩm vào các lớp giấy này để bít đầy các lỗ
hổng đó (Low-Pressure Oil-Filled cable, LPOF).
17
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
• Chất điện môi tổng hợp đùn - đúc (PE, XLPE, EPR)
Qua trình thực hiện chất cách điện bằng giấy thấm dầu phải thông quá nhiều
bước rất tốn kém phức tạp. Đối với chất điện mơi rắn đồng nhất thì q trình sản
xuất theo kểi đúc-đùn đến đâu hồn thiệt đến đó và dễ dàng thiết kế một dây
truyền sản xuất tự động nhanh chóng cho nó. Chất điện mơi rắn đơng nhất này
khơng có các lỗ hổng gấy phóng điện, là nhược điểm của các lớp cách điện bằng
giấy thấm dầu. người ta sử dụng hợp chất hữu cơ không phân cực Polyethylene
(cao phân tử Ethylene - PE) hay là Polyethylene trùng hợp (XLPE) cho phép
thích hợp các dặc tính nhiệt cao hơn, có thể chịu được trong các chế độ vận hành
khi có quá tải hay ngắn mạch.
Polyethylene đã được nghiên cứu sản xuất cho việc cách điện cho cáp điện cao
thế vào những năm 1960 của thế kỉ trước và hiện nay người ta đã chế tạo thành
công cho cáp điện đến cấp cách điện là 500 kV. Để cải thiện sự tinh khiết và
đồng nhất của lớp cách điện này, người ta đưa vào ứng dụng các lớp bán dẫn bao
quanh bề mặt tiếp xúc của lõi dẫn điện và màn che chắn bao bọc lớp điện môi
cách điện này, đồng thời, hợp chất XLPE được thay thế lớp điện môi PE dùng để
đúc lớp cách điện cho cáp cao áp.
Ngoài XLPE ra, cao su nhân tạo (Ethylene Propylene Ruber – EPR) cũng được
ứng dụng ở một số nước (chẳng hạn như Italy, Nam Phi) để làm chất cách điện
cho cáp cao áp. Tuy nhiên, cáp có chất điện môi EPR chỉ đạt được đến giới hạn
điện áp ở khoảng 150kV vì có sự tổn thất điện mơi lớn. Nhưng chúng lại có ưu
điểm là độ bền nhiệt cũng như cơ học tốt hơn so với chất điện mơi XLPE.
2.3) Các thành phần
2.3.1) Lõi dẫn điện
• Vật liệu dẫn điện
Hiện nay có hai kim loại chủ yếu nhất cho việc sản xuất lõi dẫn điện cho cáp điện
là đồng (Cu) và nhơm (Al). Ngồi ra Nát-ri (Na) cũng đã được nghiên cứu và đưa
vào thử nghiệm song do chúng dễ dàng bị ơ xi hóa khi có tiếp xúc với hơi ẩm nên
18
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
ngày nay ít thấy xuất hiện. Các đặc tính vật lý của đồng (Cu) và nhôm (Al) cho
trên bảng 2.2.
Bảng 2.2
Các đặc tính cơ bản của vật liệu làm lõi
dẫn điệnĐồng (Cu) và Nhơm (Al)
Các đặc tính
Trọng lượng
riêng (g/cm3)
Đặc tính điện trở
2
(Ωmm /m)
Độ căng kéo
(N/mm2)
Đồng (Cu)
Nhơm (Al)
8,89
2,7
17,24. 10-3
28,26. 10-3
200 ÷ 300
70 ÷ 90
Từ bảng 2.2 thì thơng thường thì khi dịng định mức truyền tải của cáp lớn và cấp
điện áp cao thì người ta thường sử dụng lõi dẫn bằng đồng nhằm giảm đường
kính của mặt cắt ngang của cáp. Việc sử dụng lõi dẫn là đồng hay nhôm tuỳ
thuộc vào tính kinh tế cho mỗi trường hợp cụ thể.
Ngày nay, tiết diện của cáp đã được tiêu chuẩn hoá, đối với cáp ngầm cao áp hay
siêu cao áp thì tiết diện của lõi dẫn điện thông thường là từ 240 đến 3000 mm2
cho lõi bằng đồng, giới hạn độ lớn của tiết diện ngang chính là khả năng cho
phép uốn cong của cáp và khối lượng thích hợp cho chuyên chở lắp đặt cho từng
trường hợp chiều dài thực tế cụ thể.
