Làm thế nào để ngăn ngừa sự cố điện trong nhà điện?

Hiểu biết về Các Dạng Hỏng Hóc của Nhà Điện

Một nhà điện — còn được gọi là nhà điện, nhà nguồn điện hoặc buồng điện tiền chế — tích hợp thiết bị đóng cắt điện áp trung thế, tủ phân phối điện áp thấp, buồng biến áp và hệ thống điều khiển trong một buồng kín chống thời tiết làm bằng thép hoặc bê tông. Các đơn vị mô-đun này phục vụ các hoạt động khai thác mỏ, cơ sở dầu khí và các khu công nghiệp xa xôi nơi việc xây dựng tòa nhà cố định là không khả thi.

Môi trường kín này làm tập trung nhiệt và độ ẩm theo cách mà các trạm biến áp ngoài trời có thể giải tán một cách tự nhiên. Nhiệt độ có thể tăng hơn 15°C so với nhiệt độ môi trường trong điều kiện tải đỉnh, làm gia tốc quá trình lão hóa cách điện với tốc độ gần gấp đôi cho mỗi lần tăng 10°C. Một bộ ngắt mạch được thiết kế để vận hành trong 30 năm ở nhiệt độ 40°C có thể hỏng trong vòng 12–15 năm nếu vận hành liên tục ở 55°C mà không có biện pháp can thiệp về nhiệt.

Một mỏ đồng tại Chile đã trải qua ba lần ngừng hoạt động trong vòng sáu tháng, mỗi lần đều được xác định là do hiện tượng ngưng tụ hơi ẩm bên trong một nhà điện phục vụ trạm biến áp nghiền sơ cấp. Hệ thống HVAC đã được thiết kế cho điều kiện mùa khô và không thể xử lý các đợt tăng độ ẩm trong mùa mưa. Việc thay thế máy điều hòa không khí tiêu chuẩn bằng một thiết bị khử ẩm công nghiệp có khả năng hoạt động ở độ ẩm tương đối 95% đã loại bỏ hoàn toàn các sự cố ngưng tụ tiếp theo, giúp tiết kiệm khoảng 2,3 triệu đô la Mỹ nhờ tránh được thời gian ngừng sản xuất.

Quản lý nhiệt

Tải nhiệt và quy mô hóa hệ thống HVAC

Mọi thiết bị điện đều chuyển đổi một phần công suất đầu vào thành nhiệt. Một dãy tủ đóng cắt điện áp trung thế tỏa nhiệt từ 500–2.000 watt trên mỗi tủ. Tổng tải nhiệt được tính bằng cách cộng tổng tổn hao ghi trên nhãn của từng thành phần, với hệ số đa dạng được áp dụng. Hệ thống HVAC phải duy trì nhiệt độ bên trong ở mức 18–30°C trong khi xử lý tải nhiệt này cùng với nhiệt lượng hấp thụ từ bức xạ mặt trời lên mái vỏ bọc.

Cấu hình HVAC dự phòng kiểu N+1 đảm bảo quá trình làm mát vẫn tiếp tục khi một đơn vị chính gặp sự cố. Hệ thống giám sát SCADA từ xa cảnh báo người vận hành về sự cố HVAC trước khi nhiệt độ tăng lên mức gây hư hại cho thiết bị.

Phân phối luồng không khí

Sự phân tầng nhiệt độ tạo ra các vùng nóng gần trần nhà. Quạt hút gắn trên trần ngăn hiện tượng này bằng cách hút không khí ấm từ vùng trên cao qua dàn lạnh. Thiết bị đặt ở vị trí tủ trên cùng hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 10–15°C so với thiết bị đặt ở vị trí tủ thấp hơn nếu không có hệ thống quản lý luồng khí phù hợp.

Bộ lọc không khí cần được kiểm tra hàng tháng và thay thế ba tháng một lần trong môi trường nhiều bụi. Bộ lọc bị tắc sẽ hạn chế lưu lượng không khí, khiến nhiệt độ bên trong tăng dần vượt quá giới hạn thiết kế. Các công tắc chênh lệch áp suất lắp trên cụm bộ lọc cung cấp giám sát liên tục trước khi lưu lượng không khí trở nên nguy hiểm.

Kiểm soát độ ẩm

Các nguồn gây ẩm và biện pháp phòng ngừa

Độ ẩm xâm nhập qua cửa lấy gió tươi của hệ thống HVAC, các lỗ xuyên tường, việc ra vào của nhân viên, cũng như đôi khi do nước lọt vào qua đầu nối cáp hoặc gioăng cửa. Duy trì độ ẩm tương đối dưới 60% giúp ngăn ngừa ngưng tụ trên các bề mặt điện. Máy khử ẩm dùng chất hút ẩm chuyên dụng bổ sung cho hệ thống làm mát HVAC trong các lắp đặt ven biển nhiệt đới, nơi độ ẩm môi trường vượt quá 85%.

Các máy sưởi chống ngưng tụ bên trong các ngăn thiết bị chuyển mạch duy trì 35 °C trên điểm sương, ngăn ngừa sự hình thành màng ẩm trên các bộ cách nhiệt thanh bus. Máy sưởi hoạt động thông qua điều khiển hygrostat độc lập với hệ thống HVAC chính.

