Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word Bia nhan to tac dong doc Bé C«ng th−¬ng tËp ®oµn ®iÖn lùc ViÖt Nam ViÖn n¨ng l−îng Báo cáo tổng kết Đề tài cấp bộ M sè I 146 7182 17/3/2009 Hµ néi 10/2008 Chñ nhiÖm ®Ò tµi NguyÔn Thanh[.]
Bộ Công thơng tập đoàn điện lực Việt Nam Viện lợng Bỏo cỏo tng kt ti cp b M· sè: I-146 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHỤC HỒI CÁCH ĐIỆN BỀ MẶT CỦA SILICON SỬ DỤNG TRONG CÁCH ĐIỆN CAO ÁP CHẾ TẠO BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE PHỦ SILICONE SAU KHI CHỊU TÁC ĐỘNG PHÁ HUỶ BỀ MẶT (PHÓNG IN/PLASMA) Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thanh Hi 7182 17/3/2009 Hµ néi - 10/2008 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁCH ĐIỆN COMPOSITE 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Vỏ polymer lớp phủ cao su silicone cách điện composite 31 1.3 Các phương pháp kiểm tra cách điện composit 35 1.4 Kết kiểm tra cách điện composit 38 1.5 Xếp hạng vật liệu cách điện trời 42 1.6 Hiệu ứng phân cực điện áp vận hành 45 1.7 Các đặc tính nhiễm bẩn lên cách điện polime 46 CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH KHƠNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO 48 SU SILICONE Những đặc tính cao su silicone- polydimethylsiloxane 49 2 Cách điện cao áp trời với thành phần cao su silicone 51 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHỤC HỒI ĐẶC 56 TÍNH KHƠNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE SAU KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA VẦNG QUANG/PLASMA 3.1 Vật liệu 56 3.2 Các điều kiện thử nghiệm trình chịu tác động phóng điện 3.3 Các phương tiện, thiết bị sử dụng để đo đạc xác định đặc tính 58 vật thử nghiệm 3.4 Các kết thực nghiệm 59 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁCH 70 ĐIỆN COMPOSITE TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 4.1 So sánh cách điện gốm truyền thống với cách điện composite 70 (polymer) 4.2 Ứng dụng cách điện composite hệ thống điện Việt Nam 71 4.3 Một số sản phẩm cách điện composite chào bán thị 72 trường Việt Nam KẾT LUẬN 78 PHỤ LỤC 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 Những chữ viết tắt HTĐ: Hệ thống điện VLC: Vật liệu composite Cao su silicone: SIR Polydimethylsiloxane: PDMS HTĐ: Hệ thống điện DDK: Đường dây tải điện không SIR –HTV : Cao su silicone lưu hóa nhiệt độ cao MỞ ĐẦU Cách điện sứ thủy tinh cách điện sử dụng phổ biến từ trước đến Hệ thống điện Việt Nam Trên thực tế, sử dụng loại cách điện thường hay gặp phải số vấn đề như: trọng lượng nặng, thường xuyên phải bảo dưỡng, tuổi thọ thấp hoạt động môi trường ô nhiễm Bên cạnh ưu điểm độ bền lý cao, dễ dàng thay đổi chiều dài chuỗi cách điện đường dây, khơng bị lão hóa tác động thời tiết cách điện ngồi trời sứ thủy tinh dễ bị phóng điện dẫn đến phá hủy mơi trường khắc nghiệt có độ nhiễm bẩn cao Mặc dù có nhiều biện pháp cải tiến tăng thêm chiều dài chuỗi sứ, vệ sinh sứ định kỳ hay sử dụng sứ có đường rị dài q trình phóng điện bề mặt gây hư hỏng xảy thường xuyên Giải pháp tối ưu áp dụng vài năm gần tỏ có hiệu sử dụng cách điện vật liệu composit sử dụng ngày nhiều thiết bị điện cao áp siêu cao áp trời toàn giới Sự phát triển mạnh mẽ cách điện composit ưu điểm vượt trội chúng so với cách điện thuỷ tinh cách điện sứ thông thường Chuỗi cách điện composit với lớp phủ cao su silicon minh chứng rõ ràng cho điều Chuỗi cách điện có đặc tính như: • Chống ăn mịn • Có khả tự làm bề mặt điều kiện khơng có mưa (Thông qua chế: Bụi bám bề mặt bị gom lại thành giọt hình nước bốc mạng bụi bám theo) • Khơng thấm nước • Chống phá huỷ tia cực tím • Các tính chất lý hố khơng bị thay đổi tác động nhiệt độ từ 140oC đến 320oC • Hoạt động môi trường ô nhiễm nặng môi trường sương muối, axit, bụi bẩn công nghiệp Cao su silicone thành phần quan trọng cách điện composite chúng có nhiệm vụ chống lại tượng phóng điện bề mặt, tác động thời tiết Tuổi thọ cách điện phụ thuộc phần lớn vào chất lượng lớp phủ Trong loại vật liệu phủ lớp phủ cao su silicone cho có ưu điểm Đây ưu điểm vượt trội cao su silicone so với chất cách điện khác nội dung đề tài này: Nghiên cứu khả phục hồi cách điện bề mặt silicon sử dụng cách điện cao áp chế tạo vật liệu composite phủ silicon sau chịu tác động phá huỷ bề mặt (phóng điện, plasma) Với đặc trưng trên, cao su silicon nguyên chất ứng dụng vào vật liệu cách điện cho đường dây không cách