Cho biết phương pháp tăng chiều dài cách điện bề mặt của các sứ cách điện sử dụng ngoài trời trong thực tế?. - Phân bố điện áp không đồng đều trên chuỗi sứ có thể cải thiện bởi điện dun
Trang 1BÀI TẬP CHƯƠNG 8 Câu 1 Trình bày điều kiện liên tục điện trường tại bề mặt tiếp xúc giữa hai
chất cách điện?
Điều kiện liên tục điện trường tại bề mặt tiếp xúc giữa hai chất cách điện: Giả sử có hai chất cách điện có hằng số điện môi 1 và 2 tiếp xúc nhau với điện trường E1 và E2 tương ứng trong mỗi chất Theo định luật Faraday, ta có:
∮
c
❑
Edl=0 Với: E1=E t 1+E t 2
E2=E n 1+E n 2
Vậy điều kiện liên tục là: E t 1=E t 2
Câu 2 Cho biết phương pháp tăng chiều dài cách điện bề mặt của các sứ cách
điện sử dụng ngoài trời trong thực tế?
- Để giảm tác động của vấn đề ô nhiễm, chiều dài cách điện bề mặt được
tăng lên bằng các gờ trên bề mặt cách điện
Câu 3 Giải thích sự phân bố điện áp không đều trên chuỗi sứ và cho biết
phương pháp hạn chế hiện tượng này?
- Đối với một chuỗi sứ treo, điện thế sẽ không phân bố đều dọc theo chuỗi.
Điều này phải được tính đến khi thiết kế đường dây Mỗi đĩa (bát) sứ được đại diện bằng một điện dung K giữa mỗi ty và mũ sứ của nó Ngoài
ra, giữa các đĩa sứ và đất, ở đây được đại diện bởi trụ điện và thanh xà, tồn tại điện dung C nhất định
- Phân bố điện áp không đồng đều trên chuỗi sứ có thể cải thiện bởi điện
dung của ty và mũ sứ đối với dây dẫn Đối với các chuỗi sứ dài, thường lắp đặt các vòng hoặc đai “phân tán điện trường” ở phía cao áp của chuỗi sứ
Câu 4 Giải thích sự khác nhau giữa phóng điện rò và phóng điện bề mặt?
- Phóng điện rò là do chất cách điện kém, dòng điện rò rỉ ra vỏ của các
thiết bị điện
- Trong các thiết bị được thiết kế kém, điện trường có thể quá cao dọc theo
bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu cách điện rắn với không khí xung quanh, dẫn đến không khí tại bề mặt tiếp xúc bị đánh thủng và gây ra phóng điện cục bộ trên bề mặt cách điện
Câu 5 Giải thích sự khác nhau của quá trình hình thành phóng điện giữa bề
mặt cách điện bị ô nhiễm dẫn điện và bề mặt cách điện sạch và khô?
- Bề mặt sứ bị ô nhiễm: Đầu tiên, dòng điện rò chạy qua lớp ô nhiễm tạo ra
sự phân bố điện thế tuyến tính Điều này dẫn đến việc làm khô một số khu vực nhất định lớp ô nhiễm tạo thành các dải khô Do độ dẫn điện
Trang 2khác nhau giữa các dải khô và các khu vực bị ẩm còn lại của lớp ô nhiễm nên hầu như toàn bộ điện áp tác dụng sẽ được phân bố trên các dải khô,
và dòng rò tạm thời trở nên rất nhỏ Cuối cùng, với điện áp rơi cao có thể dẫn đến phóng điện trên các dải khô Kết quả là bề mặt của sứ cách điện
có thể bị cacbon hóa hoặc tạo thành vết rạn nứt và điện áp trên các dải khô sẽ giảm về không Lúc này, phần còn lại của lớp ô nhiễm sẽ chịu toàn bộ điện áp và giá trị dòng rò tăng trở lại Quá trình này có thể lặp đi lặp lại và cuối cùng có thể dẫn đến phóng điện toàn bộ chiều dài cách điện bề mặt khi vết cacbon hay vết rạn nứt nối liền các điện cực
- Bề mặt sứ khô và sạch: Sau khi bắt đầu phóng điện cục bộ và tại thời
điểm tăng điện áp, phóng điện bề mặt phát triển tương tự như phóng điện trong chất khí trong một điện trường rất không đều Lớp cách điện rắn chỉ
có tác dụng như một màn chắn để định hướng sự phóng điện trong chất khí và ngăn chặn phóng điện đánh thủng lớp cách điện rắn Dưới ảnh hưởng của các thành phần điện trường tiếp tuyến, phóng điện dòng điện tích phát triển Ở mép điện cực cong, chúng bắt đầu trực tiếp từ sự phóng điện đánh thủng khe không khí, và ở mép điện cực nhọn, chúng bắt nguồn từ sự phóng điện phát sáng trước đó Do có điện dung cao, dòng điện tích trong trường hợp này mang dòng điện lớn hơn nhiều so với các dòng điện tích trong hệ thống mũi nhọn-bảng phẳng trong không khí Đối với điện áp AC và xung nội bộ, mật độ dòng điện cho phép ion hóa nhiệt
và bắt đầu phóng điện tiên đạo đã đạt được đối với dòng điện tích có chiều dài khoảng vài cm Đối với khe hở chứa chất khí, chiều dài dòng điện tích khoảng một mét mới bắt đầu xuất hiện phóng điện tiên đạo
Câu 6 Cho biết ưu và nhược điểm của sứ cách điện composite và phương
pháp khắc phục các nhược điểm của nó?