• Kiểu lõi dẫn điện
Có hai tham số được xác định cho việc thiết kế lõi dẫn điện là giá trị của dòng
điện định mức liên quan đến tiết diện và kiểu thích hợp của nó đối với mỗi loại
điện mơi, các dạng thơng thường cho trên hình 2.4.
19
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Hình 2.4
Các kiểu thiết kế lõi dẫn điện cho cáp ngầm cao và siêu cao áp
Điện mơi xác định cấu hình của lõi dẫn điện đối với cáp dầu áp suất thấp (lowpressure oil-filled cable) mà ở lõi rỗng bên trong cho phép dầu có thể chảy trong
đó tuỳ thuộc vào nhiệt độ trong cáp.
Cáp có lõi hình oval được sử dụng cho cáp áp suất khí ngồi. Trong trường hợp
này, đường viền của lõi dẫn hình oval dễ dàng cho việc hạn chế các lỗ hổng của
giấy được tẩm dầu có độ nhớt thấp dưới tác dụng của áp suất khí bên ngoài tuỳ
thuộc vào sự thay đổi của các điều kiện tải.
Các dạng thiết kế khác cho lõi dẫn điện như ở trên hình vẽ 2.4 thích hợp cho việc
sản xuất hay tính kinh tế đối với từng tiết diện cụ thể của cáp. Một khía cạnh
được xem xét nữa là khả năng uốn cong của cáp mà chúng được làm thành bó
20
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
bện xoắn lại. Bảng 2.3 chỉ ra các đặc điểm đối với mỗi kiểu của lõi dẫn điện đã
được mô tả trên hình 2.4.
Bảng 2.3
Các tính chất đối với mỗi kiểu lõi dẫn
Kiểu lõi dẫn
Ưu điểm
- Hệ số lấp đầy là
Thanh tròn đặc
100%
(Round conductor
- Tính đồng nhất
- Single strand)
cao
- Giá thành hạ
Các sợi nhỏ
Nhược điểm
Ứng dụng
- Khơng có độ
dẻo
Tiết diện tối
- Độ dịch chuyển
đa là 800 mm2
dòng điện lớn
- Độ dịch chuyển
bện chặt lại thành
- Có độ dẻo cao
dịng điện
khối trịn
- Dễ sản suất và
- Dễ bị quằn
(Stranded round
lắp đặt
cùng với điện
conductor)
Tiết diện tối
đa là 630 mm2
môi đùn - đúc
- Tối đa 1200
Có lõi ở tâm
- Hệ số lấp đầy tốt
hoặc rỗng ở tâm
- Ổn định dạng cao
(Profile wire or
- Tính đồng nhất
hollow conductor)
bề mặt
mm2 đối với cáp
- Độ dẻo kém
đùn-đúc
- Độ dịch chuyển
- 2500 mm2 đối
dòng điện
với cáp nhúng
dầu với lõi dẫn
có lỗ rỗng ở tâm
- Giá thành cao
Từng mảnh ghép
lại (Milliken
conductor)
- Có độ dẻo cao
- Hệ số lấp đầy
- Làm giảm độ
kém
dịch chuyển dòng
- Dễ bị quằn
điện
cùng với điện
Tiết diện từ
1200 mm2 trở
lên
môi đùn - đúc
21
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
Các sợi nhỏ
Giống lõi là các
bện chặt lại thành
sợi nhỏ bện chặt
hình Oval
lại thành khối tròn
(Stranded oval
(Stranded round
conductor)
conductor)
Giống lõi là các
sợi nhỏ bện chặt
lại thành khối
trịn
(Stranded round
Sử dụng cho cáp
áp suất khí
ngồi
conductor)
Hầu hết cáp được sản xuất với lõi là những sợi kim loại được bện xoắn, ngoài sự
tiện lợi cho việc bẻ cong so với lõi dẫn là một khối đặc ra thì cái yếu tố quan
trọng nữa là sự dịch chuyển dòng điện do hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần.
Hình 2.5 chỉ về sự dịch chuyển của dịng điện do hiệu ứng bề mặt, mối quan hệ
giữa điện trở AC và DC tại tần số 50Hz đối với lõi dẫn bằng đồng đặc đối với
dòng định mức ở 200C và 900C. Ở điều kiện này, điện trở AC là R~ của lõi dẫn tại
900C tăng gần bằng 45% so với điện trở DC là R= khi tiết diện của lõi lớn. Khi tại
nhiệt độ 200C thì nó lớn hơn vào khảng 30%.
