Tcvn 6099-1_2016.Pdf

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6099 1 2016 IEC 60060 1 2010 KỸ THUẬT THỬ NGHIỆM ĐIỆN ÁP CAO PHẦN 1 ĐỊNH NGHĨA CHUNG VÀ YÊU CẦU THỬ NGHIỆM High voltage test techniques Part 1 General definitions and test req[.]

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6099-1:2016 IEC 60060-1:2010

KỸ THUẬT THỬ NGHIỆM ĐIỆN ÁP CAO - PHẦN 1: ĐỊNH NGHĨA CHUNG VÀ YÊU CẦU THỬ NGHIỆM

High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements

Lời nói đầu

TCVN 6099-1:2016 thay thế TCVN 6099-1:2007;

TCVN 6099-1:2016 hoàn toàn tương đương với IEC 60060-1:2010;

TCVN 6099-1:2016 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện và khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố

Bộ TCVN 6099 (IEC 60060), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao, gồm có các phần sau:

- 1) TCVN 6099-1:2016 (IEC 60060-2:2010), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phần 1: Định nghĩa

chung và yêu cầu thử nghiệm

- TCVN 6099-2:2016 (IEC 60060-2:2010), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phần 2; Hệ thống đo

- TCVN 6099-3:2007 (IEC 60060-3:2006), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phần 3: Định nghĩa

và yêu cầu đối với thử nghiệm tại hiện trường

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với:

- thử nghiệm điện môi với điện áp một chiều;

- thử nghiệm điện môi với điện áp xoay chiều;

- thử nghiệm điện môi với điện áp xung;

- thử nghiệm diện môi với kết hợp các điện áp trên;

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các thử nghiệm trên thiết bị có điện áp cao nhất của thiết bị U m lớn hơn 1 kV

CHÚ THÍCH 1 Quy trình thử nghiệm thay thế có thể cần thiết để đạt được các kết quả tái lập và

có ý nghĩa Việc lựa chọn quy trình thử nghiệm thích hợp cần được thực hiện bởi ban kỹ thuật liên quan

CHÚ THÍCH 2: Đối với các điện áp Um lớn hơn 800 kV đáp ứng một số quy trình quy định, có thể không đạt được dung sai và độ không đảm bảo đo

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫn

có ghi năm công bố thì áp dụng các bản được nêu Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi)

TCVN 6099-2 (IEC 60060-2), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phần 2: Hệ thống đo

TCVN 11472 (IEC 60270), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phép đo phóng điện cục bộ

IEC 60507:1991, Artificial pollution tests on high-voltage insulators to be used on a.c systems (Thử nghiệm nhiễm bẩn nhân tạo trên cái cách điện điện áp cao được sử dụng trên hệ thống điện xoay chiều)

IEC 61083-1, Instruments and software used for measurement in high-voltage impulse tests - Part 1: Requirements for instruments (Thiết bị và phần mềm dùng để đo trong thử nghiệm xung điện áp cao - Phần 1: Yêu cầu đối với thiết bị đo)

IEC 61083-2, Digital recorders for measurements in high-voltage impulse tests - Part 2: Evaluation

of software used for the determination of the parameters of impulse waveform (Máy ghi kỹ thuật số

để đo trong thử nghiệm xung điện áp cao - Phần 2: Đánh giá phần mềm dùng để xác định các tham số của các dạng sóng xung)

IEC 62475, High-current test techniques: Definitions and requirements for test currents and measuring systems (Kỹ thuật thử nghiệm dòng điện lớn: Định nghĩa và yêu cầu đối với dòng điện thử nqhiệm và hệ thống đo)

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây

3.1 Định nghĩa liên quan đến đặc tính phóng điện

3.1.1

Phóng điện đánh thủng (disruptive discharge)

Hỏng cách điện dưới ứng suất điện, mà ở đó phóng điện bắc cầu hoàn toàn qua cách điện cần thử nghiệm, làm giảm điện áp giữa các điện cực về gần như bằng “không”

CHÚ THÍCH 1: Có thể xảy ra phóng điện đánh thủng không duy trì trong đó đối tượng thử nghiệm

bị bắc cầu tức thời bằng tia lửa hoặc hồ quang Trong những sự kiện này, điện áp qua đối tượng thử nghiệm tức thời bị giảm về “không” hoặc đến một giá trị rất nhỏ Tùy thuộc vào đặc tính của mạch điện thử nghiệm và đối tượng thử nghiệm, phục hồi độ bền điện môi có thể xảy ra và thậm chí có thể cho phép điện áp thử nghiệm đạt đến giá trị cao hơn Sự kiện như vậy cần được hiểu

là phóng điện đánh thủng trừ khi có quy định khác

CHÚ THÍCH 2: Phóng điện đánh thủng trong điện môi rắn tạo ra tổn thất vĩnh viễn của độ bền điện môi; trong điện môi lỏng hoặc khí, tổn thất có thể chỉ là tạm thời

3.1.2

Phóng điện tia lửa (sparkover)

Phóng điện đánh thủng xảy ra trong điện môi khí hoặc lỏng

3.1.3

Phóng điện bề mặt (flashover)

Phóng điện đánh thủng xảy ra trên bề mặt của điện môi đặt trong điện môi khí hoặc lỏng

3.1.4

Phóng điện đâm xuyên (puncture)

Phóng điện đánh thủng xuyên qua điện môi rắn

3.1.5

Giá trị điện áp phóng điện đánh thủng của đối tượng thử nghiệm (disruptive-discharge voltage

value of a test object)

Giá trị của điện áp thử nghiệm gây ra phóng điện đánh thủng, đối với các loại thử nghiệm khác như quy định trong các điều liên quan của tiêu chuẩn hiện hành

3.1.6

Phóng điện không đánh thủng (non-disruptive discharge)

Phóng điện giữa các điện cực hoặc vật dẫn trung gian mà điện áp thử nghiệm không sụt về “không”

CHÚ THÍCH 1: Sự kiện như vậy không nên hiểu là phóng điện đánh thủng trừ trường hợp được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan

CHÚ THÍCH 2: Một vài phóng điện không đánh thủng gọi là “phóng điện cục bộ” được đề cập trong TCVN 11472 (IEC 60270)

3.2 Định nghĩa liên quan đến đặc tính của điện áp thử nghiệm

3.2.1

Đặc tính kỳ vọng của điện áp thử nghiệm (prospective characteristics of a test voltage)

Đặc tính đạt được nếu không xảy ra phóng điện đánh thủng Đặc tính kỳ vọng phải luôn được công

bố khi sử dụng

3.2.2

Đặc tính thực của điện áp thử nghiệm (actual characteristics of a test voltage)

Đặc tính xảy ra trong quá trình thử nghiệm ở các đầu nối của đối tượng thử nghiệm

3.2.3

Giá trị của điện áp thử nghiệm (value of the test voltage)

Như định nghĩa trong các điều liên quan của tiêu chuẩn này

3.2.4

Điện áp chịu thử của đối tượng thử nghiệm (withstand voltage of a test object)

Giá trị điện áp kỳ vọng quy định đặc trưng cho cách điện của đối tượng liên quan đến thử nghiệm chịu thử

CHÚ THÍCH 1: Nếu không có quy định khác, điện áp chịu thử liên quan đến các điều kiện khí quyển chuẩn tiêu chuẩn (xem 4.3.1)

CHÚ THÍCH 2: Điều này chỉ áp dụng cho cách điện ngoài

3.2.5

Điện áp phóng điện đánh thủng đảm bảo của đối tượng thử nghiệm (assured

disruptive-discharge voltage of a test object)

Giá trị điện áp kỳ vọng quy định đặc trưng cho tính năng của nó liên quan đến thử nghiệm phóng điện đánh thủng

3.3 Định nghĩa liên quan đến dung sai và độ không đảm bảo đo

3.3.1

Dung sai (tolerance)

Sai lệch cho phép giữa giá trị đo và giá trị quy định

CHÚ THÍCH 1: Sự sai lệch này cần được phân biệt với độ không đảm bảo đo

CHÚ THÍCH 2: Quyết định đạt/không đạt được dựa trên giá trị đo, mà không tính đến độ không đảm bảo đo

3.3.2

Độ không đảm bảo (của phép đo) (uncertainty (of measurement))

Tham số, kết hợp với kết quả đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị mà có thể được quy cho đại lượng đo một cách hợp lý

[IEV 311-01-02]

CHÚ THÍCH 1: Trong tiêu chuẩn này, tất cả các giá trị không đảm bảo đo được quy định ở mức tin cậy 95 %