- Ưu điểm: khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học cao, khả năng chịu đựng
thời tiết tốt,…
- Nhược điểm: tuổi thọ không cao so với sứ thủy tinh hay gốm sứ, có hiện
tượng gãy lõi cách điện gây nên phá hủy nguyên một cái cách điện,
Câu 7 Giải thích tác hại khi xuất hiện “điểm ba” trong các hệ thống cách
điện?
- Do đó, phóng điện cục bộ xảy ra ở điện áp rất thấp, nhưng sự phóng điện
đánh thủng bị ngăn chặn bởi lớp cách điện rắn Nếu tăng điện áp, sự phóng điện trong chất khí/lỏng sẽ phát triển dọc theo bề mặt cách điện rắn (phóng điện bề mặt, phóng điện lan truyền (rò)) và vươn đến điện cực đối diện dẫn đến phóng điện toàn bộ chiều dài cách điện bề mặt
Câu 8 Một sứ đỡ có đường kính 10 cm và chiều dài 20 cm Bề mặt sứ bị bao
phủ bởi 1 lớp ẩm dẫn điện Tại điện áp vận hành của hệ thống ba pha là 22
kV, dòng điện rò trong lớp ẩm là 0,5 A:
Trang 3a Tính điện trở suất rò ρs và điện dẫn σs của lớp ẩm theo tiêu chuẩn IEC 93s và điện dẫn σs của lớp ẩm theo tiêu chuẩn IEC 93s của lớp ẩm theo tiêu chuẩn IEC 93
b Xác định mức độ ô nhiễm tương ứng dựa vào độ dẫn điện của lớp ẩm?
Mức độ suy giảm của độ bền điện của điện áp xoay chiều 50 Hz và điện
áp xung sét là bao nhiêu?
c Tính tổng tổn thất công suất của lớp ẩm với cos φ = 1 Tổn thất riêng
(mW/dm2 ) là bao nhiêu?
GIẢI
a Theo định nghĩa, điện trở suất rò được tính như sau:
ρ s= 1
σ s=
1
σ × ∆=
R × S l× ∆ =
U × w
I ×l =
(√223)×103× π ×0.1
0.5× 0.2 =39903.58 (Ω)
Điện dẫn rò:
σ s= 1
ρ s=
1
39903.58=2.5 ×10
−5
(S)
b Dựa vào điện dẫn rò xác định được mức độ ô nhiễm thuộc loại ô
nhiễm nhẹ
Điện áp xung sét khi ấy sẽ là:
90%U VA=90 % × 22
√3=11,43 kV
c Tổn thất công suất của lớp ẩm:
P=U × I ×cosφ=22
√3× 0.5× 1=6,35(kW ) Tổn thất riêng:
w ×l=
6.35
0.1× 0.2=3175(
W
dm2)
Câu 9 Một bát sứ có hệ số hình dạng Kf = 0.7 và chiều dài cách điện bề mặt
là Lc = 280 mm Tính điện áp phóng điện bề mặt với độ dẫn điện mặt σs của lớp ẩm theo tiêu chuẩn IEC 93s =
25 …S (ô nhiễm trung bình) Đánh giá về việc sử dụng 6 đĩa sứ loại này để cách điện cho đường dây 66 kV trong khu vực có ô nhiễm trung bình
GIẢI
Ta có:
U C=7.6× 10−3×l c¿
¿7.6 ×10−3× 280×(25 ×2800.7 )=0.0847(kV )
Đánh giá về việc sử dụng 6 bát sứ cho đường dây 66kV:
r p= K f
σ s ×l c=
0.7
25 × 280=10
−4
U c=N ×l c
n+1 ¿
Trang 4Như vậy với 6 đĩa sứ ta được: V tt 10.6 168,186.10 6 60,8413 kV
10kV)
Ta thấy rằng : 60,841 kV < 66 kV nên việc sử dụng 6 bát cho đường dây 66kV là hoàn toàn phù hợp