Sự cố cáp gây ra các vụ mất điện trên diện rộng và khiến khách hàng phẫn nộ. Việc phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn trước khi cấp điện là rất khó khăn. Kiểm tra cáp bằng phương pháp VLF giải quyết vấn đề này một cách an toàn và dễ dàng. Phương pháp kiểm tra cáp VLF sử dụng điện áp xoay chiều tần số rất thấp (0,1 Hz) để kiểm tra lớp cách điện của cáp trung và cao áp. Phương pháp này giúp phát hiện các điểm yếu trên cáp XLPE mà không gây hư hại cho chúng. Phương pháp này thay thế phương pháp kiểm tra bằng điện áp một chiều (DC) cũ, đảm bảo mạng lưới điện của quý vị an toàn trước khi đưa vào vận hành chính thức. Tôi nói chuyện với các nhà thầu EPC hàng ngày. Họ luôn lo lắng về việc kiểm tra cáp. Họ muốn biết liệu việc kiểm tra này có làm hỏng những sợi cáp mới toanh của họ hay không. Họ hỏi tôi liệu đây có phải chỉ là một bước thừa thãi nữa hay không. Hãy cùng xem xét những sự thật thực tế về phương pháp kiểm tra này.

Việc kiểm tra cáp VLF có gây hư hỏng không?

Việc thử nghiệm các loại cáp mới ở điện áp cao khiến nhiều kỹ sư lo ngại. Việc làm hỏng một sợi cáp còn tốt trong quá trình thử nghiệm sẽ gây lãng phí thời gian và tiền bạc. Thử nghiệm VLF rất an toàn và giúp ngăn ngừa các vụ cháy bất ngờ. Kiểm tra cáp VLF là phương pháp kiểm tra không phá hủy dành cho các sợi cáp còn nguyên vẹn. Phương pháp này chỉ làm hỏng những sợi cáp đã có khuyết tật cách điện nghiêm trọng. Nếu sợi cáp của bạn còn tốt, việc kiểm tra tần số thấp sẽ hoàn toàn không gây hại cho nó. Phương pháp này đảm bảo sợi cáp của bạn duy trì được toàn bộ tuổi thọ của nó. !

Nhiều người hỏi tôi liệu việc thử nghiệm VLF có làm hỏng các dây cáp đắt tiền của họ hay không. Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần suy nghĩ xem từ “phá hủy” thực sự có nghĩa là gì. Thử nghiệm VLF là một “thử nghiệm chịu đựng”. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ áp dụng một điện áp cao vào dây cáp trong một khoảng thời gian cụ thể. Thông thường, chúng ta áp dụng điện áp gấp ba lần điện áp làm việc bình thường.

Nếu dây cáp hoàn toàn nguyên vẹn, nó sẽ dễ dàng chịu được áp lực này. Lớp cách điện bằng nhựa sẽ không bị lão hóa nhanh hơn. Dây cáp sẽ không bị chảy. Dây cáp vẫn hoàn toàn an toàn. Nhưng trên các công trường thực tế, sự cố vẫn có thể xảy ra. Một công nhân mắc lỗi khi nối hai sợi cáp. Điểm nối đó trở thành điểm yếu. Bụi bẩn hoặc nước xâm nhập vào bên trong dây cáp trong quá trình lắp đặt. Lớp cách điện trở nên yếu đi. Khi chúng ta áp dụng điện áp VLF, máy sẽ phát hiện ra điểm yếu này. Điện áp sẽ buộc mối nối kém chất lượng phải hỏng. Cáp bị hỏng trong quá trình thử nghiệm. Điều này có phải là điều xấu không? Không. Đây là một điều rất tốt. Bạn muốn dây cáp bị đứt khi đang kiểm tra tại một công trường trống. Bạn không muốn nó phát nổ ba tháng sau đó. Một vụ nổ sau này có thể phá hủy cả một nhà máy.