CHÚ THÍCH 2: Độ không đảm bảo đo là dương và không có dấu

CHÚ THÍCH 3: Không nên nhầm lẫn giữa độ không đảm bảo đo với dung sai của một giá trị hoặc tham số được quy định bởi thử nghiệm

3.4 Định nghĩa liên quan đến đặc tính thống kê của giá trị điện áp phóng điện đánh thủng 3.4.1

Xác suất phóng điện đánh thủng của đối tượng thử nghiệm (disruptive-discharge probability

Điện áp phóng điện đánh thủng p % của đối tượng thử nghiệm (p % disruptive-discharge

voltage of a test object)

Up

Giá trị điện áp kỳ vọng có xác suất tạo ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm là p %

CHÚ THÍCH 1: Về mặt toán học, điện áp phóng điện đánh thủng p % là điểm phân vị bậc p (hoặc điểm phân vi p) của điện áp đánh thủng

CHÚ THÍCH 2: U10 được gọi là “điện áp chịu thử thống Kê” và U90 được gọi là “điện áp phóng điện đánh thủng đảm bảo thống kê”

3.4.4

Điện áp phóng điện đánh thủng 50 % của đối tượng thử nghiệm (50 % disruptive-discharge

voltage of a test object)

Độ lệch chuẩn của điện áp phóng điện đánh thủng của đối tượng thử nghiệm (standard

deviation of the disruptive voltage of a test object)

s

Thước đo độ phân tán của điện áp phóng điện đánh thủng được ước lượng bởi

trong đó

Ui điện áp phóng điện đánh thủng đo được thứ i,

Ua trung bình số học của điện áp phóng điện đánh thủng (trong hầu hết trường hợp là đồng nhất

với U50), n số lần quan sát (phóng điện)

CHÚ THÍCH 1: Độ lệch chuẩn còn có thể được đánh giá bằng sai lệch giữa điện áp phóng điện đánh thủng 50 % và 16 % (hoặc giữa điện áp phóng điện đánh thủng 84 % và 50 %) Độ sai lệch này thường được biểu diễn bằng giá trị trên mỗi đơn vị hoặc giá trị phần trăm so với điện áp phóng điện đánh thủng 50 %

CHÚ THÍCH 2: Đối với các thử nghiệm phóng điện đánh thủng liên tiếp, độ lệch chuẩn s được xác

định bởi công thức Đối với các thử nghiệm nhiều mức và thử nghiệm tăng và giảm, độ sai lệch

được xác định bởi chênh lệch giữa các điểm phân vị Các phương pháp là tương đương vì giữa p =

16 % và p = 84 %, tất cả các hàm phân bố gần như giống nhau

3.5 Định nghĩa liên quan đến sự phân loại cách điện của đối tượng thử nghiệm

3.5.1

Cách điện ngoài (external insulation)

Cách điện không khí và các bề mặt bên ngoài cách điện rắn của thiết bị, phải chịu ứng suất điện môi và các tác động trực tiếp của khí quyển và các điều kiện bên ngoài khác

3.5.2

Cách điện trong (internal insulation)

Các thành phần rắn, lỏng hoặc khí của cách điện của thiết bị được bảo vệ khỏi tác động trực tiếp của các điều kiện bên ngoài như nhiễm bẩn, độ ẩm và côn trùng

3.5.3

Cách điện tự phục hồi (self-restoring insulation)

Cách điện sẽ phục hồi hoàn toàn các thuộc tính cách điện của nó sau phóng điện đánh thủng gây

ra do đặt điện áp thử nghiệm

[IEV 604-03-04, có sửa đổi]

3.5.4

Cách điện không tự phục hồi (non-self-restoring insulation)

Cách điện sẽ mất các thuộc tính cách điện của nó, hoặc không phục hồi hoàn toàn các thuộc tính, sau phóng điện đánh thủng gây ra do đặt điện áp thử nghiệm

[IEV 604-03-05, có sửa đổi]

CHÚ THÍCH: Trong các trang thiết bị điện áp cao, các phần của cả cách điện tự phục hồi và không

tự phục hồi luôn hoạt động kết hợp và một số phần có thể bị suy giảm bởi các lần đặt điện áp lặp lại và liên tiếp Đặc tính của cách điện về phương diện này cần được ban kỹ thuật liên quan tính đến khi quy định các quy trình thử nghiệm được áp dụng

4 Yêu cầu chung

4.1 Yêu cầu chung đối với quy trình thử nghiệm

Quy trình thử nghiệm có thể áp dụng cho các loại đối tượng thử nghiệm cụ thể, ví dụ, điện áp thử nghiệm, cực tính được sử dụng, thứ tự ưu tiên nếu cả hai cực tính được sử dụng, số lần đặt điện

áp và khoảng thời gian giữa các lần đặt được ban kỹ thuật liên quan quy định, có xét đến các yếu

tố như:

- độ chính xác yêu cầu của kết quả thử nghiệm;

- bản chất ngẫu nhiên của các hiện tượng quan sát được;

- sự phụ thuộc cực tính bát kỳ của đặc tính đo được; và

- khả năng hư hại dần với các lần đặt điện áp lặp lại

Tại thời điểm thử nghiệm, đối tượng thử nghiệm phải được hoàn thiện về mọi chi tiết thiết yếu, và cần được tiến hành theo cách thông thường đối với thiết bị tương tự

Tại thời điểm thử nghiệm, đối tượng thử nghiệm cần được cho thích nghi với điều kiện khí quyển môi trường của khu vực thử nghiệm ở mức có thể Khoảng thời gian cần thiết để đạt trạng thái cân bằng phải được ghi lại

4.2 Bố trí đối tượng thử nghiệm trong các thử nghiệm khô

Đặc tính phóng điện đánh thủng của đối tượng thử nghiệm với cách điện ngoài có thể bị ảnh hưởng bởi bố trí chung của nó (ví dụ, các hiệu ứng lân cận như khoảng cách trong không khí đến các kết cấu mang điện hoặc kết cấu nối đất, chiều cao so với mặt phẳng nền và cách bố trí dây dẫn điện

áp cao của nó) Bố trí chung cần được ban kỹ thuật liên quan quy định

CHÚ THÍCH 1: Khe hở không khí đến các kết cấu ngoại lai không nhỏ hơn 1,5 lần chiều dài của tuyến phóng điện ngắn nhất có thể có trân đối tượng thử nghiệm thường tạo hiệu ứng lân cận không đáng kể Trong thử nghiệm ướt hoặc nhiễm bẩn, hoặc bất cứ khi nào sự phân bố điện áp dọc theo đối tượng thử nghiệm và trường điện xung quanh điện cực mang điện là đủ độc lập với

các tác động bên ngoài, cho phép các khe hở không khí nhỏ hơn, miễn là không xảy ra phóng điện tới các kết cấu ngoại lại

CHÚ THÍCH 2: Trong trường hợp thử nghiệm điện áp xoay chiều hoặc xung đóng cắt dương lớn hơn 750 kV (đỉnh), ảnh hưởng của kết cấu ngoại lai có thể coi là không đáng kể nếu khoảng cách của nó đến điện cực mang điện không nhỏ hơn chiều cao của điện cực này so với mặt phẳng nền Chỉ dẫn đối với khe hở không khí nhỏ nhất khuyến cáo được cho trên Hình 1, như một hàm của điện áp thử nghiệm cao nhất Khe hở không khí ngắn hơn đáng kể có thể thích hợp trong các trường hợp riêng Tuy nhiên, khuyến cáo sử dụng tính toán thực tế hoặc điều chỉnh theo thực nghiệm, có tính đến cường độ trường lớn nhất phụ thuộc điện áp như mô tả trong tài liệu [1,2] 2

Hình 1 - Khe hở không khí nhỏ nhất khuyến cáo D của đối tượng mang điện hoặc nối đất ngoại lai đến điện cực mang điện của đối tượng thử nghiệm, trong thử nghiệm xoay chiều

hoặc thử nghiệm xung đóng cắt dương ở điện áp lớn nhất U được đặt trong quá trình thử

nghiệm

Nếu không có quy định khác của ban kỹ thuật liên quan, thử nghiệm cần được thực hiện ở điều kiện khí quyển môi trường trong khu vực thử nghiệm mà không có mưa hoặc nhiễm bẩn ngoại lai Quy trình đặt điện áp phải như quy định trong các điều liên quan của tiêu chuẩn này

4.3 Hiệu chỉnh khí quyển trong các thử nghiệm khô

4.3.1 Khí quyển chuẩn tiêu chuẩn

Khí quyển chuẩn tiêu chuẩn là:

P = 1,333 H hPa

Sự hiệu chỉnh theo nhiệt độ liên quan đến chiều cao cột thủy ngân được coi là không đáng kể

