BÀI TẬP CHƯƠNG Câu Giải thích khác ba loại điện trường cho biết vị trí cụ thể thiết bị điện cao áp có tồn loại điện trường a) Giải thích khác loại điện trường: Điện trường đều: Điện phân bố tuyến tính Đường đẳng điện đường sức điện trường tạo thành hình vng hồn hảo khe hở điện cực Do đó, cường độ điện trường khơng đổi tồn khơng gian hai điện cực Một đặc điểm quan trọng điện trường đồng phóng điện đánh thủng cách điện trường diễn mà khơng xảy phóng điện cục diễn trước Có thể nói điện trường đồng nhất, điện áp đánh thủng () với điện áp bắt đầu phóng điện cục () Mức độ không đồng () điện trường Điện trường nửa đều: Giống điện trường đều, trường khơng xảy phóng điện cục ổn định trước phóng điện đánh thủng hồn tồn cách điện Do đó, trường vậy, điện áp đánh thủng () với điện áp bắt đầu phóng điện cục () Mức độ không đồng () trường nhỏ giới hạn phụ thuộc vào thơng số vật lý chất điện môi điện cực Điện trường không đều: Điện phân bố không tuyến tính chất cách điện điện cực Không giống trường đồng đồng nhất, phóng điện đánh thủng cách điện điện trường không luôn xảy sau phóng điện cục ổn định Do đó, điện trường vậy, điện áp phóng điện đánh thủng Vb lớn nhiều so với điện áp bắt đầu vầng quang Vi Dạng điện trường xác định quan trọng loại điện trường có hại hệ thống điện diện rộng rãi b) Các vị trí cụ thể thiết bị điện cao áp có tồn loại điện trường này: Điện trường đều: Điện trường đồng đạt hai điện cực thiết kế đặc biệt theo biến dạng Rogowsky Borda khe hở điện cực Điện trường nửa đều: Điển trường xuyên tâm điện cực trụ đồng trục điện cực cầu đồng tâm, trường hai điện cực cầu gần kề Điện trường không đều: Tại mép cạnh điện cực, chất cách điện chịu ứng suất điện cao, nơi khác cách điện điện cực chịu ứng suất vừa phải Dạng điện trường khơng đồng điển hình cách điện hai điện cực mũi nhọn - mũi nhọn đối xứng Câu So sánh giống khác vầng quang dương vầng quang âm Giống nhau: - Phóng điện tự trì phát sáng điện trường không - Điện áp bắt đầu vầng quang nhỏ điện áp đánh thủng - Đều có phóng điện dạng tia lửa điện Đều dẫn đến phóng điện đánh thủng khe hở điện cực Khác nhau: - Vầng quang dương: Các ion dương làm giảm điện trường gần cực dương tăng điện áp bắt đầu vầng quang - Vầng quang âm: Các ion dương làm tăng điện trường gần cực dương giảm điện áp bắt đầu vầng quang - Phóng điện đánh thủng trường hợp cực âm xảy điện áp cao đáng kể so với cực dương Câu Giải thích vai trị phóng điện vầng quang phóng điện đánh thủng hệ thống điện cực - bảng mũi nhọn - bảng Trả lời: - Hệ thống điện cực thuận tiện cho việc tìm hiểu ngun lý gây phóng điện vầng quang hệ thống - bảng mũi nhọn - bảng Bằng cách thay đổi bán kính đầu điện cực, dễ dàng đạt mức độ không đồng khác điện trường - Sự bố trí hệ thống điện cực dạng mũi nhọn - bảng đặc biệt phù hợp để tạo điện trường cục cao để tập trung điện tích khơng gian dày đặc.Khi điện áp đặt lên hệ thống điện cực thời gian dài vô tận (ví dụ, DC AC), điện tích từ q trình ion hóa có đủ thời gian để chuyển động tích tụ khe hở điện cực gây biến dạng điện trường - Hệ thống điện cực - bảng, phóng điện vầng quang làm tăng dòng điện liên tục gây dao động Việc tăng thêm điện áp làm tăng độ sáng diện tích tượng Cần lưu ý rằng, phóng điện vầng quang phát sáng phát triển có điện tích âm Khi tiếp tục tăng điện áp nữa, dịng điện tích mãnh liệt xuất cuối dẫn đến phóng điện đánh thủng hồn tồn khe hở điện cực - Khi điện áp tác dụng lớn giá trị bắt đầu vầng quang, xung dịng điện có biên độ tần số xuất tương tự Tăng điện áp khơng thay đổi kiểu xung dịng điện phạm vi điện áp rộng Cuối cùng, điện áp cao nhiều, xuất phóng điện ánh sáng ổn định Khi tăng điện áp nữa, phóng điện phát sáng tồn phóng điện đánh thủng xảy dạng