Hình 2.5
Sự tăng điện trở do hiệu ứng bề mặt tại dòng định mức và tần số 50 Hz
Đối với lõi dẫn từng mảnh ghép lại thì quan hệ R~/R= bé hơn so với lõi dẫn đặc
khi có sự gia tăng nhiệt độ cũng như tiết diện của cáp, chính vì lý do này mà khi
tiết diện của cáp lớn thì người ta ưu tiên sử dụng loại cáp có lõi dẫn từng mảnh
ghép lại (segmental conductor) và nó cịn được gọi là lõi dẫn Milliken (Milliken
22
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
conductor). Loại lõi dẫn này thường được sản xuất khi tiết diện của nó lớn từ
1200 mm2 trở lên.
2.3.2) Lớp cách điện
Đối với cáp cao áp thì có 2 nhóm điện mơi dùng để làm lớp cách điện như đã
trình bày ở phần 2.2.3, đó là giấy tẩm dầu được quấn chồng nhiều lớp lên nhau và
hợp chất polymer được đúc đùn thành một lớp đồng nhất duy nhất. Đối với cáp
ngầm cao áp thì đây là khâu quan trọng và khó tính tốn nhất đối với tuổi thọ của
cáp. Tính đồng nhất của vật liệu, và lớp giáp bán dẫn giới hạn trường, lớp bảo vệ
sự thâm nhập của hơi ẩm vào chất điện mơi là một khía cạnh được quan tâm đối
với công nghệ sản xuất cáp cao áp hiện đại.
2.3.3) Các lớp giới hạn trường
Ðể bảo đảm cho trường hình trụ (cylinderical field) và để chịu đựng được cường
độ điện trường mà nó xảy ra, tất cả các loại cáp có điện áp UN> 6 kV, khơng phụ
thc vào loại điện mơi, cần thiết phải có giới hạn trường hay các lớp làm phẳng
trường, phổ biến nhất là các lớp bán dẫn ở phần phân cách gữa lõi dẫn và lớp
cách điện, giữa lớp cách điện và lớp giáp kim loại bao quanh lớp cách điện,
những lớp này được chuẩn hố.
• Lớp bán dẫn bên trong (conductor screen).
• Lớp bán dẫn ngồi (core screen).
Có hai mục đích chủ yếu:
• Làm cân bằng và giảm suất điện bên trong lớp điện môi bằng cách ngăn ngừa
sự gia tăng của trường cục bộ ở những nơi mà chất điện môi không đồng nhất
như là giữa các sợi dây trong lõi dẫn hay là màng chắn. Các lớp bán dẫn khử hiệu
ứng của các sợi dẫn riêng biệt trên trường phân bố (xem hình 2.6).
23
Nghiên cứu các tính chất cáp ngầm hiện đại
______________________________________________________________________
• Ngăn ngừa sự tạo nên các lỗ hổng giữa các thành phần của cáp (lõi, màng
chắn, lớp giáp) và lớp cách điện do biến dạng cơ học chẳng hạn như uốn cong
cáp, hay sự giãn nở nhiệt. Một sự ràng buộc chắc bền giữa lớp bán dẫn và lớp
cách điện ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng phóng điện, một đặc điểm cần thiết của
cáp cách điện bằng polymer.
Vật liệu để làm lớp làm phẳng trường là giấy carbon có bọc nhơm một mặt cho
loại cáp có lớp cách điện giấy tẩm dầu và là polymer đùn đúc trong trường hợp
cáp có lớp điện mơi rắn đồng nhất.
Hình 2.6
Khi khơng có lớp màng giới
hạn trường: Đường sức dày
thêm do các sợi dẫn nhỏ
Khi có lớp màng giới hạn
trường: Phân bố trường
xốy (radial field)
2.3.4) Vỏ bọc (giáp) kim loại
Lớp bọc kim loại này có chức năng:
• Làm cho dịng phóng điện do điện dung dưới những điều kiện vận hành theo
phương trình 2.1 không vượt qúa điện áp rơi trên lớp vỏ bọc này.
• Dẫn dịng sự cố chạm đất trong trường hợp có sự cố cho đến khi máy cắt cơ
lập hệ thống để không làm nhiệt độ tăng quá giới hạn cho phép do dòng ngắn
mạch (làm tản bớt dòng ngắn mạch).
24