CHÚ THÍCH 2: Các thiết bị đo tự động hiệu chỉnh áp suất về độ cao so với mực nước biển là không thích hợp và không nên sử dụng

4.3.2 Hệ số hiệu chỉnh khí quyển đối với khe không khí

Phóng điện đánh thủng của cách điện ngoài phụ thuộc vào các điều kiện khí quyển Thông thường, điện áp phóng điện đánh thủng đối với tuyến dẫn cho trước trong không khí sẽ tăng lên theo sự tăng mật độ không khí hoặc độ ẩm Tuy nhiên, khi độ ẩm tương đối vượt quá khoảng 80 %, điện

áp phóng điện đánh thủng trở nên bất thường, đặc biệt là khi phóng điện đánh thủng xảy ra trên

4.3.3.1 Quy trình tiêu chuẩn

Bằng cách áp dụng các hệ số hiệu chỉnh, điện áp phóng điện đánh thủng đo được trong điều kiện

thử nghiệm cho trước (nhiệt độ t, áp suất p, độ ẩm h) có thể chuyển đổi thành giá trị, có thể đạt được trong các điều kiện khí quyển chuẩn tiêu chuẩn (t0, p0, h0)

Điện áp phóng điện đánh thủng, U, được đo ở điều kiện thử nghiệm cho trước được hiệu chỉnh

về U0 ứng với khí quyển chuẩn tiêu chuẩn bằng cách chia cho Kt

Nếu không có quy định khác bởi ban kỹ thuật liên quan, điện áp U được đặt trong quá trình thử nghiệm lên cách điện ngoài được xác định bằng cách nhân điện áp thử nghiệm U0 với Kt

U = U0Kt

Tuy nhiên, vì U nằm trong phép tính Kt, nên có thể phải sử dụng quy trình lặp (xem Phụ lục E)

CHÚ THÍCH 1: Thử nghiệm để chọn đúng giá trị U cho tính toán Kt là lấy U chia cho Kt Nếu kết

quả là điện áp thử nghiệm quy định, U0, thì đã chọn đúng được U Nếu U0 quá cao, U phải được giảm xuống và nếu quá thếp, thì U phải được tăng lên

CHÚ THÍCH 2: Khi Kt gần bằng một thi tính toán lặp lại là không cần thiết

CHÚ THÍCH 3: Khi hiệu chỉnh điện áp tần số điện lưới, phải sử dụng giá trị đỉnh, vì đặc tính phóng điện dựa trên giá trị đỉnh

4.3.4 Thành phần hệ số hiệu chỉnh

4.3.4.1 Hệ số hiệu chỉnh mật độ không khí, k1

Hệ số hiệu chỉnh mật độ không khí k1 phụ thuộc vào mật độ không khí tương đối δ và nói chung

có thể biểu diễn như sau:

k1 = δ’’’

trong đó m là số mũ được cho trong 4.3.4.3,

Khi nhiệt độ t và t0 được biểu diễn bằng độ Celsius và áp suất khí quyển p và p0 được biểu diễn bang cùng một đơn vị, thì mật độ không khí tương đối bằng:

Việc hiệu chỉnh được coi là tin cậy đối với 0,8 < k1 < 1,05

4.3.4.2 Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm, k2

Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm có thể biểu diễn như sau:

k2 = k w

trong đó w là số mũ được cho trong 4.3.4.3 và k là tham số phụ thuộc vào loại điện áp thử nghiệm

và có thể đạt được như một hàm của tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối, h, với mật độ không khí tương

đối, δ, sử dụng công thức sau (Hình 2):

Một chiều k = 1 + 0,014(h/δ - 11)-0,00022(h/δ - 11)2 đối với 1 g/m3 < h/ δ < 15 g/m3

Xoay chiều k = 1 + 0,012(h/δ - 11) đối với 1 g/m3 < h/δ < 15 g/m3

Xung k = 1 + 0,010(h/δ - 11) đối với 1 g/m3 < h/δ < 20 g/m3

CHÚ THÍCH: Công thức điện áp xung dựa trên kết quả thực nghiệm đối với dạng sóng xung sét dương Công thức này còn áp dụng cho điện áp xung sét âm và điện áp xung đóng cắt

Hình 2 - k là hàm của tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối h và mật độ không khí tương đối δ

(xem 4.3.4.2 đối với các giới hạn khả năng áp dụng)

Đối với Um thấp hơn 72,5 kV (hoặc xấp xỉ chiều dài khe hở l < 0,5 m), hiện tại chưa thể quy định

δ là mật độ không khí tương đối và

k là tham số không thứ nguyên được xác định trong 4.3.4.2

Trong trường hợp thử nghiệm chịu thử trong đó không có sẵn ước lượng điện áp phóng điện đánh

thủng 50 %, U50 có thể được giả thiết bằng 1,1 lần điện áp thử nghiệm, U0

Số mũ m và w được lấy từ Bảng 1 ứng với các khoảng quy định của g (Hình 3)

Bảng 1 - Giá trị số mũ m đối với hiệu chỉnh mật độ không khí và w

đối với hiệu chỉnh độ ẩm, là hàm của tham số g

Hình 3b - Giá trị số mũ w đối với hiệu chỉnh độ ẩm

R là độ ẩm tương đối tính bằng phần trăm và

t là nhiệt độ môi trường tính bằng °C

CHÚ THÍCH: Phép đo này cũng có thể được thực hiện bằng cách dùng ẩm kế bầu ướt và khô có thông hơi Độ ẩm tuyệt đối là hàm của số đọc nhiệt kế được xác định từ Hình 4, mà cũng cho phép xác định độ ẩm tương đối Điều quan trọng là cung cấp luồng khí thỏa đáng để có thể đạt đến trạng thái ổn định và đọc nhiệt kế một cách cẩn thận nhằm tránh các sai số quá mức khi xác định độ ẩm

Hình 4 - Độ ẩm tuyệt đối của không khí là hàm của số đọc nhiệt kế bầu ướt và khô 4.3.5.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ môi trường được đo với độ không đảm bảo đo mở rộng không lớn hơn 1 °C

4.3.5.3 Áp suất tuyệt đối

Áp suất tuyệt đối xung quanh được đo với độ không đảm bảo đo mở rông không lớn hơn 2 hPa

4.3.6 Yêu cầu mâu thuẫn đối với thử nghiệm cách điện trong và cách điện ngoài

Trong khi mức chịu thử được quy định trong các điều kiện khí quyển chuẩn tiêu chuẩn, sẽ nảy sinh các trường hợp thực hiện các hiệu chỉnh khí quyển (do các điều kiện khí quyển khác với các điều kiện khí quyển chuẩn tiêu chuẩn) dẫn đến mức chịu thử đối với cách điện trong sẽ cao hơn đáng

kể so với mức chịu thử đối với cách điện ngoài liên quan Trong các trường hợp như vậy, phải áp dụng các biện pháp tăng cường mức chịu thử của cách điện ngoài để có thể đặt điện áp thử nghiệm đúng lên cách điện trong Các biện pháp này cần được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan

có xét đến các yêu cầu của các loại thiết bị cụ thể và có thể bao gồm cả việc đặt cách điện ngoài trong chất lòng hoặc khí nén

Trong các trường hợp khi điện áp thử nghiệm của cách điện ngoài cao hơn điện áp thử nghiệm của cách điện trong, thì cách điện ngoài chỉ có thể được thử nghiệm đúng khi cách điện trong được thiết kế đặc biệt với độ bền tăng cao Nếu không, cách điện trong cần được thử nghiệm với giá trị

danh định và cách điện ngoài được thử nghiệm bằng các trang bị thử nghiệm trừ khi ban kỹ thuật liên quan có quy định khác, trong trường hợp này ban kỹ thuật liên quan phải quy định quy trình thử nghiệm được sử dụng

4.4 Thử nghiệm ướt

4.4.1 Quy trình thử nghiệm ướt

Quy trình thử nghiệm ướt này nhằm mục đích mô phỏng ảnh hưởng của mưa tự nhiên lên cách điện ngoài Quy trình này được khuyến cáo cho các thử nghiệm với tất cả các loại điện áp thử nghiệm và trên tất cả các kiểu thiết bị

Ban kỹ thuật liên quan cần quy định việc bố trí các đối tượng thử nghiệm trong quá trình thử nghiệm

Đối tượng thử nghiệm phải được phun nước có điện trở suất và nhiệt độ quy định (xem Bảng 2) rơi lên đối tượng thử nghiệm dưới dạng giọt (tránh dạng sương mù) và có hướng sao cho cường

