Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thử nghiệm điện áp xung và điện áp xoay chiều tăng cao trong đánh giá tình trạng cách điện của chuỗi cách điện treo trên lưới truyền tải hệ thống điện Việt Nam

 tại chỗ và hiện trường; thiết bị đo các thông số điện môi, phóng điện cục 
bộ, buồng môi trường đến nay đã đưa vào vận hành phục vụ công tác nghiên cứu khoa 
học công nghệ cũng như cung cấp các dịch vụ thử nghiệm đánh giá chất lượng thiết bị 
ngành điện. 
Cách điện treo trong hệ thống lưới điện truyền tải đóng vai trò quan trọng trong 
việc đảm bảo công tác truyền tải điện năng một cách tin cậy và hiệu quả. Hiện tại, cách 
điện treo bằng vật liệu composite (silicone) và cách điện thủy tinh đang được sử dụng 
rộng rãi trên lưới điện truyền tải Việt Nam và trên thế giới, trong đó loại cách điện 
composite được đánh giá là có một số ưu điểm so với cách điện thủy tinh như trọng 
lượng nhẹ, độ bền cơ trên tỷ lệ trọng lượng cao hơn, có khả năng cách điện tốt hơn 
trong các môi trường ô nhiễm nặng và trong điều kiện ẩm ướt. 
Mục tiêu của nhiệm vụ nghiên cứu này là nhằm mục đích đánh giá các đặc tính 
cách điện của cách điện treo vận hành trong môi trường khí hậu nhiệt đới Việt Nam và 
làm cơ sở để đề xuất triển khai sử dụng các dạng cách điện treo cho phù hợp với điều 
2 
kiện địa hình, khí hậu tự nhiên và điều kiện vận hành của lưới điện truyền tải Việt 
Nam. 
Ngoài ra, các thiết bị điện nhập khẩu trong đó có cách điện treo thường chỉ 
được kiểm tra xuất xưởng, do vậy cũng cần các thí nghiệm điển hình trước khi lắp đặt. 
Trên cơ sở đó đưa ra khuyến cáo phù hợp với ngành điện về sử dụng các loại cách điện 
khác nhau trong vận hành hệ thống điện và quản lý đầu tư xây dựng đường dây và 
trạm thuộc hệ thống điện Việt Nam. 
II. Khảo sát thu thập mẫu và phương pháp thử nghiệm cách điện treo sử dụng 
các hệ thống thử nghiệm điện áp xung và điện áp xoay chiều 
a) Về khảo sát và thu thập mẫu thử nghiệm 
Địa điểm khảo sát: nơi khảo sát hiện trạng vận hành các chuỗi cách điện treo 
trên đường dây tải điện là một số tuyến đường dây truyền tải điện thuộc công ty truyền 
tải điện I với cách điện treo composite và cách điện treo thủy tinh. Tại đây, một số 
chuỗi cách điện composite và thủy tinh đang vận hành sẽ được tháo xuống để thực 
hiện công tác thí nghiệm (lấy số liệu làm kết quả thử nghiệm). Ngoài ra, tuyến đường 
dây 220kV Cầu Bông - Hóc môn Truyền tải điện IV sẽ được khảo sát về cách điện treo 
với mục tiêu đánh giá chung về hiện trạng sử dụng. Một số mẫu cách điện treo 
composite nhập khẩu cũng được lấy từ kho vật liệu để tiến hành các thử nghiệm đánh 
giá đặc tính cách điện. 
Như vậy, các đối tượng để tiến hành thử nghiệm trên các hệ thống thiết bị thử 
nghiệm điện áp xung và xoay chiều sẽ là: các thanh cách điện composite 220 kV và 
500kV; các chuỗi và bát thủy tinh cách điện 220kV và 500kV. Các chuỗi cách điện 
thủy tinh cũng như composite này có 3 trạng thái trước khi thử nghiệm: mới xuất 
xưởng lấy từ kho bảo quản, đã làm việc trên đường dây và tháo xuống để thử nghiệm, 
các cách điện được đánh giá là bị lỗi, không đảm bảo điều kiện lắp trên lưới điện. Cụ 
thể như sau: 
+ Chuỗi cách điện trên lưới truyền tải điện I: bao gồm chuỗi đã làm việc có bề 
mặt bụi bẩn màu khói đen, không đều, lớp bụi bẩn có độ dày khoảng 0,1 mm – 0,2mm. 
+ Chuỗi cách điện tuyến đường dây 220 kV Cầu Bông - Hóc Môn: Cách điện 
mới được lưu trữ trong kho một thời gian dài (1-2 năm) qua công tác mua sắm đấu 
thầu, có biểu hiện nấm mốc. 
3 
+ Chuỗi cách điện mới nhập khẩu: thời gian lưu kho ngắn (nhỏ hơn 2 tháng) 
chưa bị nấm mốc. 
b) Về phương pháp tiến hành phân tích thử nghiệm 
Với quy cách lấy mẫu như đã mô tả ở trên, tổng số mẫu (chuỗi cách điện) thu 
thập được là 24 mẫu, trong đó: 
+ 04 mẫu chuỗi cách điện silicone 500KV thuộc tuyến đường dây do Công ty 
truyền tải điện 1 quản lý trong đó có 03 mẫu đã làm việc trên lưới, và 01 mẫu mới. 
+ 06 mẫu đã làm việc trên lưới: gồm 04 mẫu chuỗi silicone 220 kV; 01 chuỗi 
thủy tinh 500 kV và 01 chuỗi thủy tinh 220 KV. 
+ 14 mẫu chuỗi cách điện gồm mới và đã lưu kho trong thời gian dài. 
Các mẫu nói trên được thử nghiệm với xung điện áp dạng xung sét toàn phần 
trên hệ thống thử nghiệm điện áp xung và với điện áp xoay chiều tăng cao trên hệ 
thống thử nghiệm điện áp xoay chiều (AC) theo các tiêu chuẩn IEC 61109, IEC 
60060-1; IEC 383-1,2. 
Quy trình thử nghiệm được tuân thủ theo quy trình thử nghiệm của Phòng thí 
nghiệm, thử ướt, thử khô, thử phá hủy không theo tiêu chuẩn để so sánh cách điện mới 
và cũ đã vận hành nhằm đánh giá ảnh hưởng của môi trường nhiễm bẩn cách điện. 
4 
Hình 1: Chuẩn bị và thử nghiệm với các mẫu chuỗi cách điện silicone 
a) b) 
Hình 2: a) Thử nghiệm xung sét chuỗi cách điện, b) Thử nghiệm xoay chiều tăng 
cao tần số công nghiệp 
III. Kết quả thử nghiệm và phân tích đánh giá 
a) Kết quả thử nghiệm 
Bảng 1: Chuỗi cách điện Silicone 500kV 
Vị trí lắp đặt: vị trí 285, 292 lưới 500kV thuộc Công ty truyền tải điện 1 – NPT PTC1 
5 
Bảng 2: Chuỗi cách điện composite 220kV; chuỗi cách điện thủy tinh 220-500kV 
Bảng 2A: Vị trí lắp đặt: thuộc Công ty truyền tải điện 1 – NPT PTC1 
 Stt Tên mẫu Mã hóa mẫu 
1 
Chuỗi cách điện Rubber 220kV (7 chuỗi đỡ pha A – phía trên – vị trí 
58 ĐZ-220kV Hủa Na – Bỉm Sơn – 271,273 A9.25 – 272 E9.20) 
Mẫu 01 
2 Chuỗi cách điện Composite 220kV (Pha B vị trí 124 ĐZ 220kV Thanh Mẫu 02 
Stt 
Đối 
tượng TN 
Hạng mục thử 
nghiệm 
Tình trạng mẫu 
Điều kiện 
thử 
Điện áp 
thử (kV) 
Kết quả TN 
1 
Mẫu 01 
(vị trí 
285) 
Thử nghiệm 
xung sét 
1,2/50µs 
Nguyên trạng Thử khô 
+2315 
ĐẠT 
2 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
3 Thử nghiệm 
điện áp xoay 
chiều tăng cao 
(thử AC) 
Nguyên trạng Thử ướt 
843 KHÔNG 
ĐẠT 
4 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử ướt 
887 KHÔNG 
ĐẠT 
5 
Mẫu 02 
(vị trí 
292) 
Thử nghiệm 
xung sét 
1,2/50µs 
Nguyên trạng Thử khô 
+2315 
ĐẠT 
6 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
7 Thử nghiệm 
điện áp xoay 
chiều tăng cao 
(thử AC) 
Nguyên trạng Thử ướt 
831 KHÔNG 
ĐẠT 
8 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử ướt 
892 KHÔNG 
ĐẠT 
9 
Mẫu 03 
(bị rách) 
Thử nghiệm 
xung sét 
1,2/50µs 
Nguyên trạng Thử khô 
+2315 
ĐẠT 
10 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
11 Thử nghiệm 
điện áp xoay 
chiều tăng cao 
(thử AC) 
Nguyên trạng Thử ướt 
840 KHÔNG 
ĐẠT 
12 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử ướt 
879 KHÔNG 
ĐẠT 
13 
Mẫu 04 
(mẫu mới) 
Thử nghiệm 
xung sét 
1,2/50µs 
Nguyên trạng Thử khô 
+2315 
ĐẠT 
14 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
15 Thử nghiệm 
điện áp xoay 
chiều tăng cao 
(thử AC) 
Nguyên trạng Thử ướt 940 ĐẠT 
16 
Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử ướt 
940 
ĐẠT 
6 
Hóa – Vinh, mạch 2 – pha không bị sự cố) 
3 
Chuỗi cách điện Silicone 220kV (Sự cố Pha A, vị trí 124 ĐZ 220kV 
Thanh Hóa – Vinh, mạch 2) 
Mẫu 03 
4 
Chuỗi cách điện Silicone 220kV (Sự cố Pha C, vị trí 124 ĐZ 220kV 
Thanh Hóa – Vinh, mạch 2) 
Mẫu 04 
5 Chuỗi cách điện thủy tinh 220kV Mẫu 05 
6 Chuỗi cách điện thủy tinh 500kV Mẫu 06 
Bảng 2B: Kết quả thử nghiệm 
Stt 
Đối 
tượng 
TN 
Hạng 
mục thử 
nghiệm 
Tình trạng mẫu 
Điều 
kiện 
thử 
Điện áp 
thử 
(kV) 
Kết 
quả 
TN 
1 
Mẫu 01 
Xung điện áp 
(xung sét 
1,2/50µs) 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=1050 
ĐẠT 
2 Thử ướt ĐẠT 
3 Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
4 Thử ướt ĐẠT 
5 
TN điện áp 
xoay chiều 
tăng cao (thử 
AC) 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=460 
ĐẠT 
6 Thử ướt ĐẠT 
7 Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
8 Thử ướt ĐẠT 
9 
Mẫu 02 
Xung điện áp 
(xung sét 
1,2/50µs) 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=1050 
ĐẠT 
10 Thử ướt ĐẠT 
11 Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
12 Thử ướt ĐẠT 
13 
TN điện áp 
xoay chiều 
tăng cao (thử 
AC) 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=465 
ĐẠT 
14 Thử ướt ĐẠT 
15 Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
16 Thử ướt ĐẠT 
17 
Mẫu 03 
Xung điện áp 
(xung sét 
1,2/50µs) 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô UTN=1050 
ĐẠT 
18 Thử ướt ĐẠT 
19 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô UTN=1575 (1) 
KHÔNG 
ĐẠT 
20 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=1050 
ĐẠT 
21 Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
22 Thử ướt ĐẠT 
7 
23 
TN điện áp 
xoay chiều 
tăng cao (thử 
AC) 
Nguyên trạng (bụi 
bẩn, không vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=465 
ĐẠT 
24 Thử ướt ĐẠT 
25 Sau khi lau rửa, vệ 
sinh 
Thử khô ĐẠT 
26 Thử ướt ĐẠT 
27 
Mẫu 04 
Xung điện áp 
(xung sét 
1,2/50µs) 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô UTN=1050 
ĐẠT 
28 Thử ướt ĐẠT 
29 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô UTN=1575 (1) 
KHÔNG 
ĐẠT 
30 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=1050 
ĐẠT 
31 Sau khi lau rửa, 
vệ sinh 
Thử khô ĐẠT 
32 Thử ướt ĐẠT 
33 
TN điện áp 
xoay chiều 
tăng cao (thử 
AC) 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=465 
ĐẠT 
34 Thử ướt ĐẠT 
