Bài giảng HIGH VOLTAGE - Chương 3 Phóng điện theo bề mặt điện môi rắn - Kỹ thuật điện cao áp

Bài giảng HIGH VOLTAGE - Chương 3 Phóng điện theo bề mặt điện môi rắn - Kỹ thuật điện cao áp

PHÓNG ĐIỆN MEN THEO BỀ MẶT

ĐIỆN MÔI RẮN

BÀI GIẢNG

CHƯƠNG 03

I KHÁI NIỆM VỀ

PHÓ

NG

ĐIỆN

MẶT

Trong thực tế vận hành,

cách điện thường được dùng phối hợp giữa các loại cách điện: rắn, lỏng và khí

Đặc biệt là giữa khí và

rắn: cách điện đường dây v.v…

1) Khảo sát một ví dụ sau đây:

2) Khảo sát điện môi trong điện trường

II PHÓNG ĐIỆN MẶT TRONG

TRƯỜNG ĐỒNG NHẤT

1) Giá trị điện áp phóng điện:

Up< (1,5 – 2) Up-kk

II PHÓNG ĐIỆN MẶT TRONG

TRƯỜNG ĐỒNG NHẤT

2) Nguyên nhân làm điện áp Up giảm

a) Chổ tiếp xúc giữa điện cực và điện

môi không tốt:

@Phát sinh ion hóa ngay tại các bọt khí

@Các điện tích tràn ra ngoài bề mặt

@Làm biến dạng trường ngoài

@Giảm điện áp phóng điện.

Phân bố điện áp trên bề mặt điện môi

b) Các yếu tố khác

@Tính hút ẩm của vật liệu:

Ví dụ: Thủy tinh, sứ có tính hút ẩm mạnh

hơn Paraphin

@Độ ẩm của môi trường

@Theo thời gian tác dụng của điện áp

III PHÓNG ĐIỆN MẶT TRONG TRƯỜNG KHÔNG ĐỒNG NHẤT

Khảo sát 2 trường hợp sau:

1) Khi thành phần tiếp tuyến lớn:

a) Trong thực tế, dạng trường nầy xuất hiện ở trên các cách điện, các loại sứ

dạng đở

b) Cơ chế phóng điện:

Cơ chế phóng điện xẩy ra tương tự như trong trường đồng nhất (men theo bề mặt)

, nhưng có vài điểm khác biệt:

@ Do trường không đồng nhất nên điện

áp phóng điện giảm thấp nhiều.

@ Do trường không đồng nhất nên ảnh hưởng làm biến dạng điện trường của các điện tích

tràn ra bề mặt là không đáng kể

Điện áp phóng điện trong trường không đồng nhất có thành phấn tiếp tuyến lớn

c) Biện pháp nâng cao điện áp phóng điện.

@Tăng chiều dài phóng điện mặt: bằng

cách làm thêm các diềm, các lá

@Cải thiện phân bố điện trường: Thực hiện

điện cực ngầm

2) Khi thành phần pháp tuyến lớn:

a) Trong thực tế, dạng trường nầy xuất hiện ở trên các cách điện, các loại sứ

dạng xuyên.

b) Cơ chế phóng điện:

@ Mặc dầu, theo phương pháp tuyến có điện trường lớn hơn, nhưng khó phóng điện theo phương nầy vì là trường đặt vào vùng

cách điện rắn

*LƯU Ý:

@ Khi điện áp đang còn bé, xuất hiện các đốm lửa nhỏ, mờ ở đai kim loại

@ Khi điện áp tăng dần lên thì các đốm sáng kéo dài ra

thành các vệt sáng

*DIỄN BIẾN

@ Khi điện áp đạt đến một giá trị nào đó, các vệt sáng sẽ tăng nhanh và sáng

hơn

@ Kéo dài đến điện cực đối điện Phóng điện tia lửa xuất hiện Kết thúc quá trình phóng điện mặt.