độ phun các thành phần thẳng đứng và nằm ngang là xấp xỉ bằng nhau Các cường độ này được

đo với một bình chứa có vạch chia với miệng bình từ 100 cm2 đến 750 cm2, một nằm ngang và một thẳng đứng với miệng thẳng đứng đối diện với hướng phun

Vị trí của đối tượng thử nghiệm liên quan đến các thành phần mưa thẳng đứng và nằm ngang phải được ban kỹ thuật liên quan quy định

Nói chung, khả năng lặp lại của các kết quả thử nghiệm ướt là kém hơn so với các thử nghiệm phóng điện áp cao hoặc thử nghiệm chịu thử khác Để giảm thiểu độ phân tán, phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa sau đây:

- Bình chứa phải được đặt gần với đối tượng thử nghiệm, nhưng tránh hứng các giọt nước hoặc bắn tóe từ đối tượng thử nghiệm Trong quá trình đo, bình chứa cần được dịch chuyển chậm trên một khu vực đủ lớn để lấy trung bình ảnh hưởng của sự không đồng nhất của việc phun từ các đầu vòi phun riêng biệt Khu vực đo này phải có chiều rộng bằng với chiều rộng của đối tượng thử nghiệm và có chiều cao tối đa 1 m

Đối với đối tượng thử nghiệm có chiều cao từ 1 m đến 3 m, các phép đo riêng biệt phải được thực hiện ở đỉnh, ở giữa và ở đáy của đối tượng thử nghiệm Mỗi khu vực đo chỉ được bao quát một phần ba chiều cao của đối tượng thử nghiệm

- Đối với đối tượng thử nghiệm có chiều cao vượt quá 3 m, số lượng khu vực đo phải được tăng lên để bao quát toàn bộ chiều cao của đối tượng thử nghiệm mà không chồng lên nhau

- Các quy trình nêu trên phải được điều chỉnh thích hợp đối với các đối tượng thử nghiệm có kích thước ngang lớn

- Độ phân tán của kết quả có thể bị giảm xuống nếu đối tượng thử nghiệm được làm sạch bằng chất tẩy hoạt động bề mặt, mà phải được loại bỏ trước khi bắt đầu làm ướt

- Độ phân tán của kết quả cũng có thể bị ảnh hưởng bởi tốc độ mưa bất thường (cao hoặc thấp)

ở địa phương, cần phát hiện những điều này bằng các phép đo cục bộ và nâng cao độ đồng nhất của việc phun, nếu cần thiết

Thiết bị phun phải được điều chỉnh để tạo ra, trong phạm vi dung sai quy định, các điều kiện mưa

ở đối tượng thử nghiệm cho trong Bảng 2

Cho phép sử dụng mọi kiểu đầu vòi phun và cách bố trí đầu vòi phun đáp ứng các yêu cầu cho trong Bảng 2

Bảng 2 - Điều kiện mưa đối với quy trình tiêu chuẩn

Tốc độ mưa trung bình của tất

cả các phép đo:

- thành phần thẳng đứng

Giới hạn đối với phép đo riêng

biệt bất kỳ và đối với mỗi

thành phần

Nhiệt độ nước và điện trở suất phải được đo trên mẫu thử được thu ngay trước khi nước chạm đến đối tượng thử nghiệm Chúng cũng có thể được đo ở các địa điểm khác (ví dụ trong bể chứa nước) với điều kiện là có kiểm tra đảm bảo rằng không xảy ra thay đổi đáng kể nào vào lúc nước chạm đến đối tượng thử nghiệm

Đối tượng thử nghiệm phải được làm ướt sơ bộ ban đầu trong ít nhất 15 min trong các điều kiện quy định nêu trên và các điều kiện này phải được duy trì trong phạm vi dung sai quy định trong suốt thử nghiệm, và cần được thực hiện mà không làm gián đoạn việc làm ướt Thời gian làm ướt

sơ bộ không được bao gồm thời gian cần thiết để điều chỉnh việc phun Làm ướt sơ bộ ban đầu cũng có thể được thực hiện bằng nước máy chưa qua ổn định trong 15 min, tiếp đó là lần làm ướt

sơ bộ thứ hai trong ít nhất 2 min mà không làm gián đoạn việc phun trước khi thử nghiệm bắt đầu,

sử dụng nước có tất cả các điều kiện mưa đúng, mà cần được đo ngay trước khi bắt đầu thử nghiệm

Nếu không có quy định khác của ban kỹ thuật liên quan, quy trình thử nghiệm cho thử nghiệm ướt phải giống với quy trình thử nghiệm được quy định cho thử nghiệm khô tương ứng Khoảng thời gian thử nghiệm đối với thử nghiệm xoay chiều phải là 60 s, nếu không có quy định khác Nói chung, đối với thử nghiệm ướt chịu điện áp một chiều và xoay chiều, khuyến cáo rằng cho phép một phóng điện bề mặt với điều kiện là trong thử nghiệm lặp lại không xảy ra thêm phóng điện bề mặt

CHÚ THÍCH: Đối với thiết bị xoay chiều kích thước lớn, ví dụ như thiết bị có điện áp danh định lớn

nhất U m cao hơn 800 kV, không có quy trình thử nghiệm ướt thích hợp ở thời điểm hiện tại

4.4.2 Hiệu chỉnh khí quyển đối với thử nghiệm ướt

Hệ số hiệu chỉnh mật độ phải được áp dụng như quy định trong 4.3, nhưng không áp dụng hệ số hiệu chỉnh độ ẩm cho thử nghiệm ướt

4.5 Thử nghiệm nhiễm bẩn nhân tạo

Thử nghiệm nhiễm bẩn nhân tạo nhằm mục đích cung cấp thông tin về đặc tính của cách điện ngoài trong các điều kiện đại diện cho nhiễm bẩn trong vận hành, mặc dù chúng không nhất thiết

đã mô phỏng bất kỳ điều kiện vận hành riêng biệt nào Các thử nghiệm này được mô tả trong IEC

60507

5 Thử nghiệm với điện áp một chiều

5.1 Định nghĩa đối với thử nghiệm điện áp một chiều

Biên độ nhấp nhô (ripple amplitude)

Một nửa độ lệch giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp dạng nhấp nhô gần với hình sin, giá trị hiệu dụng thực nhân với được chấp nhận để xác định biên độ nhấp nhô

5.1.4

Hệ số nhấp nhô (ripple factor)

Tỷ số giữa biên độ nhấp nhô và giá trị điện áp thử nghiệm

5.1.5

Sụt áp (voltage drop)

Sự giảm tức thời của điện áp thử nghiệm trong khoảng thời gian ngắn đến vài giây

CHÚ THÍCH: Sụt áp có thể do phóng điện không đánh thủng gây ra

5.2.1.2 Dung sai

Đối với các khoảng thời gian thử nghiệm không vượt quá 60 s, các giá trị đo được của điện áp thử nghiệm phải được duy trì trong khoảng ± 1 % mức quy định trong suốt thử nghiệm Đối với các khoảng thời gian thử nghiệm vượt quá 60 s, giá trị đo được của điện áp thử nghiệm phải được duy trì trong khoảng ± 3 % mức quy định trong suốt thử nghiệm

CHÚ THÍCH: Cần nhấn mạnh rằng dung sai tạo thành sai lệch cho phép giữa giá trị quy định và giá trị thực tế đo được Sai lệch này cần được phân biệt với độ không đảm bảo đo (xem 3.3.1) Đặc tính nguồn cần đủ để cho phép nạp điện dung của đối tượng thử nghiệm trong một thời gian ngắn hợp lý Trong trường hợp thử nghiệm ướt hoặc thử nghiệm nhiễm bẩn, thì nguồn, bao gồm

cả điện dung tích lũy, cũng cần đủ để cung cấp dòng điện phóng điện quá độ của đối tượng thử nghiệm với sụt áp < 10 %

5.2.2 Tạo điện áp thử nghiệm

Điện áp thử nghiệm thường đạt được bằng các mạch chỉnh lưu biến áp Các yêu cầu cần được đáp ứng bởi nguồn điện áp thử nghiệm phụ thuộc đáng kể vào kiểu thiết bị cần thử nghiệm và các điều kiện thử nghiệm Các yêu cầu này được xác định chủ yếu bằng giá trị và bản chất của dòng điện thử nghiệm cần cung cấp, các thành phần cấu thành quan trọng được chỉ ra trong 5.2.4

5.2.3 Đo điện áp thử nghiệm

Đo giá trị trung bình số học, hệ số nhấp nhô và quá độ bất kỳ trong điện áp thử nghiệm phải được thực hiện với hệ thống đo được chấp nhận (xem TCVN 6099-2 (IEC 60060-2))

