Bài giảng HIGH VOLTAGE - Chương 4 Phóng điện vầng quang - Kỹ thuật điện cao áp

Bài giảng HIGH VOLTAGE - Chương 4 Phóng điện vầng quang - Kỹ thuật điện cao áp

PHÓNG ĐIỆN VẦNG QUANG

BÀI GIẢNG

CHƯƠNG 04

PHÓNG ĐIỆN VẦNG QUANG

I CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA

@Xuất hiện trong điện

trường không đồng nhất

@ Ở xung quanh điện

cực có bán kính cong bé

@ Không gây hư hỏng

khoảng cách phóng điện

1) Các tính chất chính:

@ Điện trường tới hạn trong

không khí để tạo vầng quang:

E=25-30kV/cm

2) Phạm vi hoạt động:

@ Ở đường dây trên không

@ Tạo quầng vầng quang

3) Các tác dụng tiêu cực:

Máy biến áp, máy điện, máy cắt,

dao cách ly v.v…

@ Ở các trang thiết bị điện:

@ Gây tổn hao vầng quang

@ Gây nhiễu loạn vô tuyến

@Tạo Ozon (O3) : gây oxyt hóa

mạnh, phân hủy các cách điện gốc hữu cơ cellulose.

@Tạo Oxyt azot (NO2): hình thành

axit nitric (HNO3) có tác dụng phân hủy nhiều cách điện gốc hữu

cơ và làm rỉ sét kim loại.

@Làm già cổi cách điện.

4 Các tác dụng tích cực:

@ Làm giảm biên độ và độ dốc của

sóng quá điện áp.

@Vầng quang âm được ứng dụng

môi trường.

II VẦNG QUANG TRÊN ĐƯỜNG

DÂY TẢI ĐIỆN DC

1) Tính chất:

@ Khi dây dẫn có cực tính dương:

Trong khu vực xẩy ra ion hóa

( quầng vầng quang) các điện tử đi

đối diện.

@ Khi dây dẫn có cực tính âm: Trong

khu vực xẩy ra ion hóa ( quầng vầng quang) các ion dương đi về

diện.

@ Cả hai trường hợp đều hình thành

dòng giữa hai điện cực.

@ Dòng điện nầy thường có giá trị bé

và đạt ổn định khi số điện tích sinh

ra cân bằng với số điện tích đi về phía điện cực đối điện.

@ Vầng quang chỉ xẩy ra ở một cực

Cực kia do điện trường bé không có khả năng xẩy ra.

@ Trường hợp nầy thường xẩy ra ở hệ

thống DC dây dẫn – đất.

@ Như vậy, dòng điện vầng quang chỉ

tạo nên bởi một loại điện tích cùng dấu với dây dẫn.

b) Vầng quang lưởng cực:

Đây là trường hợp vầng quang

xẩy ra trên cả hai điện cực

@Trong trường hợp lý tường thì sẽ

có khả năng các điện tích dương sẽ trung hòa với các điện tích âm ở mặt phẳng trung tính.

@ Lúc nầy vầng quang xẩy ra sẽ là

hiện tượng vầng quang đơn

@ Tuy nhiên trong thực tế, chỉ một

phần chúng bị trung hòa ở mặt phẳng trung tính

@ và một phần thâm nhập vào vùng

của nhau và trung hòa một phần làm giảm số lượng điện tích trong quầng vầng quang.

@ Như vậy, để vầng quang ổn định ,

do vậy ion hóa sẽ tăng lên.

@ Cuối cùng, tổn hao vầng quang,

sẽ tăng lên.

3) Tổn hao vầng quang trên đường

dây DC a) Công thức thực nghiệm:

Theo Peek, điện trường tới hạn tạo

vầng quang trên bề mặt dây dẫn lúc ổn định:

cm

kV r

s r

E

U vq vq ln ;

0 0



Với

Trong đó:đđ

m – hệ số nhẵn của dây

dẫn 0.82<m<0.9

cm

kV r

s r

E

U vq vq ln ;

0 0



Với

b) Tổn hao vầng quang:

Với

vq

I U

p   I vq  f (U )

1 Thời tiết tốt 2 Trời mưa

phùn.