Bị niêm phong cáp

Mỗi cáp dẫn tạo ra một đường dẫn ẩm tiềm năng. Các mô-đun niêm phong nhiều cáp duy trì xếp hạng môi trường trong khi phù hợp với các bổ sung trong tương lai. IEC 62271-202 quy định bảo vệ xâm nhập ít nhất IP23D cho các trạm phụ chế sẵn, mặc dù hầu hết các ứng dụng công nghiệp quy định IP54 hoặc IP55 để bảo vệ bụi và nước.

Ngăn ngừa Cháy cung và Cháy nổ do Hồ quang điện

IEC 62271-200 xác định các phân loại cung nội bộ yêu cầu các lỗi cung không được gây nguy hiểm cho nhân viên bên ngoài khoang. Các lỗ thông thoát áp lực trong mái nhà hoặc các bức tường trên cung cấp các đường thoát khí được kiểm soát, mở ở áp suất đủ thấp để ngăn ngừa biến dạng cấu trúc nhưng đủ cao để chống lại sự mở ngẫu nhiên từ gió.

Phát hiện khói sớm thông qua các hệ thống hút khí liên tục lấy mẫu không khí từ nhiều khu vực, cung cấp phản hồi báo động trong vòng vài giây. Hệ thống dập tắt cháy tự động sử dụng các chất tác nhân làm sạch — FM-200, Novec 1230 hoặc khí trơ — để dập tắt đám cháy mà không để lại dư lượng cần làm sạch.

Các câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân nào gây ra sự cố điện trong phòng điện?

Sự ngưng tụ độ ẩm trên lớp cách điện, quá nhiệt do hệ thống HVAC không đủ công suất, tích tụ bụi tạo thành các đường dẫn điện, các mối nối lỏng lẻo sinh ra các điểm nóng và lão hóa cách điện do nhiệt độ cao kéo dài. Mỗi yếu tố này đều làm trầm trọng thêm các yếu tố khác — thiết bị nóng lên làm tăng tốc độ suy giảm do độ ẩm, trong khi lớp cách điện đã suy giảm sẽ chịu đựng kém hơn các đợt quá áp trong các quá trình đóng/ngắt.

Hệ thống HVAC của phòng điện nên được kiểm tra định kỳ bao lâu một lần?

Kiểm tra bộ lọc hàng tháng, xác minh hiệu suất làm mát quý một lần và bảo trì tổng thể hàng năm bao gồm làm sạch dàn ống, kiểm tra lượng môi chất lạnh và hiệu chuẩn hệ thống điều khiển. Các địa điểm có nhiều bụi hoặc bị ảnh hưởng bởi hơi muối từ biển có thể yêu cầu thay bộ lọc hai tháng một lần và làm sạch dàn ống sáu tháng một lần.

Dải nhiệt độ khuyến nghị bên trong phòng điện là bao nhiêu?

18–30°C cho hoạt động liên tục, cho phép dao động tạm thời lên đến 35°C trong thời gian bảo trì hệ thống HVAC. Nhà sản xuất thiết bị đánh giá các thành phần ở nhiệt độ môi trường tối đa 40°C; vận hành ở nhiệt độ dưới 30°C giúp duy trì khoảng cách an toàn về nhiệt để xử lý các điểm nóng tại các mối nối, nơi nhiệt độ cục bộ có thể vượt quá nhiệt độ môi trường từ 20–30°C khi tải đầy.

Ngưng tụ gây ra sự cố điện như thế nào?

Lớp màng ẩm trên các bộ cách điện tạo ra các đường rò dẫn điện, làm suy giảm cách điện và dẫn đến phóng điện cục bộ. Trong vòng vài tuần hoặc vài tháng, phóng điện cục bộ sẽ làm xói mòn lớp cách điện, hình thành các đường theo dõi bị cacbon hóa. Khi các đường theo dõi này nối liền khoảng cách pha–đất, dòng sự cố toàn phần sẽ phóng điện hồ quang — một quá trình có thể kéo dài hàng tháng, từ lúc ngưng tụ ban đầu cho đến khi xảy ra sự cố nghiêm trọng.

Nhà điện (electrical house) cần hệ thống phòng cháy chữa cháy nào?

Phát hiện khói bao phủ toàn bộ các ngăn, hệ thống dập tắt tự động sử dụng chất tác nhân sạch, cửa thoát áp được tính toán kích thước phù hợp với năng lượng hồ quang dự kiến lớn nhất, và các điểm xuyên cáp đạt tiêu chuẩn chống cháy để duy trì tính phân vùng. Các nhà cung cấp như Liaoning Sinotech Group cung cấp giải pháp nhà điện hoàn chỉnh với hệ thống bảo vệ tích hợp.

Nhà điện được kiểm tra như thế nào trước khi đưa vào vận hành?

Việc kiểm tra nghiệm thu tại nhà máy xác minh hiệu suất hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC), khả năng bảo vệ vỏ bao chống xâm nhập, phân loại hồ quang nội bộ, tính liên tục của mạng nối đất và kiểm tra chức năng của tất cả các hệ thống bảo vệ và điều khiển. Các phòng thí nghiệm kiểm tra di động có thể thực hiện đo phóng điện cục bộ và khảo sát nhiệt ảnh tại chỗ sau khi lắp đặt. Các nhà cung cấp như Tập đoàn Liaoning Sinotech cung cấp tài liệu kiểm tra tích hợp nhằm hỗ trợ quá trình đưa vào vận hành tại địa điểm lắp đặt cuối cùng.