Lưu ý đến các yêu cầu về đặc tính đáp ứng của thiết bị chuyển đổi được sử dụng để đo nhấp nhô, quá độ hoặc độ ổn định điện áp

5.2.4 Đo dòng điện thử nghiệm

Khi phép đo dòng điện được thực hiện thông qua đối tượng thử nghiệm, có thể thừa nhận một số các thành phần riêng rẽ Chúng khác nhau vài bậc độ lớn đối với cùng đối tượng thử nghiệm và điện áp thử nghiệm Chúng bao gồm:

- dòng điện điện dung, do việc đặt điện áp thử nghiệm ban đầu và do nhấp nhô bất kỳ hoặc các thăng giáng khác tác động lên nó;

- dòng điện hấp thụ điện môi, do dịch chuyển điện tích chậm bên trong cách điện và tiếp diễn trong khoảng thời gian từ vài giây đến vài giờ Quá trình này có khả năng thuận nghịch một phần, có thể quan sát thấy các dòng điện có cực tính ngược nhau khí đối tượng thử nghiệm bị phóng điện và nối tắt;

- dòng điện rò liên tục, là dòng điện một chiều ổn định cuối cùng đạt được tại điện áp đặt không đổi sau khi các thành phần ở trên bị suy giảm về không;

- dòng điện phóng cục bộ

Phép đo ba thành phần đầu tiên đòi hỏi phải sử dụng thiết bị bao phủ một dải rộng cường độ dòng điện Điều quan trọng là đảm bảo rằng thiết bị đo, hoặc phép đo của bất kỳ thành phần nào của dòng điện, không bị ảnh hưởng bất lợi bởi các thành phần khác Thông tin liên quan đến điều kiện của cách điện đôi khi có thể nhận được bằng cách quan sát biến thiên dòng điện theo thời gian, trong các thử nghiệm không phá hủy

Độ lớn tương đối và tầm quan trọng của mỗi thành phần dòng điện phụ thuộc vào loại và điều kiện của đối tượng thử nghiệm, mục đích thực hiện thử nghiệm và khoảng thời gian thử nghiệm Do

đó, quy trình đo cần được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan, đặc biệt là khi đòi hỏi phân biệt một thánh phần cụ thể

Phép đo dòng điện phải được thực hiện với một hệ thống đo đã được hiệu chuẩn

Phép đo của dòng điện xung phóng điện cục bộ được thực hiện với thiết bị đo đặc biệt, được đề cập đến trong TCVN 11472 (IEC 60270)

CHÚ THÍCH: Thiết bị bảo vệ điện áp luôn được sử dụng trong mạch đo dòng điện một chiều do khả năng xảy ra dòng điện phóng điện đánh thủng lớn hơn nhiều so với các dòng điện bình thường

5.3 Quy trình thử nghiệm

5.3.1 Thử nghiệm điện áp chịu thử

Điện áp được đặt lên đối tượng thử nghiệm bắt đầu ở giá trị đủ thấp để ngăn bất kỳ ảnh hưởng nào của quá điện áp do quá độ đóng cắt Điện áp này được tăng đủ chậm để cho phép đọc thiết

bị đo, nhưng không quá chậm vì sẽ gây ra sự kéo dài không cần thiết của ứng suất lên đối tượng

thử nghiệm đến gần điện áp thử nghiệm U Các yêu cầu này nói chung được đáp ứng nếu tốc độ tăng vào khoảng 2 % U trong một giây khi điện áp đặt lớn hơn 75 % U Điện áp phải được giữ

trong thời gian quy định và sau đó được giảm bằng cách phóng điện mạch điện dung, bao gồm cả của đối tượng thử nghiệm, qua một điện trở thích hợp

Khoảng thời gian thử nghiệm phải được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan có tính đến thực tế là thời gian để đạt được sự phân bố điện áp trạng thái ổn định phụ thuộc vào điện trở và điện dung của các thành phần đối tượng thử nghiệm Khi không có quy định của ban kỹ thuật liên quan, thời gian thử nghiệm chịu thử là 60 s

Cực tính của điện áp hoặc thứ tự đặt điện áp ở mỗi cực tính, và bất kỳ sự sai lệch cần thiết nào

so với các yêu cầu kỹ thuật ở trên, phải được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan

Yêu cầu của thử nghiệm được thỏa mãn nếu không xảy ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm

5.3.2 Thử nghiệm điện áp phóng điện đánh thủng

Điện áp phải được đặt và tăng liên tục, như đối với thử nghiệm điện áp chịu thử, cho đến khi xảy

ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm Giá trị cuối cùng của điện áp thử nghiệm được ghi lại trước thời điểm xảy ra phóng điện đánh thủng phải được ghi lại Điều này phải được

lặp lại n lần được quy định trong quy trình thử nghiệm để đưa ra một tập hợp n điện áp đo được

Ban kỹ thuật liên quan phải quy định tốc độ tăng điện áp, số lần đặt điện áp và quy trình đánh giá kết quả thử nghiệm (xem Phụ lục A)

5.3.3 Thử nghiệm điện áp phóng điện đánh thủng đảm bảo

Điện áp phải được đặt và tăng liên tục, như đối với thử nghiệm điện áp chịu thử, cho đến khi xảy

ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm Giá trị cuối cùng của điện áp thử nghiệm đạt được ngay trước thời điểm xảy ra phóng điện đánh thủng phải được ghi lại Điều này phải được

lặp lại n lần được quy định trong quy trình thử nghiệm để đưa ra một tập hợp n điện áp đo được

Yêu cầu của thử nghiệm được thỏa mãn nếu không có điện áp nào trong tập hợp này vượt quá điện áp phóng điện đánh thủng đảm bảo

Ban kỹ thuật liên quan phải quy định số lần đặt điện áp và tốc độ tăng điện áp

6 Thử nghiệm với điện áp xoay chiều

6.1 Định nghĩa đối với thử nghiệm điện áp xoay chiều

6.1.1

Giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều (peak value of an alternating voltage)

Trung bình độ lớn của giá trị đỉnh dương và giá trị đỉnh âm

CHÚ THÍCH: Trong nhiều trường hợp, chỉ sử dụng thiết bị đo giá trị đỉnh của một cực tính Việc đo chỉ một cực tính được chấp nhận miễn là đối xứng dạng sóng nằm trong tập giới hạn trong 6.2.1.1

6.1.2

Giá trị của điện áp thử nghiệm (value of the test voltage)

Giá trị đỉnh chia cho

CHÚ THÍCH: Ban kỹ thuật liên quan có thể yêu cầu phép đo giá trị hiệu dụng của điện áp thử nghiệm thay cho giá trị đỉnh đối với các trường hợp mà giá trị hiệu dụng có thể quan trọng, ví dụ, khi liên quan đến hiệu ứng nhiệt

6.1.3

Giá trị hiệu dụng (r.m.s value)

Căn bậc hai của giá trị trung bình bình phương các giá trị điện áp trong một chu kỳ hoàn chỉnh

CHÚ THÍCH: TCVN 6099-3 (IEC 60060-3) mô tả các điện áp thử nghiệm xoay chiều đối với tần số

CHÚ THÍCH: Ngoài yêu cầu nêu trên, méo hài tổng (THD) có thể được sử dụng để thể hiện méo dạng sóng vì nó có thể quan trọng đối với phép đo thửa nhận dạng phóng điện cục bộ Yêu cầu kỹ thuật có thể được đưa ra bởi ban kỹ thuật liên quan

6.2.1.2 Dung sai

Đối với các khoảng thời gian thử nghiệm không vượt quá 60 s, các giá trị đo được của điện áp thử nghiệm phải được duy trì trong khoảng ± 1 % mức quy định trong suốt thử nghiệm Đối với khoảng thời gian thử nghiệm vượt quá 60 s, các giá trị đo được của điện áp thử nghiệm phải được duy trì trong khoảng ± 3 % mức quy định trong suốt thử nghiệm

Nguồn điện áp thử nghiệm bao gồm cả các điện dung hỗ trợ cần thích hợp để cấp cả dòng điện phóng điện quá độ trong trường hợp thử nghiệm ướt và thử nghiệm nhiễm bẩn với sụt áp nhỏ hơn hoặc bằng 20 %

CHÚ THÍCH: Cần nhấn mạnh rằng dung sai tạo thành độ sai lệch cho phép giữa giá trị quy định

và giá trị thực tế đo được Sai lệch này cần được phân biệt với độ không đảm bảo đo (xem 3.3.1)