tia lửa điện Câu Tại khu vực điện trường không gần cực âm (cathode), hệ số ion hóa α xác định biểu thức sau: � = � − �√� () Trong đó: a = 4×, b = 15×, x khoảng cách tính từ bề mặt cực âm có đơn vị m Nếu điện tử bắt đầu di chuyển từ cực âm, tính kích thước thác điện tử (tổng số lượng điện tử sinh ra) thác phát triển hết đoạn 0,0005 m Giải Ta có: � = � − � = 4×- 15× Số lượng điện tử sinh thác phát triển hết đoạn là: N= 6459.1 = 6464,2 6465 (điện tử) Câu Nếu 01 điện tử bắt đầu di chuyển cực dương vị trí cách cực âm khoảng 0,001 m điện trường khơng Với hệ số ion hóa α xác định biểu thức sau: � = � − �� () Trong đó: a = 4×, b = 15×, x khoảng cách tính từ bề mặt cực âm có đơn vị m Tính đoạn đường mà điện tử phải di chuyển để tạo 01 thác chứa điện tử Giải Tổng số điện tử sinh khoảng cách từ 0,001 đến điểm x là: N= Với: � = � – �� Ta có: N= Câu Hệ số ion hóa α điện trường khơng xác định biểu thức sau: � = � − �� () Trong đó: a = 4×, b = 15×, x khoảng cách tính từ bề mặt cực âm có đơn vị m Tính đoạn đường nhỏ mà điện tử phải di chuyển tính từ cực âm để tạo 01 thác chứa điện tử Giải Đoạn đường nhỏ mà thác di chuyển tính từ cực âm tương đương với đoạn đườn dể tạo thác chứa Câu Một sứ treo có chiều dài 2m cần thử nghiệm với điện áp 700 kV, 50 Hz điều kiện chuẩn theo tiêu chuẩn IEC ( = 1013 mbar; = 293 K; = 11 g/m3) a Xác định điện áp thử nghiệm điều kiện thực (p = 700 mmHg; T = 23°C; h = g/m3) b Các thông số sau không khí ảnh hưởng đến điện áp phóng điện Ẩm độ Áp suất Mật độ Giải a) Điện áp thực nghiệm điều kiện thực: Xác định mật độ khơng khí tương đối vag tỉ số h/: Xác định hệ số k: k= f(h/)= 0,98 (tra đồ thị h/) Xác định g: Xác định m w: m= w= 0,53 (tra đồ thị tương quan số mũ m(w) tham số g) b) Sự ảnh hưởng ẩm độ, áp suấ, nhiệt độ điện áp phóng điện: - Sự phóng điện đánh thủng cách điện bên phụ thuộc vào điều kiện khí Thơng thường, phóng điện đánh thủng xảy khe khơng khí định khơng khí thay đổi theo độ ẩm mật độ khơng khí Tuy nhiên, độ ẩm tương đối vượt khoảng 80%, điện áp phóng điện trở nên khó ước lượng, đặc biệt phóng điện xảy bề mặt cách điện - Bằng việc áp dụng hệ số hiệu chỉnh, điện áp phóng điện đánh thủng đo điều kiện thử nghiệm (nhiệt độ t, áp suất p, độ ẩm h) chuyển đổi thành giá trị thu theo điều kiện khí tiêu chuẩn (to, po, ho) - Điện áp phóng điện đánh thủng tỷ lệ thuận với hệ số hiệu chỉnh khí kt tích số hai hệ số hiệu chỉnh sau: o hệ số hiệu chỉnh mật độ khơng khí k1 o hệ số hiệu chỉnh độ ẩm khơng khí k2 Câu Xác định điện áp phóng điện vầng quang cơng suất tổn hao vầng quang điều kiện thời tiết khô mưa bão đường dây pha, 132kV dài 100km có đường kính dây dẫn 1,04 cm bố trí đỉnh khung tam giác có độ dài cạnh 3m Nhiệt độ khơng khí 20 áp suất khí 750 tor Tần số hệ thống 50Hz Hệ số bất thường hình dạng 0,85 Giải Hệ số điều chỉnh mật độ khơng khí: Điện áp phóng điện vầng quang thời tiết khô là: = 55,1 kV Điện áp phóng điện vầng quang thời tiết mưa bão 80% điện áp phóng điện vầng quang thời tiết khô => 44,08 kV Công suất tổn hao vầng quang thời tiết khô là: = 365 (kV/pha) Công suất tổn hao vầng quang thời tiết ẩm ướt là: = 847 (kV/pha) ... thác phát triển hết đoạn 0,0005 m Giải Ta có: � = � − � = 4? ?- 15× Số lượng điện tử sinh thác phát triển hết đoạn là: N= 645 9.1 = 646 4,2 646 5 (điện tử) Câu Nếu 01 điện tử bắt đầu di chuyển cực dương... điện vầng quang thời tiết khô => 44 ,08 kV Công suất tổn hao vầng quang thời tiết khô là: = 365 (kV/pha) Công suất tổn hao vầng quang thời tiết ẩm ướt là: = 847 (kV/pha) ... Sự bố trí hệ thống điện cực dạng mũi nhọn - bảng đặc biệt phù hợp để tạo điện trường cục cao để tập trung điện tích khơng gian dày đặc.Khi điện áp đặt lên hệ thống điện cực thời gian dài vơ tận