Một câu chuyện có thật từ Ả Rập Xê Út

Năm ngoái, một nhà thầu EPC tại Ả Rập Xê Út đã mua một máy kiểm tra VLF. Họ đã lắp đặt một đường cáp dài 5 kilômét, điện áp 33 kV cho một trang trại năng lượng mặt trời mới. Người quản lý dự án lo ngại không dám tiến hành kiểm tra. Ông ấy cho rằng điện áp cao sẽ làm hỏng toàn bộ đường cáp. Tôi đã giải thích cho ông ấy về nguyên lý vật lý của phương pháp VLF. Cuối cùng, họ đã tiến hành kiểm tra. Thử nghiệm thất bại vào phút thứ 15. Người quản lý rất tức giận. Anh ấy gọi cho tôi. Anh ấy nói rằng máy của tôi đã phá hủy đường cáp mới của anh ấy. Tôi bảo anh ấy tìm vị trí chính xác của sự cố. Họ đã sử dụng máy dò sự cố cáp. Họ đào đất lên. Họ phát hiện ra một vết cắt sâu như lưỡi dao trên lớp cách điện của đường cáp. Một công nhân bất cẩn đã làm rơi dụng cụ lên dây cáp trước khi chôn nó xuống. Máy của chúng tôi không làm hỏng một sợi cáp còn tốt. Máy của chúng tôi đã phát hiện ra một mối nguy hiểm tiềm ẩn. Nó đã phá hủy đoạn cáp bị hỏng trước khi nó có thể gây ra một thảm họa lớn. Họ đã sửa chữa đoạn cáp nhỏ đó. Họ kiểm tra lại. Kết quả đạt yêu cầu.

Cách VLF bảo vệ khoản đầu tư của bạn

Chúng ta có thể xem xét kết quả của một bài kiểm tra VLF một cách đơn giản. Điều này giúp chúng ta hiểu được giá trị thực sự của nó.

Do đó, VLF chỉ gây hại cho các sự cố tiềm ẩn. Nó hoạt động như một nhân viên kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt cho mạng lưới điện của bạn. Nó không gây hại cho các thiết bị hoạt động tốt.

Khi kiểm tra cáp cao áp, tại sao chúng ta chỉ sử dụng tần số rất thấp (VLF) mà không sử dụng tần số trung bình hay cao?

Việc vận chuyển các máy thử nghiệm cồng kềnh đến các địa điểm xa xôi thực sự là một cơn ác mộng. Các máy thử nghiệm AC tần số cao quá to và nặng để sử dụng tại hiện trường. Tần số VLF giải quyết ngay lập tức vấn đề trọng lượng khổng lồ này. Chúng tôi sử dụng tần số rất thấp (0,1 Hz) vì công nghệ này tiêu thụ công suất ít hơn 600 lần so với phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ở tần số 60 Hz. Điều này giúp máy thử nghiệm có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và dễ dàng mang theo. Nhờ đó, việc thử nghiệm tại hiện trường đối với các dây cáp cao áp dài trở nên khả thi. 

 Để hiểu tại sao chúng ta sử dụng tần số 0,1 Hz, chúng ta cần tìm hiểu cách thức hoạt động của dây cáp điện. Một sợi cáp điện dài không chỉ đơn thuần là một sợi dây. Nó hoạt động y hệt như một tụ điện khổng lồ. Tụ điện là một linh kiện điện tử. Nó có chức năng tích trữ năng lượng. Dây cáp càng dài, lượng năng lượng nó tích trữ được càng nhiều. Điện áp càng cao, nó càng lưu trữ được nhiều năng lượng. Khi bạn kiểm tra một dây cáp bằng dòng điện xoay chiều (AC), bạn phải đẩy điện vào tụ điện khổng lồ này. Bạn đẩy điện vào. Sau đó, bạn rút điện ra. Bạn thực hiện việc này nhiều lần trong một giây.

Vấn đề với tần số 50 Hz hoặc 60 Hz

Nếu bạn sử dụng tần số lưới điện thông thường, như 50 Hz hoặc 60 Hz, bạn phải thực hiện quá trình đẩy và kéo 50 hoặc 60 lần mỗi giây. Việc đẩy điện áp cao vào một sợi cáp dài 50 lần mỗi giây là một công việc vô cùng nặng nhọc. Nó đòi hỏi một lượng dòng điện khổng lồ. Để cung cấp dòng điện khổng lồ này, bạn cần một máy thử nghiệm cỡ lớn. Nếu bạn muốn thử nghiệm một sợi cáp 33kV dài 10 km ở tần số 50 Hz, máy thử nghiệm của bạn sẽ có kích thước bằng một container vận chuyển lớn. Nó sẽ nặng hàng nghìn kg. Bạn sẽ cần một chiếc xe tải lớn để vận chuyển nó. Bạn sẽ cần một cần cẩu để nâng nó lên. Điều này là không thể đối với các khách hàng của tôi. Các khách hàng của tôi làm việc ở sa mạc. Họ làm việc trên núi. Họ làm việc trên những con đường đông đúc trong thành phố. Họ không thể mang cần cẩu đến mọi địa điểm thử nghiệm.

Sức mạnh kỳ diệu của tần số 0,1 Hz

Đây chính là lúc những phép tính đơn giản giúp chúng ta. Có một quy luật cơ bản trong điện học: Dòng điện cần thiết tỷ lệ thuận với tần số. Nếu giảm tần số, dòng điện cũng sẽ giảm theo. Nếu chúng ta thay đổi tần số từ 60 Hz xuống còn 0,1 Hz, tần số sẽ nhỏ đi 600 lần. Vì tần số nhỏ hơn 600 lần, nên dòng điện cần thiết cũng nhỏ hơn 600 lần. Công suất cần thiết cũng nhỏ hơn 600 lần. Vì cần ít công suất hơn, chúng ta có thể chế tạo một máy móc nhỏ hơn rất nhiều.

Một câu chuyện có thật từ Việt Nam

Tôi có một khách hàng ở Việt Nam. Họ cung cấp dịch vụ điện cho các trang trại gió. Vài năm trước, họ đã sử dụng một hệ thống kiểm tra cộng hưởng AC cỡ lớn. Họ cần kiểm tra một sợi cáp ở đỉnh núi. Chiếc xe tải không thể leo lên con đường đất đó. Họ buộc phải tạm dừng công việc. Họ đã gọi cho tôi để nhờ giúp đỡ. Tôi đã bán cho họ một máy kiểm tra HIPOT VLF. Máy VLF này có kích thước bằng một chiếc vali lớn. Hai kỹ sư đã đặt nó vào phía sau một chiếc xe jeep nhỏ. Họ lái xe lên núi. Hai người đàn ông mang máy đến chỗ sợi cáp. Họ hoàn thành công việc trong vòng một giờ.

Tại sao không phải là tần số cao?

Một số người thắc mắc về tần số cao. Nếu tần số 60 Hz đã cần một thiết bị có kích thước bằng một chiếc xe tải, thì hãy tưởng tượng tần số cao như 1000 Hz sẽ ra sao. Thiết bị đó sẽ phải có kích thước bằng cả một nhà máy điện. Về mặt vật lý, việc kiểm tra các dây cáp dài bằng tần số cao tại hiện trường là điều không thể. Dưới đây là một bảng đơn giản để minh họa tại sao 0,1 Hz là lựa chọn duy nhất thực tế.

Với tần số 0,1 Hz, các thiết bị kiểm tra của chúng tôi mang đến cho bạn chất lượng kiểm tra dòng điện xoay chiều hoàn toàn tương đương. Tuy nhiên, chúng lại có kích thước nhỏ gọn, vừa vặn trong một chiếc hộp nhỏ. Điều này giúp việc kiểm tra tại hiện trường trở nên nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và có thể thực hiện ở bất kỳ đâu trên thế giới.

Máy kiểm tra cáp VLF có thể sử dụng tần số 0,1 Hz hay 0,01 Hz không?

Chọn tần số không phù hợp sẽ khiến bạn lãng phí cả ngày. Một cuộc thử nghiệm diễn ra chậm chạp sẽ khiến bạn tốn cả tiền lẫn thời gian. Hiểu rõ sự khác biệt giữa 0,1 Hz và 0,01 Hz sẽ giúp bạn tiết kiệm được hàng giờ làm việc. Đúng vậy, bạn có thể sử dụng tần số 0,01 Hz nếu dây cáp của bạn rất dài. Tuy nhiên, một bài kiểm tra ở tần số 0,01 Hz sẽ mất nhiều thời gian hơn so với bài kiểm tra ở tần số 0,1 Hz. Bạn chỉ nên sử dụng tần số 0,01 Hz khi dây cáp dài khiến máy vượt quá giới hạn công suất ở tần số 0,1 Hz.  

Khi bạn nhìn vào màn hình của một KV HIPOT Khi sử dụng máy kiểm tra VLF, bạn sẽ thấy các tùy chọn tần số khác nhau. Thông thường, bạn sẽ thấy các giá trị 0,1 Hz, 0,05 Hz, 0,02 Hz và 0,01 Hz. Nhiều kỹ sư không biết nên chọn giá trị nào. Họ cho rằng tất cả các giá trị này đều cho kết quả giống nhau. Đây là một sai lầm lớn. Tiêu chuẩn quốc tế cho thử nghiệm VLF là 0,1 Hz. Bạn nên luôn cố gắng sử dụng tần số 0,1 Hz trước tiên. Tuy nhiên, đôi khi bạn không thể sử dụng tần số này.