6.2.2 Tạo điện áp thử nghiệm

6.2.2.1 Yêu cầu chung

Điện áp thử nghiệm thường được cấp từ máy biến áp tăng áp Một cách khác, điện áp thử nghiệm

có thể được tạo ra bởi một mạch điện cộng hưởng nối tiếp hoặc song song

Điện áp trong mạch điện thử nghiệm phải đủ ổn định để không bị ảnh hưởng trên thực tế bởi sự thay đổi các dòng điện rò Phóng điện không đánh thủng trong đối tượng thử nghiệm không được làm giảm điện áp thử nghiệm đến mức và trong thời gian dài đến mức khiến cho điện áp phóng điện đánh thủng đo được của đối tượng thử nghiệm bị ảnh hưởng đáng kể

CHÚ THÍCH: Lưu ý đến khả năng phóng điện không đánh thủng có thể gảy ra sự dao động lớn của điện áp giữa các đầu nối của đối tượng thử nghiệm Hiện tượng này có thể làm hỏng đối tượng thử nghiệm hoặc nguồn thử nghiệm Việc đưa điện trở vào mạch điện áp cao có thể làm tắt dần quá điện áp quá độ nhưng điện trở cần có giá trị đủ thấp để không ảnh hưởng đến điện áp thử nghiệm cấp cho đối tượng thử nghiệm

Tổng điện dung của đối tượng thử nghiệm và của tụ điện bổ sung bất kỳ cần đủ để đảm bảo rằng điện áp phóng điện đánh thủng đo được không bị ảnh hưởng bởi phóng điện cục bộ không đánh thủng hoặc phóng điện sơ bộ trong đối tượng thử nghiệm Điện dung trong khoảng từ 0,5 nF đến 1,0 nF thường là đủ

6.2.2.2 Yêu cầu đối với mạch thử nghiệm biến áp

Thử nghiệm điện áp cao thường dẫn đến dòng điện tải có các xung dòng điện biến thiên theo thời gian xếp chồng khi tăng điện áp Độ lớn và khoảng thời gian của xung dòng điện bị ảnh hưởng bởi việc bố trí thử nghiệm, dây dẫn được sử dụng để nối đối tượng thử nghiệm, điều kiện khí quyển, đặc tính của nguồn thử nghiệm và các yếu tố khác Điều này là bình thường đối với các thiết bị khi tạo ra một số xung dòng điện vì điện áp thử nghiệm lớn hơn nhiều so với điện áp vận hành và các thiết bị này nhiều khi thiếu các điện cực lớn và tấm đất đẻ giữ đối tượng thử nghiệm không bị nhiễu điện Vì xung dòng điện có khoảng thời gian ngắn nên sụt áp có thể không được phát hiện bởi hệ thống đo xoay chiều thông thường Độ ổn định điện áp của hệ thống thử nghiệm xoay chiều sử dụng trong thử nghiệm với xung dòng điện rò biến thiên có thể được xác nhận bằng cách sử dụng một hệ thống đo điện áp với băng tần đủ rộng

Đối với thử nghiệm khô dưới 100 kV trên mẫu thử cách điện rắn, cách điện lỏng hoặc kết hợp cả hai, nguồn thử nghiệm có dòng điện danh định > 100 mA và hệ thống (máy biến áp, bộ điều chỉnh, v.v hoặc máy phát điện) có trở kháng ngắn mạch < 20 % thường là đủ

Đối với thử nghiệm điện môi lớn hơn 100 kV trên cách điện ngoài tự phục hồi (đối tượng thử nghiệm có điện dung thấp như cái cách điện, áptômát và thiết bị đóng cắt), nguồn thử nghiệm có dòng điện danh định > 100 mA và hệ thống có trở kháng ngắn mạch < 20 % thường là đủ đối với thử nghiệm khô không xuất hiện phóng điện sợi mảnh

Đối với thử nghiệm điện môi lớn hơn 100 kV, có thể cần dòng điện hệ thống thử nghiệm có thông

số danh định là 1 A và hệ thống có trở kháng ngắn mạch < 20 % nếu bắt gặp phóng điện sợi mảnh tiếp diễn hoặc nếu thực hiện thử nghiệm ướt Khi xuất hiện phóng điện sợi mảnh tiếp diễn, cần thực hiện phép đo điện áp đáp ứng nhanh hơn để đảm bảo rằng điện áp thử nghiệm được giữ trong giới hạn sụt áp trong khoảng thời gian thử nghiệm Một cách khác, có thể sử dụng các biện pháp khắc phục như tảng đường kính điện cực hoặc sử dụng dây nổi lớn hơn đề giảm phóng điện sợi mảnh

Các xung dòng điện ngắn hạn xuất hiện tại điện áp thử nghiệm bất kỳ hầu hết được cấp nguồn từ điện tích được tích trữ trong điện dung của mạch điện thử nghiệm Đối với thử nghiệm lớn hơn

100 kV, khuyến cáo lắp đặt điện dung mạch điện lớn hơn hoặc bằng 1 000 pF

Đối với thử nghiệm trong điều kiện nhiễm bẩn nhân tạo, dòng điện ổn định có thông số danh định

tử 1 A đến 5 A có thể cần thiết Xem IEC 60507

6.2.2.3 Mạch điện cộng hưởng nối tiếp

Mạch điện cộng hưởng nối tiếp về cơ bản gồm cuộn cảm mắc nối tiếp với đối tượng thử nghiệm hoặc tải dung kháng được nối với nguồn điện điện áp trung bình Một cách khác, mạch điện cộng hưởng có thể chứa tụ điện mắc nối tiếp với đối tượng thử nghiệm cảm kháng Bằng cách thay đổi các thông số của mạch điện hoặc tần số nguồn, mạch điện có thể trở thành cộng hưởng khi điện

áp lớn hơn nhiều so với điện áp nguồn và cố dạng xấp xỉ hình sin được đặt lên đối tượng thử nghiệm

Độ ổn định của tình trạng cộng hưởng và của điện áp thử nghiệm phụ thuộc vào độ ổn định của tần số nguồn và đặc tính của hệ thống thử nghiệm, được mô tả bởi yếu tố chất lượng, tức là tỷ số giữa công suất phản kháng thử nghiệm và tổn hao công suất

Khi xảy ra phóng điện, điện dung mạch điện phóng điện tức thời và sau đó dòng điện đi qua từ nguồn là tương đối thấp Dòng điện đi qua bị giới hạn này thường ít gây hư hại cho đối tượng thử nghiệm

Mạch điện cộng hưởng nối tiếp đặc biệt hữu dụng khi thử nghiệm các đối tượng điện dung mà ở

đó dòng điện rò trên cách điện ngoài là nhỏ so với dòng điện điện dung đi qua đối tượng thử nghiệm hoặc năng lượng để tạo thành phóng điện đánh thủng là rất nhỏ Mạch điện cộng hưởng nối tiếp có thể cấp dòng điện rò lớn hơn khi điện dung bổ sung được thêm vào mạch điện Mạch điện cộng hưởng nối tiếp còn hữu dụng để thử nghiệm cuộn cảm với điện dung mạch điện đủ lớn

Mạch điện cộng hưởng nối tiếp có thể không thích hợp để thử nghiệm cách điện ngoài trong điều kiện ướt hoặc nhiễm bẩn, trừ khi thỏa mãn các yêu cầu của 6.2.2.1 Nói chung, thử nghiệm ướt

có thể thực hiện với điện dung tải đặt trước thích hợp được thêm vào

6.2.3 Đo điện áp thử nghiệm

Phép đo giá trị của điện áp thử nghiệm, giá trị hiệu dụng, và sụt áp quá độ phải được thực hiện với hệ thống đo được chấp nhận (xem TCVN 6099-2 (IEC 60060-2))

6.2.4 Đo dòng điện thử nghiệm

Dòng điện thường được đo bởi máy biến dòng thông dụng được nối với dây nối đất của đối tượng thử nghiệm Dòng điện còn có thể được đo trong dây dẫn điện áp cao đến đối tượng thử nghiệm Phép đo dòng điện phải được thực hiện với hệ thống đo đã được hiệu chuẩn

CHÚ THÍCH: Dòng điện cũng có thể được đo trong dây nối đất của máy biến áp tăng áp hoặc bộ cộng hưởng, miễn là dòng điện của tụ điện song song bất kỳ có thể được bỏ qua