@ Pdon<Pkep

@ Thời tiết

@Tình trạng bề mặt dây

dẫn

@ Các yếu tố ảnh hưởng đến

tổn hao vầng quang DC

@ Kích thước dây dẫn.v.v.

III VẦNG QUANG TRÊN

ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN AC

1) Ảnh hưởng vầng quang giữa các

pha.

@ Thay đổi cực tính trong nữa chu kỳ

@ Khảo sát ảnh hưởng vầng quang

giữa các pha.

kE dt

dr

0

0r const E

Er  

r

r kE

kE dt

kE

dt

0 0

kE dt

Ví dụ:

0 0

cm r

kV

U  220 ; 0  1 25

m s

cm

r

6 40

25 ,

1 38000

02 ,

0 8

Kết luận: Vầng quang giữa các pha

không ảnh hưởng lên nhau.

2) Quá trình phóng điện vầng

quang trên một pha.

to - thời gian sóng áp qua giá trị 0

t0<t<t1 – Q=Qhh=Chh.U

Điện trường trên bề mặt dây dẫn:

0 0 0

0 2

U

C r

t1 – thời điểm bắt đầu có phóng điện vầng quang

t1<t<t2 – Lúc nầy điện trường trên dây dẫn không đổi; điện áp lớn hơn điện áp vầng quang

Lượng điện tích không gian + bị đẩy ra

ngoài không gian AQ Điện áp tương ứng là AU

t2 – AQ và AU đạt giá trị max Hiện

tượng vầng quang tắt sau t2.

t2<t<t3 – Điện áp nguồn giảm dần, điện áp trên dây dẫn giảm theo

AQ và AU (đạt giá trị max) vẫn

không thay đổi

t3 – Điện áp trên dây dẫn giảm về

không

t3<t<t4 - AQ và AU (đạt giá trị max)

vẫn không thay đổi

t5 – Điện áp trên dây dẫn đạt giá trị

vầng quang âm

CHÚ Ý: Tại thời điểm nầy, vầng quang âm

bắt đầu xẩy ra, nhưng Uo (điện áp nguồn) nhỏ hơn nhiều so với điện áp tạo vầng quang.

t5<t<t6 - AQ và AU bắt đầu giảm dần

do quá trình khử điện tích trái dấu

t6 - AQ và AU bằng không Quá trình khử điện tích trái dấu chấm dứt

t6<t<t11 – Quá trình điển biến như

trong khoảng thời gian t1<t<t6 nhưng bắt đầu ở bán chu kỳ âm

t11 - Quá trình vầng quang thực hiện xong một chu kỳ

DÒNG ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG DÂY

TẢI ĐIỆN AC KHI CÓ VẦNG QUANG

3) Tổn hao vầng quang trên đường

dây tải điện AC.

Công thức tổng quát tính tổn

hao vầng quang:



T

udq T

uidt T

p

0

1 1

a) Công thức của Peek:

Trong đó:

s

r f

s m

m r

0

2 1

b) Công thức của Mayer:

Trong đó:

pha km

kW fr

E

U E

E nkfr

p

td

vq td

td

/

; 10

) 1

1350 ln

3 , 2 (

) (

5 0

2 0

E E

k – là hệ số tính đến ảnh hưởng của

thời tiết

Nếu thời tiết xấu trong năm chiếm m

% thời gian thì tổn hao vầng quang trung bình:

k =44 và Evq=17kV/cm: thời tiết tốt

k =31,5 và Evq=11kV/cm: thời tiết xấu

tot xau

p     

IV BIỆN PHÁP GIẢM TỔN HAO

VẦNG QUANG

1) Đường kính dây bé nhất

Dựa trên công thức tính

0

0

ln 2

,

21 3

1 , 1

1 , 1

r

s m

m r

U

U U

dm ph



Với các điều kiện sau:

Thì đường kính nhỏ nhất của dây dẫn

quang:

5 , 6

2) Dây dẫn rổng hoặc dây có tiết điện

tăng cường

1 Dây nhôm 2 Ống nhôm rổng

3 Dây thép 4 Giấy cách điện

3) Daây phaân pha:

Chúc các bạn thành công