35 Sau khi lau rửa, 
vệ sinh 
Thử khô ĐẠT 
36 Thử ướt ĐẠT 
37 
Mẫu 05 
Xung điện áp 
(xung sét 
1,2/50µs) 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=1050 
ĐẠT 
38 Thử ướt ĐẠT 
39 Sau khi lau rửa, 
vệ sinh 
Thử khô ĐẠT 
40 Thử ướt ĐẠT 
41 
TN điện áp 
xoay chiều 
tăng cao (thử 
AC) 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô 
UTN=460 
ĐẠT 
42 Thử ướt ĐẠT 
43 Sau khi lau rửa, 
vệ sinh 
Thử khô ĐẠT 
44 Thử ướt ĐẠT 
45 
Mẫu 06 
Xung điện áp 
(xung sét 
1,2/50µs) 
Nguyên trạng 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử khô UTN=1550 
ĐẠT 
46 Thử ướt ĐẠT 
47 
Thử khô 
UTN=2025 (2) 
KHÔNG 
ĐẠT 
48 UTN=1550 ĐẠT 
49 Sau khi lau rửa, 
vệ sinh 
Thử khô 
UTN=1550 
ĐẠT 
50 Thử ướt ĐẠT 
51 TN điện áp Nguyên trạng Thử khô UTN=670 ĐẠT 
8 
52 
xoay chiều 
tăng cao (thử 
AC) 
(bụi bẩn, không 
vệ sinh) 
Thử ướt ĐẠT 
53 Sau khi lau rửa, 
vệ sinh 
Thử khô ĐẠT 
54 Thử ướt ĐẠT 
(1) : Thử nghiệm dạng phá hủy (không theo tiêu chuẩn) 
(2) : Thử nghiệm theo thông số xuất xưởng của nhà sản xuất 
b) Phân tích kết quả và đánh giá 
Vì có sự hạn chế về thu thập số lượng lớn các chuỗi cách điện đang vận hành, 
do đó bước đầu nghiên cứu của đề tài mới đem lại kết quả nhận định, đánh giá trực 
quan qua các đường đặc tính dòng áp và so sánh kết quả thử nghiệm. Để đánh giá hiệu 
quả vận hành của các chuỗi cách điện một cách tổng thể cần có thời gian và sự phối 
hợp giữa các Công ty truyền tải điện trong việc mong muốn đánh giá và tìm nguyên 
nhân lỗi trong toàn bộ lưới truyền tải với tổ chức nghiên cứu khoa học công nghệ 
ngành điện, đặc biệt là cách điện composite cấp điện áp từ 220kV-500kV. 
Đối với nhiệm vụ nghiên cứu khoa học cụ thể này, qua việc thử nghiệm có thể 
đánh giá một số kết quả như sau: 
+ Đối với cách điện mới lưu kho trong thời gian dài (vài tháng, vài năm) ở 
môi trường nhiệt đới Việt Nam, cần đem thử nghiệm mẫu để xác định khả năng bị hư 
hỏng. Kết quả thử nghiệm cho thấy nguyên nhân chính là do nấm mốc: khi tiến hành 
thử nghiệm với mẫu của tuyến Cầu Bông – Hóc Môn cho thấy bề mặt cách điện có 
nấm mốc màu trắng đục, chiều dày khoảng 0,1-0,4 mm trên toàn bộ tán cách điện 
silicone 220 kV; tuy nhiên trong quá trình thử nghiệm xung sét và AC với vật mẫu như 
trên và sau khi lau sạch bằng cồn cho thấy vẫn đảm bảo và không xảy ra hiện tượng 
phóng điện. Điều này chứng tỏ vật liệu sản xuất và hãng sản xuất cách điện đã cung 
cấp các chuỗi cách điện composite đảm bảo trong tiêu chuẩn chế tạo và mặc dù để lâu 
trong kho vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. Tuy vậy, cũng cần thời gian vận hành lâu 
dài để đánh giá chính xác hơn và cần thêm một số thử nghiệm như sinh hóa để biết 
được thành phần gây nấm mốc trắng trên tán cách điện, thử nghiệm ứng suất cơ khí để 
kiểm tra độ cứng và ăn mòn đối với phụ kiên chuỗi, để có thể phòng ngừa trong việc 
lưu kho với cách điện dự phòng sau này. 
+ Đối với cách điện vận hành thuộc Công ty Truyền tải điện 1: một số chuỗi 
cách điện 220kV được thu thập trong quá trình vận hành (khoảng 5 năm) cho thấy với 
9 
chuỗi cách điện còn nguyên và chuỗi có một (01) đến hai tán (02) bị rách nhẹ (nguyên 
nhân chưa xác định), trong quá trình thử nghiệm với hạng mục xung sét không gây ra 
phóng điện và đối với thử phá hủy AC đã gây phóng điện (đặc tính thử nghiệm bị bóp 
méo ở đầu cuối), điều này chứng tỏ cách điện vẫn có thể làm việc nhưng tuổi thọ và độ 
tin cậy bị suy giảm nhanh, do đó khi tiếp tục lắp đặt để làm việc cần theo dõi tập trung 
và định kỳ. Khuyến cáo nên thay chuỗi cách điện mới để đảm bảo vận hành tin cậy lâu 
dài. 
Với một số chuỗi cách điện silicone 220kV (thuộc sự cố pha A - bảng tổng hợp 
02) đã không đạt các yêu cầu trong thử nghiệm với xung sét. Các mẫu này đã được thu 
thập và giữ nguyên hiện trạng bụi bẩn và chưa vệ sinh, chứng tỏ môi trường đường 
dây vận hành đi qua khu vực có nhiều bụi bẩn như các nhà máy xi măng, công nghiệp 
có thể là nguyên nhân gây phóng điện. Với tuyến đường dây này cần theo dõi và thử 
nghiệm thường xuyên với số lượng cách điện lớn để đánh giá chính xác nguyên nhân 
chính. 
+ Một số mẫu mới được nhập khẩu đã được kiểm tra thử nghiệm đều đạt, chứng 
tỏ hãng cung cấp đảm bảo về chất lượng và quy cách. Đây cũng là khuyến nghị về ưu 
tiên đối với việc lựa chọn hãng sản xuất khi chưa có điều kiện kiểm tra tất cả các hãng 
được nhập khẩu, chuỗi cách điện nhập khẩu cần đáp ứng được trong môi trường vận 
hành và khí hậu tại Việt Nam. 
IV. Kiến nghị 
 Đối với các đơn vị quản lý ngành điện hoặc chủ đầu tư trực tiếp nhập khẩu cần 
kiểm tra các phép thử với cách điện treo (110 kV, 220kV, 500kV) phù hợp với môi 
trường nhiệt đới ở Việt Nam trước khi đưa vào lắp đặt và vận hành trên lưới. 
 Với các đơn vị vận hành lưới điện cần thường xuyên kiểm tra và theo dõi theo 
phân công quản lý đối với tuyến đường dây cao áp, thu thập các thông tin về điều kiện 
nhiễm bẩn khu vực để đề xuất định kỳ cắt điện, kiểm tra và thay thế cách điện. Từ đó 
đề xuất với đơn vị chủ quản lưới truyền tải khoanh vùng vận hành và có cơ chế đặc 
biệt về giám sát (bằng con người hoặc thiết bị giám sát hiện đại). 
 Giữa các đơn vị vận hành và cơ quan nghiên cứu cần có sự phối hợp chặt chẽ 
để giải thích các nguyên nhân sự cố bằng các báo cáo khoa học, dựa trên việc thử 
10 
nghiệm và đo lường, kết hợp xây dựng các tiêu chuẩn hóa (TCVN) đối với chuỗi cách 
điện treo vận hành trên lưới truyền tải Việt Nam. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 
[1] Chiến lược phát triển TCT Truyền tải điện Quốc gia đến 2025 và tầm nhìn 2030. 
Viện Năng lượng. 
[2] Vũ Thanh Hải, “Nghiên cứu đánh giá các đặc tính của cách điện treo bằng 
composite vận hành trong hệ thống điện Việt Nam”, Viện Năng lượng (2009). 
[3] G. G. Karady, M. Shah, R. L. brown, “Flashover mechanism of silicone rubber 
insulators used for outdoor insulation – I,” IEEE Transactions on Power Delivery, v. 
10, No. 4, pp. 1965-1971, October 1995. 
[4] Multistress Aging of Polymeric Insulators in various Environmental Conditions, 
www.east.asu.edu/ctas/multistress/papers/nsf-2-5.pdf.