Giới hạn của máy móc

Mỗi máy kiểm tra đều có giới hạn. Giới hạn này phụ thuộc vào chiều dài cáp. Chúng tôi đo chiều dài này dưới dạng “điện dung”. Một sợi cáp rất dài sẽ có điện dung rất cao. Nếu bạn kết nối máy kiểm tra VLF với một sợi cáp dài 15 kilômét và nhấn nút khởi động ở tần số 0,1 Hz, máy có thể phát ra tiếng bíp. Màn hình có thể hiển thị “Quá tải” hoặc “Điện dung quá cao”. Máy không có đủ công suất để đẩy điện áp 0,1 lần mỗi giây vào một sợi cáp khổng lồ như vậy. Đây là lý do tại sao chúng tôi cung cấp cho bạn tùy chọn thay đổi tần số xuống 0,01 Hz. Nếu bạn giảm tần số xuống còn một phần mười, máy sẽ chỉ cần một phần mười công suất. Lúc này, máy có thể kiểm tra dễ dàng đoạn cáp dài 20 km đó.

Vấn đề tiềm ẩn với tần số 0,01 Hz

Nếu tần số 0,01 Hz giúp máy hoạt động mạnh mẽ hơn, tại sao chúng ta không sử dụng nó mọi lúc? Câu trả lời là thời gian. Công nghệ VLF sử dụng dòng điện xoay chiều. Điện áp dao động lên xuống. Điều này tạo ra một sóng. Ở tần số 0,1 Hz, một chu kỳ sóng hoàn chỉnh mất 10 giây. Trong một thử nghiệm thông thường kéo dài 30 phút, dây cáp chỉ nhận được 180 chu kỳ sóng. Số lượng này đủ để phát hiện điểm yếu. Ở tần số 0,01 Hz, sóng rất chậm. Một chu kỳ sóng hoàn chỉnh mất 100 giây. Trong một cuộc kiểm tra kéo dài 30 phút, dây cáp chỉ nhận được 18 sóng. Đây là một con số rất nhỏ. Nó có thể không đủ để làm hỏng một mối nối kém chất lượng.

Tuân thủ các quy tắc

Tiêu chuẩn IEEE 400.2 chỉ rõ chính xác những gì cần làm. Nếu bạn giảm tần số, bạn phải tăng thời gian kiểm tra. Bạn phải cung cấp đủ sóng cho cáp để phát hiện các lỗi ẩn. Nếu kiểm tra ở tần số 0,1 Hz, bạn có thể cần kiểm tra trong 30 phút. Nếu chuyển sang 0,05 Hz, bạn có thể phải kiểm tra trong 60 phút. Nếu chuyển sang 0,01 Hz, bạn có thể phải kiểm tra trong nhiều giờ.

Một câu chuyện có thật từ Nam Phi

Tôi đã hỗ trợ một nhà thầu EPC tại Nam Phi. Họ đang xây dựng một trang trại năng lượng mặt trời quy mô lớn. Họ cần kiểm tra một đường cáp điện chính, dài 12 kilômét. Họ đã kết nối máy kiểm tra VLF và cài đặt tần số ở mức 0,1 Hz. Thiết bị hiển thị lỗi quá tải. Họ đã nhắn tin cho tôi qua WhatsApp và tỏ ra rất lo lắng. Người thanh tra đang chờ. Tôi bảo họ chuyển tần số xuống 0,05 Hz. Họ thử làm theo. Máy vẫn báo lỗi. Cáp quá lớn. Tôi bảo họ chuyển xuống 0,02 Hz. Họ nhấn nút khởi động. Máy hoạt động hoàn hảo. Điện áp tăng lên. Nhưng tôi đã cảnh báo họ. Tôi nói: “Bây giờ các bạn không thể thực hiện bài kiểm tra 15 phút được. Tần số quá chậm. Các bạn phải chạy bài kiểm tra trong thời gian dài hơn.” Họ báo lại với thanh tra viên. Thanh tra viên đồng ý. Họ chạy bài kiểm tra trong thời gian dài hơn. Dây cáp đã đạt tiêu chuẩn. Họ nhận được tiền thanh toán. Dưới đây là một bảng đơn giản để giúp bạn chọn tần số phù hợp tại hiện trường.

Vậy, có được phép sử dụng tần số 0,01 Hz không? Có. Hoàn toàn được. Máy được thiết kế để thực hiện điều này. Nhưng bạn phải nhớ quy tắc này: tần số càng thấp thì thời gian kiểm tra càng phải dài hơn. Luôn bắt đầu với tần số 0,1 Hz. Chỉ nên giảm xuống mức thấp hơn khi máy báo rằng dây cáp quá lớn.

Kết luận

Kiểm tra cáp bằng công nghệ VLF là một lựa chọn an toàn và thông minh cho hệ thống cáp của bạn. Bằng cách chọn tần số phù hợp, bạn có thể dễ dàng phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn và đảm bảo hệ thống điện của bạn luôn hoạt động hoàn hảo.