*DIỄN BIẾN

@ Ở đai kim loại,

Điện trường lớn nhất,

do đó phóng điện

vầng quang xẫy ra ở

đây

@ Khi tăng điện áp, phóng điện vầng

quang mạnh lên,

quầng vầng quang mở

rộng.

*GIẢI THÍCH

@ Ở đầu quầng vầng quang và thanh dẫn

hình thành tụ C Tụ nầy khá lớn nên dòng khép mạch qua nó

khá cao

@ Khi tăng điện áp lên giá trị nào đó, dòng điện nầy tạo nhiệt đủ để gây ion

hóa

@ Mật độ điện tích trong dòng plasma tăng cao Trường đầu dòng tăng cao Ion hóa càng mảnh liệt

hơn

@ Giai đoạn nầy được gọi là phóng điện rò

hay trượt.

@ Quá trình phóng điện kết thúc khi dòng nối liền giữ hai điện

cực

c) Điện áp phóng điện:

Điện áp phóng điện trong trường hợp nầy có thể tính theo công thức gần đúng của Topler:

kV C

Chiều dài của tia lửa điện:

cm dt

dU U





k

1510 39





k

Trong đó:

Đối với sóng xung dương

Đối với sóng xung âm

d) Biện pháp để tăng điện áp phóng

điện:

@Tăng chiều dài rò điện: làm thêm diềm

và lá

@Giảm C, suất điện dung mặt , tức là dùng

vật liệu có hệ số điện môi thấp

@Tăng kích thước điện môi rắn ở đai, để

làm giảm điện trường tại đây.

@Quét thêm một lớp bán dẫn ở bề mặt điện

môi gần đai để cải tạo lại điện trường.

IV PHÓNG ĐIỆN MẶT KHI CÁCH

ĐIỆN BỊ BẨN HOẶC MƯA ƯỚT

1) Khái niệm chung:

@Cách điện đặt ngoài trời chịu tác động của điều kiện môi trường và khí hậu

@Bề mặt điện môi bị bám vào một lớp bụi bẩn hoặc mưa ướt, làm cho nó tạo

thành một lớp dẫn điện mỏng

@Tùy thuộc vào tình trạng khí hậu và cơ cấu của lớp bẩn mà điện áp phóng điện

mặt có thể giảm thấp

1) Trong trường hợp khô ráo:

Do đó, không ảnh hưởng nhiều đến giá

trị điện áp phóng điện mặt

Lớp bụi bẩn có điện dẫn không cao

2) Trong trường hợp bẩn ẩm

@Đầu tiên xuất hiện dòng rò chạy trong

lớp bẩn ẩm

2) Trong trường hợp bẩn ẩm

@Dòng rò sẽ đốt nóng và làm khô dần

lớp bẩn ẩm

@Trong thực tiển, lớp bẩn ẩm luôn

không đồng đều

@Và như vậy sẽ có một đoạn khô trước.

@Ở vị trí nầy, điện trở sẽ tăng cao Do thế, toàn bộ điện áp sẽ đặt vào khoảng

cách nầy

@Điện trường cục bộ trong đoạn nầy

tăng cao tạo điều kiện dễ dàng cho ion

hóa xẩy ra

Cuối cùng, chiều dài rò điện bị giảm

Tương tự như vậy, Quá trình tiếp tục xẩy

ra với điều kiện thuận lợi hơn.

@Như vậy khoảng cách nầy bị ngắn

mạch.

@Cuối cùng toàn bộ bề mặt bị phóng điện khi khoảng cách rò điện bị ion hóa.

@Điện áp phóng điện mặt trong trường

hợp nầy giảm thấp nhiều

LƯU Ý:

Điện áp phóng điện mặt trong trường

hợp nầy còn phụ thuộc:

@Tình trạng ẩm

@Tính hút ẩm và thấm ẩm của điện môi

@Dạng của điện áp: AC, DC hay Xung

CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG