a. Tên nhiệm vụ: Thiết kế và chế tạo thiết bị định vị lỗi cáp ngầm điện lực
b. Đơn vị chủ trì: Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Thủ Dầu Một
c. Chủ nhiệm đề tài: Thạc sỹ Nguyễn Văn Sơn
d. Kết quả nghiên cứu (tóm tắt)
Hiện nay, một số tỉnh thành phố ở Việt Nam đã có các đường dây tải điện chôn ngầm dưới đất mà người ta thường gọi là đường dây cáp ngầm. Ở khi vực phía Nam các thành phố như Hồ Chí Minh, Đà Lạt, Vũng Tàu, Biên Hòa đã có lắp đặt đường dây cáp ngầm với mức điện áp là 24KV và tương lai sẽ có nhiều tỉnh, thành lắp đặt đường dây tải điện ngầm là khuynh hướng tất yếu.
Trong thời gian qua, Công ty Điện lực II đã trang bị cho các công ty điện lực các tỉnh thành lắp đặt đường dây cáp ngầm xe dò lỗi cáp ngầm Vario KMT của hãng Hagenuk KMT Kabelmesstechnik GmbH nước Đức, đây là thiết bị đắt tiền nhưng rất dễ hư hỏng. Chính vì thế, chế tạo các thiết bị dò lỗi cáp ngầm có tính thực tiễn và đây là lĩnh vực nghiên cứu có tính hấp dẫn cho chuyên ngành điện - điện tử.
Định vị lỗi cáp ngầm gồm hai bước: Xác định vị trí lỗi sơ bộ (Prelocation) và xác định vị trí lỗi chính xác (Pinpointing). Mỗi bước có nhiều phương pháp khác nhau, để định vị lỗi cáp phải phối hợp nhiều phương pháp. Xe định vị lỗi cáp thực sự là một phòng thí nghiệm di động. Xác định vị trí lỗi cáp ngầm nhanh, chính xác và tin cậy phụ thuộc nhiều vào kiến thức về cáp điện, kiến thức về điện của người vận hành. Trong phạm vi đề tài, tác giả thực hiện nghiên cứu chế tạo thiết bị định lỗi cáp ngầm bằng phương pháp Pinpointing.
Pinpointing là phương pháp phù hợp với định vị lỗi dây dẫn - vỏ cáp và đây là loại cáp có chiếm phần trăm cao ở cáp điện lực và là một phương án khả thi phù hợp với kinh phí đề tài và có khả năng ứng dụng cao. Pinpointing gồm có các phương pháp như: định vị bằng ống dò âm thanh, định vị bằng dò điện từ của hồ quang phát ra tại chỗ lỗi cáp, định vị bằng bước điện áp một chiều (DC), định vị bằng bước điện áp xoay chiều (AC), định vị bằng máy phát âm tầng cùng với cây dò từ trường.
Định vị lỗi cáp ngầm Pinpointing dùng với máy phát âm tần
Phương pháp này sử dụng dòng điện âm tần tạo ra điện - từ trường xung quang cáp điện, nơi có sự biến dạng điện - từ trường là nơi có sự cố về cáp. Nguyên lý của cảm biến từ trường dòng điện âm tần dựa trên định luật cảm ứng điện từ, cấu tạo của cảm biến này là một cuộc dây quấn trên một mạch từ hở là một thanh sắt từ hay là một thanh ferit.
Các cách ghép máy phát âm tần với đường cáp ngầm: Ghép trực tiếp giữa máy phát âm tần và cáp ngầm (trong cách ghép này môi trường đưa dòng điện trở về lại nguồn phát âm tần có thể là đường dây nổi trên mặt đất hay là môi trường đất); ghép cảm ứng giữa máy phát âm tần và cáp ngầm thông qua kẹp từ; ghép cảm ứng giữa máy phát âm tần và cáp ngầm thông qua anten khung.
