Cánh tuabin gió bị sét đánh: kiểm tra gì sau khi xuất hiện lỗ thủng hoặc vết cháy?

Cánh tuabin gió là một trong những bộ phận dễ chịu ảnh hưởng trực tiếp khi xảy ra giông sét. Do làm việc ở độ cao lớn, thường đặt tại khu vực đồi núi, ven biển hoặc ngoài khơi, tuabin gió có nguy cơ trở thành điểm thu sét trong điều kiện thời tiết xấu. Điều đáng chú ý là: ngay cả khi tuabin đã có hệ thống chống sét, cánh vẫn có thể bị hư hỏng nếu dòng sét không được dẫn truyền an toàn hoặc nếu điểm phóng điện không đi đúng vào bộ phận tiếp nhận sét.

Khi quan sát thấy lỗ thủng, vết cháy, vùng đen xém hoặc bong tróc trên bề mặt cánh, không nên chỉ xử lý như một hư hỏng bề mặt. Sét đánh tạo ra xung nhiệt rất lớn trong thời gian cực ngắn. Vết cháy bên ngoài chỉ là dấu hiệu dễ thấy nhất; bên trong vật liệu composite có thể đã xuất hiện tách lớp, rỗng, nứt lan, cháy lớp nhựa nền, hư sợi gia cường hoặc suy giảm liên kết giữa các lớp vật liệu.

Theo tài liệu kỹ thuật về hư hỏng cánh tuabin gió, hơn 88% điểm sét bám xảy ra trong phạm vi 1 m tính từ đầu mút ngoài cùng của cánh. Đây là khu vực có tốc độ chuyển động rất cao, chịu tải khí động lớn và cũng là nơi thường đặt bộ phận tiếp nhận sét. Vì vậy, các vết thủng hoặc cháy ở đầu cánh cần được đánh giá rất cẩn trọng, không chỉ vá lại bề mặt rồi cho vận hành tiếp.

1. Vì sao cánh vẫn bị hỏng dù đã có chống sét?

Hệ thống chống sét trên cánh tuabin thường dùng receptor kim loại để tiếp nhận dòng sét, sau đó dẫn dòng điện xuống đất thông qua dây dẫn bên trong cánh và hệ thống nối đất. Tuy nhiên, trong thực tế, dòng sét có thể không đi hoàn toàn theo đường thiết kế.

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này. Receptor có thể bị mòn, bẩn, mất tiếp xúc hoặc suy giảm khả năng tiếp nhận. Đường dẫn sét bên trong có thể bị lỏng, đứt, oxy hóa hoặc tăng điện trở. Hệ thống tiếp địa có thể không đủ tốt, đặc biệt ở các khu vực đồi núi có nền đất, đá có điện trở cao. Ngoài ra, bề mặt cánh bị ẩm, bám muối, bụi, côn trùng hoặc nhiễm bẩn cũng có thể trở thành vị trí phóng điện ngoài ý muốn.

2. Sau khi thấy lỗ thủng hoặc vết cháy, cần kiểm tra gì?

Việc đầu tiên là khảo sát trực quan toàn bộ cánh, không chỉ riêng vị trí có vết cháy. Cần ghi nhận vị trí hư hỏng, kích thước lỗ thủng, chiều dài vết nứt, mức độ bong lớp phủ, vùng cháy xém, dấu hiệu phồng rộp hoặc biến dạng bề mặt. Nếu có thể, nên dùng camera độ phân giải cao hoặc UAV để kiểm tra cả ba cánh, vì sét có thể tạo nhiều điểm ảnh hưởng khác nhau.

Tiếp theo là kiểm tra vùng đầu cánh và hệ thống receptor. Đây là khu vực thường bị sét bám nhất. Cần xem receptor còn nguyên vẹn không, có bị cháy, lỏng, mất vật liệu, ăn mòn hoặc sai lệch vị trí không. Nếu receptor hỏng, việc chỉ sửa lớp vỏ composite sẽ không giải quyết được nguyên nhân gốc.

Bước quan trọng tiếp theo là kiểm tra đường dẫn sét bên trong cánh. Dòng sét cần có đường thoát an toàn. Nếu dây dẫn sét, mối nối hoặc điểm tiếp xúc bị hư, dòng điện có thể phóng qua lớp composite, tạo lỗ thủng mới hoặc làm hư hỏng ẩn bên trong. Với các sự cố nghiêm trọng, cần đo kiểm tính liên tục điện, điện trở tiếp xúc và tình trạng kết nối giữa receptor, dây dẫn và hệ thống tiếp địa.

Sau đó là đánh giá hư hỏng vật liệu composite quanh vùng bị sét đánh. Nhiệt độ cao có thể làm cháy nhựa nền, làm yếu sợi gia cường hoặc gây tách lớp bên dưới bề mặt. Đây là phần mắt thường khó đánh giá chính xác. Vì vậy, cần kết hợp các phương pháp kiểm tra không phá hủy như ảnh nhiệt, siêu âm hoặc gõ kiểm tra chuyên dụng để xác định vùng hư hỏng thật sự.

Cuối cùng là đánh giá khả năng vận hành tiếp tục. Một lỗ thủng nhỏ ở bề mặt có thể vẫn cho phép sửa chữa cục bộ. Nhưng nếu hư hỏng đã lan vào kết cấu chịu lực, đầu cánh, mép cánh hoặc vùng liên kết quan trọng, cần dừng vận hành để đánh giá kỹ hơn. Nếu tiếp tục chạy khi cánh đã suy yếu, tải trọng khí động và rung động có thể làm vết nứt lan nhanh, dẫn đến bong tách lớn hoặc hư hỏng nghiêm trọng hơn.

3. Kết luận

Cánh tuabin gió bị sét đánh không nên được xử lý theo kiểu “thấy lỗ thì vá, thấy cháy thì sơn lại”. Cần kiểm tra đồng thời ba vấn đề: hư hỏng bề mặt, hư hỏng ẩn trong vật liệu composite và tình trạng hệ thống dẫn sét. Chỉ khi xác định đúng đường đi của dòng sét, mức độ phá hủy vật liệu và khả năng chịu lực còn lại của cánh, mới có thể đưa ra phương án sửa chữa an toàn và phù hợp.