6.3 Quy trình thử nghiệm

6.3.1 Thử nghiệm điện áp chịu thử

Điện áp phải được đặt lên đối tượng thử nghiệm bắt đầu ở giá trị đủ thấp để ngăn ngừa bất kỳ ảnh hưởng nào của quá điện áp do quá độ đóng cắt hoặc do các điều kiện cộng hưởng không kiểm soát được Điện áp cần được tăng chậm để cho phép đọc các thiết bị đo nhưng không quá chậm

vì sẽ gây ra sự kéo dài không cần thiết của ứng suất lên đối tượng thử nghiệm tới gần với điện áp

thử nghiệm U Các yêu cầu này thường được đáp ứng nếu tốc độ tăng vào khoảng 2 % của U trong một giây, khi điện áp đặt vào trên 75 % U Điện áp này phải được duy trì trong thời gian quy định

và sau đó được giảm nhanh, nhưng không đột ngột gián đoạn vì có thể sinh ra quá điện áp đóng cắt, mà có thể gây hỏng hóc hoặc kết quả thử nghiệm không ổn định

Khoảng thời gian thử nghiệm phải được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan và không được phụ thuộc vào tần số trong dải từ 45 Hz đến 65 Hz Nếu ban kỹ thuật liên quan không quy định thì khoảng thời gian thử nghiệm độ bền phải là 60 s

Yêu cầu đối với thử nghiệm được thỏa mãn nếu không xảy ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm

6.3.2 Thử nghiệm điện áp phóng điện đánh thủng

Điện áp phải được đặt và tăng liên tục, như đối với thử nghiệm điện áp chịu thử, cho đến khi xảy

ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm Giá trị cuối cùng của điện áp thử nghiệm

trước thời điểm phóng điện đánh thủng xảy ra phải được ghi lại Điều này được lặp lại n lần như quy định trong quy trình thử nghiệm để đưa ra tập hợp n điện áp đo được

Ban kỹ thuật liên quan phải quy định tốc độ tăng điện áp, số lần đặt điện áp và quy trình để đánh giá kết quả thử nghiệm (xem Phụ lục A)

6.3.3 Thử nghiệm điện áp phóng điện đánh thủng đảm bảo

Điện áp phải được đặt và tăng liên tục, như đối với thử nghiệm điện áp chịu thử, cho đến khi xảy

ra phóng điện đánh thủng trên đối tượng thử nghiệm Giá trị cuối cùng của điện áp thử nghiệm đạt được ngay trước thời điểm phóng điện đánh thủng phải được ghi lại Điều này phải được lặp lại n lần được quy định trong quy trình thử nghiệm đề đưa ra tập hợp n điện áp đo được

Yêu cầu của thử nghiệm được thỏa mãn nếu không có điện áp nào trong tập hợp này vượt quá điện áp phóng điện đánh thủng đảm bảo

Ban kỹ thuật liên quan phải quy định số lần đặt điện áp và tốc độ tăng điện áp

7 Thử nghiệm với điện áp xung sét

7.1 Định nghĩa đối với thử nghiệm điện áp xung sét

7.1.1

Điện áp xung (impulse voltage)

Điện áp quá độ không tuần hoàn được đặt có chủ đích, thường tăng nhanh đến giá trị đỉnh và sau

đó giảm chậm hơn về “không”

CHÚ THÍCH: Đối với mục đích đặc biệt, sử dụng xung có sườn trước tăng xấp xỉ tuyến tính hoặc quá độ dao động hoặc có dạng xấp xỉ vuông góc

7.1.2

Điện áp xung sét (lightning-impulse voltage)

Điện áp xung với thời gian sườn trước nhỏ hơn 20 ps

7.1.3

Điện áp xung sét toàn sóng (full lightning-impulse voltage)

Điện áp xung sét không bị gián đoạn bởi phóng điện đánh thủng (xem Hình 5)

Hình 5 - Điện áp xung sét toàn sóng 7.1.4

Quá điều chỉnh (overshoot)

Tăng độ lớn của điện áp xung do dao động tắt dần tại đỉnh được tạo ra bởi mạch điện

CHÚ THÍCH: Các dao động này (dải tần số thường từ 0,1 MHz đến 2 MHz) được tạo ra bởi điện cảm mạch điện và đói khi là không thể tránh khỏi trong những mạch điện lớn hoặc đối với các đối tượng thử nghiệm cảm kháng Các phương pháp đề đánh giá quá điều chỉnh được cho trong Phụ lục B

7.1.5

Đường ghi (recorded curve)

Biểu diễn bằng đồ họa hoặc biểu diễn số của dữ liệu thử nghiệm điện áp xung

7.1.6

Mức cơ bản (base level)

Mức ghi của hệ thống đo xung khi tín hiệu đầu vào của thiết bị ghi bằng “không”

7.1.7

Đường cơ bản (base curve)

Ước lượng của điện áp xung sét toàn sóng khi không có dao động xếp chồng (xem Phụ lục B)

Hàm điện áp thử nghiệm (test Voltage function)

Hàm biên độ tần số được xác định để thể hiện sự đáp ứng của cách điện với các xung có quá điều chỉnh Hàm này được cho bởi:

trong đó f là tần số tính bằng MHz (xem Hình 6)

CHÚ THÍCH 1: Các đường ghi điện áp thử nghiệm khác nhau đối với các kiểu cách điện khác nhau

có thể được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan khi hầu hết dữ liệu thử nghiệm đều sẵn có CHÚ THÍCH 2: Áp dụng hàm này như một bộ lọc đường điện áp dư cho phép tính toán giá trị của điện áp thử nghiệm của điện áp xung sét toàn sóng tương đương (xem Phụ lục B, Phụ lục C và Phụ lục D)

Hình 6 - Hàm điện áp thử nghiệm 7.1.12

Đường dư được lọc (filtered residual curve)

Rf(t)

Đường dư được lọc bởi hàm điện áp thử nghiệm

7.1.13

Đường điện áp thử nghiệm (test voltage curve)

Tổng của đường cơ bản và đường dư được lọc

CHÚ THÍCH: Đây là biểu diễn toán học của quá trình lọc và không phải đại lượng vật lý hoặc xung tương đương

7.1.14

Xung mịn tương đương (equivalent smooth impulse)

Điện áp xung sét ước lượng không có quá điều chỉnh, có giá trị đỉnh bằng với giá trị lớn nhất của đường điện áp thử nghiệm và có cùng thời gian sườn trước và thời gian đến nửa giá trị như đường điện áp thử nghiệm liên quan

CHÚ THÍCH: Xung mịn tương đương đặc tính đánh thủng điện môi giống với đường ghi

7.1.15

Giá trị của điện áp thử nghiệm (value of the test voltage)

Tham số giả định được xác định bằng 1/0,6 lần khoảng thời gian T giữa thời điểm xung đạt 30 %

và 90 % của giá trị đỉnh trên đường điện áp thử nghiệm (điểm A và B, Hình 7)

Hình 7 - Tham số thời gian điện áp xung toàn sóng 7.1.19

Điểm gốc giả định (virtual origin)

Tốc độ tăng trung bình (average rate of rise)

Độ dốc của đường thẳng khớp nhất, được tính từ đường ghi, sử dụng tất cả các điểm dữ liệu giữa các mức 30 % và 90 % của giá trị cực trị và thường được biểu diễn bằng kV/μs

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp nhiễu hoặc dao động ở mức 30 % và 90 %, tập hợp dữ liệu bị chặn bởi điểm đầu tiên sau điểm giao nhau cuối cùng của mức 30 % và bởi điểm cuối cùng trước điểm giao nhau đầu tiên của mức 90 %

Hình 8 - Khoảng thời gian điện áp 7.1.24

Tích phân điện áp (voltage integral)

Tích phân của đường ghi theo thời gian trong khoảng thời gian quy định (xem Hình 9)

Hình 9 - Tích phân điện áp 7.1.25

Điện áp xung sét cắt (chopped lightning-impulse voltage)

Điện áp xung sét trong đó phóng điện đánh thủng gây ra sự sụt nhanh điện áp gần như về giá trị ''không” (xem Hình 10 đến Hình 12)

7.1.26

Thời điểm cắt (instant of chopping)

Thời điểm mà ngoại suy của đường thẳng nối các điểm 70 % và 10 % (C và D) trên đường sụt áp cắt qua mức ngay trước sụt áp (xem Hình 10 và Hình 11)

Hai điểm C và D tại 70 % và 10 % của điện áp ngay trước khi sụt áp (xem Hình 11)

CHÚ THÍCH 1: Khoảng thời gian sụt áp được xác định bằng 1/0,6 lần khoảng thời gian giữa điểm

C và D Độ dốc của sụt áp là tỷ lệ giữa điện áp ở thời điểm cắt và khoảng thời gian sụt áp

CHÚ THÍCH 2: Việc sử dụng điểm C và D chỉ dành cho mục đích xác định; không ngụ ý rằng khoảng thời gian và độ dốc của đoạn cắt có thể đo được với bất kỳ cấp chính xác nào khi sử dụng

hệ thống đo thông thường

Hình 10 - Điện áp xung sét cắt ở sườn trước

Hình 11 - Điện áp xung sét cắt ở sườn sau 7.1.29

Giá trị cực trị của dưới điều chỉnh của xung (extreme value of the undershoot of an impulse)

Biên độ lớn nhất đo được từ mức cơ bản theo chiều ngược lại với xung đặt (xem Hình 10)

7.1.30

Xung cắt sườn trước tăng tuyến tính (linearly rising front-chopped impulse)

Điện áp tăng với độ dốc xấp xỉ không đổi, cho đến khi bị gián đoạn bởi phóng điện đánh thủng

Hình 12 - Xung cắt sườn trước tăng tuyến tính

CHÚ THÍCH 1: Để xác định xung này, đường thẳng thích hợp nhất được vẽ qua phần sườn trước nằm giữa 30 % và 90 % của độ lớn đỉnh, giao nhau của đường này với giá trị điện áp 30 % và 90

% được ký hiệu là A và B, tương ứng (xem Hình 12)

Xung được xác định bởi:

- điện áp lớn nhất Ue;

- thời gian sườn trước T1 và

- độ dốc giả định S: S = Ue /T 1

Đây là độ nghiêng của đường thẳng vẽ qua điểm A và B, thường được biểu diễn bằng kV/μs

Xung cắt này được coi là xấp xỉ tăng tuyến tính nếu sườn trước, từ biên độ 30 % đến thời điểm cắt, hoàn toàn được bao kín giữa hai đường song song với đường AB, nhưng cách nó theo trục

thời gian một khoảng ± 0,05 T1 (xem Hình 12)

CHÚ THÍCH 2: Giá trị và dung sai trên độ dốc giả định S cần được xác định bởi ban kỹ thuật liên

quan

7.1.31

Định nghĩa đối với đường điện áp/thời gian

7.1.31.1

Đường điện áp/thời gian đối với điện áp xung tăng tuyến tính (voltage/time curve for linearly

rising impulse voltage)

Đường thể hiện quan hệ giữa điện áp phóng điện và thời gian sườn trước T1

CHÚ THÍCH: Đường này có được bằng cách đặt các điện áp xung với độ dốc khác nhau (xem Hình 13)

7.1.31.2

Đường điện áp/thời gian đối với điện áp xung của dạng kỳ vọng không đổi (voltage/time

curve for impulse voltage of constant prospective shape)

Đường liên hệ điện áp phóng điện đánh thủng của đối tượng thử nghiệm với thời gian tới thời điểm cắt, mà có thể xảy ra trên sườn trước, tại đỉnh hoặc trên sườn sau

CHÚ THÍCH: Đường này có được bằng cách đặt các điện áp xung có các giá trị đình kỳ vọng khác nhau (xem Hình 13)

Hình 13 - Đường điện áp/thời gian đối với các xung của dạng kỳ vọng không đổi 7.2 Điện áp thử nghiệm

7.2.1 Điện áp xung sét tiêu chuẩn

Điện áp xung sét tiêu chuẩn là điện áp xung sét toàn sóng mịn có thời gian sườn trước 1,2 μs và thời gian đến nữa giá trị là 50 μs và được mô tả như một xung 1,2/50

7.2.2 Dung sai

Nếu ban kỹ thuật liên quan không có quy định khác, sự khác nhau dưới đáy được chấp nhận giữa các giá trị quy định của xung tiêu chuẩn và xung tính được từ đường điện áp thử nghiệm:

- Giá trị điện áp thử nghiệm: ± 3 %

- Thời gian sườn trước: ± 30 %

- Thời gian đến nửa giá trị: ± 20 %

Nếu ban kỹ thuật liên quan không có quy định khác, thì biên độ quá điều chỉnh tương đối không được vượt quá 10 %

Đối với mạch điện thử nghiệm và đối tượng thử nghiệm cố định, dạng sóng tiêu chuẩn trong dung sai công bố có thể không phân biệt được Trong các trường hợp này, đoạn kéo dài của thời gian sườn trước, T1, hoặc quá điều chỉnh có thể cần thiết Hướng dẫn cho những trường hợp này cần được đưa ra bởi ban kỹ thuật liên quan

CHÚ THÍCH: Thời gian đỉnh, Te, khoảng thời gian điện áp, Tλ, và tích phân điện áp là những tham

số được xem xét để đặc trưng cho các đặc tính của điện áp xung sét Các giá trị có thể được ấn định bởi ban kỹ thuật liên quan

7.2.3 Điện áp xung sét cắt tiêu chuẩn

Đây là xung tiêu chuẩn bị cắt bởi một khe hở bên ngoài với khoảng thời gian tới thời điểm cắt có giá trị từ 2 μs đến 5 μs

Thời gian tới thời điểm cắt khác có thể được quy định bởi ban kỹ thuật liên quan Khoảng thời gian sụt áp cần nhanh hơn nhiều so với thời gian sườn trước của xung và các giới hạn có thể được thiết lập bởi ban kỹ thuật liên quan Yêu cầu của phép đo và độ không đảm bảo đo kết hợp được cho trong TCVN 6099-2 (IEC 60060-2)

7.2.4 Điện áp xung sét đặc biệt

Trong một số trường hợp, có thể áp dụng điện áp xung sét dao động Điều này đưa đến cơ hội tạo

ra các xung với thời gian sườn trước ngắn hơn hoặc với các giá trị cực trị tương ứng với hiệu suất máy phát lớn hơn 1

CHÚ THÍCH: Chi tiết xem TCVN 6099-3 (IEC 60060-3)

7.2.5 Tạo điện áp thử nghiệm

Xung thường được tạo ra bởi một máy phát xung bao gồm một lượng đủ các tụ điện được tích điện song song từ nguồn điện áp một chiều, sau đó được chuyển sang nối tiếp và phóng điện vào mạch điện tạo xung nằm trong đối tượng thử nghiệm

7.2.6 Phép đo điện áp thử nghiệm và xác định hình dạng xung

Phép đo giá trị điện áp thử nghiệm, tham số thời gian và quá điều chỉnh hoặc dao động trên điện

áp thử nghiệm phải được thực hiện với hệ thống đo được chấp nhận (xem TCVN 6099-2 (IEC 60060-2)) Phép đo phải được thực hiện với đối tượng thử nghiệm nằm trong mạch điện và, nói chung, hình dạng xung phải được kiểm tra đối với mỗi đối tượng thử nghiệm Khi số lượng các đối tượng thử nghiệm của cùng thiết kế và kích thước được thử nghiệm trong các điều kiện giống nhau, thì hình dạng chỉ cần kiểm tra xác nhận một lần

Đối với xung sét cắt, sụt áp có thể xảy ra trên sườn trước, tại đỉnh hoặc trên sườn sau Đối với điện áp xung sét cắt sườn trước, đường điện áp xung sét thử nghiệm là đường ghi Xung bị cắt trên sườn sau được xem như toàn sóng để đánh giá điện áp thử nghiệm và thời gian sườn trước,

mà có thể được xác định từ xung điện áp giảm thấp (ví dụ ≤ 50 %) mà không gây ra cắt Cắt có thể được tạo ra bởi một khe hở cắt bên ngoài hoặc có thể xảy ra do phóng điện đánh thủng trong cách điện trong hoặc cách điện ngoài của đối tượng thử nghiệm

Với một số đối tượng thử nghiệm hoặc bố trí thử nghiệm, đỉnh của điện áp có thể có phần bằng phẳng hoặc bị làm từ đường điện áp trước khi sụt áp cuối cùng xảy ra Các hiệu ứng tương tự cũng có thể quan sát được do sự thiếu sót của hệ thống đo Sự xác định chính xác các tham số liên quan đến cắt đòi hỏi sự có mặt của cả hệ thống đo gián đoạn mạnh và hệ thống đo nhanh Những trường hợp khác sẽ do ban kỹ thuật liên quan quy định

Xác định hình dạng xung bằng cách tính toán từ các tham số mạch điện thử nghiệm được xem là không thỏa đáng

7.2.7 Phép đo dòng điện trong thử nghiệm với điện áp xung

Ban kỹ thuật liên quan phải quy định đặc tính của dòng điện chạy trong đối tượng thử nghiệm mà cần phải đo trong thử nghiệm với điện áp xung cao Khi sử dụng cách đo này cho mục đích so sánh, dạng sóng là quan trọng và phép đo giá trị tuyệt đối của dòng điện này có thể ít quan trọng hạn Hướng dẫn xem IEC 62475

7.3 Quy trình thử nghiệm

7.3.1 Thử nghiệm điện áp chịu thử