Nối trực tiếp (galvanic) máy phát âm tần vào đường cáp ngầm có đường dây nổi đưa dòng điện trở về
Nối cảm ứng giữa máy phát âm tần và cáp ngầm thông qua anten khung
Định vị lỗi cáp ngầm, lỗi dây dẫn - vỏ bọc là lỗi phổ biến nhất của cáp ngầm điện lực. Điện trở tại mỗi dây lỗi - vỏ bọc ban đầu thường có điện trở lớn người ta phải xử lý bằng cách phóng điện điện áp cao tại hồ quang tại vị trí lỗi, hồ quang gây ra carbon hóa tại vị trí lỗi và làm điện trở giảm. Ở phương pháp cực đại, cuộn dây cảm ứng từ đặt nằm ngang và vuông góc với đường cáp và ngay phía trên đường cáp ngầm. Ở phương pháp tối thiểu, cuộn dây cảm ứng từ đặt thẳng đứng hoặc nằm ngang song song với đường cáp.
Trong trường hợp hai dây dẫn của cáp 2 dây xoắn chạm nhau với điện trở thấp sử dụng máy phát âm tần và cây dò từ trường cũng cho kết quả tốt, tại vị trí lỗi cường độ/âm lượng là lớn nhất, sau mỗi vị trí cường độ/âm lượng suy giảm nhanh. Trên dọc đường cáp chưa tới vị trí lỗi cường độ/âm lượng tăng giảm một cách tuần hoàn theo bước xoắn của cáp. Vị trí của cuộn dây cảm biến từ ở phương pháp cực đại hay tối thiểu cho kết quả gần như không phân biệt do điện từ trường tại vị trí lỗi là biến dạng.
Công dụng khác sử dụng máy phát âm tần và cây dò từ trường: Định tuyến và đo độ sâu chôn cáp.
Thiết kế và thi công máy phát âm tần và cây dò từ trường
Gồm có khối dao động sóng sin, được thiết kế bằng phương pháp số, tuy có phức tạp hơn nhưng có những ưu điểm: ổn định cao về tần số và biên độ, chất lượng tốt về sái dạng; khối khuếch đại công suất, dùng cho máy phát âm tần được thiết kế là tầng công suất hạng A-B với ưu điểm chính vốn có của dạng khuếch này là độ méo dạng tín hiệu bé mà không phải dùng đến giải pháp ổn áp cho điện áp nuôi. Một ưu điểm khác của khuếch đại hạng A-B là ổn định chế độ một chiều do sử dụng giải pháp các nguồn dòng transistor; khối điều chỉnh mức điện áp lối ra gồm 9 mức, được thiết kế gồm các mức là: 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% và 100%. Mức 100% tương ứng với điện áp lối ra là 70Vpp; khối đo và hiển thị dòng tải được thiết kế trên IC đo và hiển thị điện áp một chiều ICL7107. IC cho phép hiển thị trực tiếp lên 4 LED 7 đoạn, con số lớn nhất hiển thị là 1999 được gọi là 3+1/2 digit.
Các đặc trưng kỹ thuật máy phát âm tần thi công: Điện áp 220VAC ± 10%, tần sóng sin 1027Hz, sử dụng công suất cực đại 250WRMS, dòng điện tải cực đại tại mức 100%...
Sơ đồ nguyên lý cây dò từ trường dùng định vị lỗi cáp ngầm
Sau một năm thực hiện và kiểm nghiệm cho thấy, thiết bị chế tạo với công suất của máy phát âm tần và độ nhạy cây dò từ trường, thiết bị hoàn toàn có thể định vị lỗi cáp hai dây xoắn không bọc giáp. Ngoài ra thiết bị còn có công dụng rất tốt cho việc định tuyến cáp ngầm và đo độ sâu chôn cáp. Công suất của máy phát âm tần được thiết kế đủ lớn cùng với làm mát cưỡng bức phần công suất bằng quạt cho phép thời gian công tác dài.
e. Thời gian nghiên cứu:
- Thời gian bắt đầu:
- Thời gian kết thúc
f. Kinh phí:.... đồng
(Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê khoa học và công nghệ).