Phóng điện cục bộ (PD - Partial Discharge) là một trong những đề tài được quan tâm nhất của các thiết bị điện trung và cao thế. Phóng điện cục bộ được hiểu là hiện tượng phóng điện một phần nhỏ trong hệ thống cách điện của các thiết bị trung và cao thế. Quá trình phóng điện cục bộ diễn ra kèm theo đó là sự phá huỷ dần dần hệ thống cách điện.

Như đã đề cập trong bài viết kỳ trước Stator – Sự xuống cấp cách điện cuộn dây, có rất nhiều nguyên nhân gây xuống cấp cuộn dây. Và đa số trong các nguyên nhân đó, đều dẫn đến hiện tượng phóng điện cục bộ. Một số nguyên nhân chính dẫn đến phóng điện cục bộ phải kể đến như sau:

Lỏng cuộn dây trong khe từ (lỏng nêm): Đây là một trong  những nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng của cách điện cuộn dây. Lỏng cuộn dây dẫn đến sự dịch chuyển cuộn dây, kèm theo sự mài mòn mặt ngoài cách điện, sau khi lớp bán dẫn mặt ngoài cuộn dây bị mất đi, lỗ khí giữa cách điện và stator được hình thành, sinh ra hiện tượng phóng điện cục bộ.

Sự nhiễm bẩn: Sự nhiễm bẩn, đặc biệt là bụi bẩn bám trên bề mặt cách điện, tạo đường dẫn giữa cuộn dây thuộc 2 pha khác nhau, sẽ tạo ra phóng điện cục bộ trên bề mặt cách điện. Hiện tượng phóng điện này sẽ hình thành các vết chân chim, và lâu ngày sẽ ăn sâu vào lớp cách điện.

Khoảng cách giữa các pha ở vị trí cuối cuộn dây (end-winding): Quá trình phóng điện này diễn ra là do khoảng cách giữa 2 dây dẫn thuộc 2 pha khác nhau tại vị trí end-winding quá nhỏ. Lớp không khí ở giữa 2 pha sẽ bị đánh thủng, dần dần ăn mòn lớp cách điện của 2 pha tại vị trí này. 

Tẩm cách điện không tốt: Đây cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến phóng điện cục bộ trong cuộn dây trung thế. Lỗ khí trong cách điện nếu không được lấp đầy hoàn toàn trong giai đoạn tẩm cách điện, sẽ gây ra hiện tượng phóng điện cục bộ, dần dần phá huỷ lớp cách điện từ trong ra ngoài.

Lão hoá cách điện do nhiệt độ: Nhiệt độ là nguyên nhân chính dẫn đến xuống cấp cách điện, theo thời gian, nhiệt độ làm đứt gãy các liên kết trong cách điện, dần dần hình thành các lỗ khí trong lớp cách điện, sinh ra phóng điện cục bộ.

Trên đây là 5 nguyên nhân chính sinh ra hiện tượng phóng điện cục bộ. Ngoài ra, sự lão hoá của lớp bán dẫn, lão hoá lớp tản điện trường, sự thay đổi tải, sự xuất hiện của các xung điện áp cao, rung động cuộn dây… cũng sinh ra phóng điện cục bộ trong cuộn dây trung thế.

Thống kê nguyên nhân hư hỏng của stator - CIGRE Study Committee – 2003 trên 1199 máy phát thuỷ điện.

Chú ý rằng, phóng điện cục bộ là một trong những nguyên nhân trực tiếp làm hư hỏng cách điện, tuy nhiên, nó không phải là nguyên nhân gốc dẫn đến cách điện bị hư hỏng. 

Quá trình xuống cấp cách điện sẽ kèm theo sự tăng trưởng của phóng điện cục bộ. Vì thế, kiểm tra, giám sát phóng điện cục bộ online là phương pháp hiệu quả nhất để đánh giá tình trạng cách điện của cuộn dây trung thế. Với phương pháp này, chúng ta không cần phải dừng máy để thực hiện những bài kiểm tra cách điện offline vốn tồn tại những khuyết điểm, như phải lên kế hoạch dừng máy, làm giảm tuổi thọ cách điện (do bơm điện áp cao hơn điện áp định mức) hay không phát hiện được những lỗi có liên quan đến rung động của cuộn dây. Ngoài ra, với công nghệ kiểm tra, giám sát phóng điện cục bộ online, chúng ta có thể xác định được chính xác nguyên nhân gây ra phóng điện cục bộ ở giai đoạn sớm, từ đó chúng ta có thể dễ dàng đưa ra kế hoạch và những biện pháp khắc phục kịp thời, kéo dài tuổi thọ cuộn dây, tránh sự cố dừng máy không kế hoạch.

Biên soạn: VPower Reliablity.