hiệu Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu cách điện composite thiết bị tác động điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Việt Nam chưa quan tâm mức Do nghiên cứu tuổi thọ, q trình già hoá khả phục hồi vật liệu cách điện composite hạn chế chưa chưa đề cập cách chi tiết cụ thể Nghiên cứu đề cập đến vấn đề cách điện composite phủ silicone, phân tích tính chất đặc thù silicone đặc tính khơng dính nước silicone đặc biệt khả phục hồi tính chất (chính khả cách điện) bề mặt sau chịu tác động phá hủy phóng điện bề mặt (vầng quang hay cầu khô), plasma Ứng dụng để cải thiện vật liệu cách điện composite trình sản xuất Nội dung nghiên cứu bao gồm phần sau: o Tổng quan cách điện composite o Phân tích thành phần, tính chất đặc tính cách điện composite phủ silicone o Nghiên cứu chất tính khơng dính nước silicone, lượng mặt ngồi dịng rị bề mặt silicone vai trị tính chất khả cách điện silicone đặc điểm chất trình sử dụng o Nghiên cứu khả phục hồi tính chất sau lớp phủ chịu tác động phá hủy phóng điện bề mặt, plasma o Nghiên cứu khả ứng dụng điều kiện Việt nam, đánh giá tuổi thọ tình trạng làm việc điều kiện CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁCH ĐIỆN COMPOSITE Cách điện cao áp composit thừa nhận lắp đặt trời nơi nguy hiểm ngày tăng khắp giới Hiện chúng chiếm tới 60 đến 70% tổng số cách điện lắp đặt Bắc Mỹ Sự tăng trưởng khác thường việc sử dụng nhiều cách điện composit ưu điểm vượt trội chúng so với cách điện thuỷ tinh cách điện sứ thông thường Các ưu điểm bao gồm : khối lượng nhẹ, độ bền tỉ lệ trọng lượng cao hơn, chống lại hành động phá hoại, có khả tốt môi trường ô nhiễm nặng điều kiện ẩm ướt, đồng thời chúng chịu điện áp tương đương tốt so với cách điện sứ thuỷ tinh Tuy nhiên, cách điện composit vật liệu mới, nên chưa thể đánh giá đánh giá tuổi thọ độ tin cậy thời gian dài, chưa người sử dụng quan tâm nhiều Cộng với việc chúng chịu đựng xói mịn không tạo đường dẫn điều kiện nhiễm bẩn lớn độ ẩm cao Những điều dẫn đến việc phát triển việc phóng điện cầu khơ tình gây cố cách điện polyme Trong tài liệu giới thiệu kinh nghiệm thực tế gần sử dụng cách điện cao áp composit ngồi trời, phương pháp kiểm tra, già hố, xếp hạng vật liệu, vai trò chất độn tăng cường, vai trò thành phần khối lượng phân tử thấp có cách điện Các chế tạo việc hồi phục lại tính sợ nước, đặc tính quan trọng polime, chế phá hỏng, việc xác định lỗi, dạng số lượng nhiễm bẩn tự nhiên, hiệu ứng mưa, ảnh hưởng Hidrocacbon, khơng khí gió, phương pháp khác để tối ưu hoá khả cách điện đưa phương pháp để đánh giá tình khả cách điện polime điện trường Trong phần chương, cấu trúc, đặc điểm cách điện với khả chịu tác động môi trường vận hành thành phần cấu tạo nên cách điện composite lõi cách điện tổ hợp sợi thủy tinh epoxy; vỏ cách điện polymer với lớp phủ cao su silicone 1.1 Giới thiệu chung Cách điện composite sử dụng ngày nhiều dải điện áp truyền tải phân phối đồng thời chiếm thị phần rộng Sự thúc đẩy chủ yếu mức tăng trưởng vị trí cảnh báo thường gặp ưu điểm lớn chúng so với cách điện vô (chủ yếu cách điện sứ thuỷ tinh) phát huy Một ưu điểm cách điện composite lượng bề mặt chúng thấp với việc trì đặc tính chống đọng nước bề mặt điều kiện thời tiết ẩm sương mù, sương muối mưa Các ưu điểm khác bao gồm : trọng lượng nhẹ nên kinh tế thiết kế cột lựa chọn việc nâng cấp điện áp hệ thống có mà khơng cần thay đổi kích thước cột Một ví dụ điều trường hợp nước Đức tăng điện áp từ 245 đến 420kV Canada, nơi đường dây 115kV dài 50km nâng lên 230 kV cách sử dụng cách điện composite dạng chữ V nằm ngang cột cũ Trọng lượng nhẹ chuỗi cách điện composit cho phép tăng khoảng cách dây dẫn đất khoảng cách pha-pha từ làm giảm cường độ điện trường từ trường, giảm ảnh hưởng chúng đến môi trường công cộng Trọng lượng nhẹ cách điện composit giúp tránh việc phải sử dụng thể nguyên nhân xuống cấp vật liệu, ví dụ phản ứng oxy hố Các tượng khác ngun nhân hình thành lỗ trống Các tác động nhiệt – học gây ví dụ giãn nở khác điện cực cách điện trường hợp vật liệu composite lực xé, ép tạo nên vết nứt bong (cốt gia cường khỏi chất nền) Sự xâm nhập electron có lượng cao vùng điện trường cao góp phần vào xói mịn vật liệu, làm tăng kích thước lỗ trống Các điện tích sinh điện trường vật liệu , hay cịn gọi điện tích khơng gian, nhân tố khởi đầu tạo nên hư hỏng vật liệu theo chế sau: Trong khoảng thời gian đầu, điện tích làm thay đổi giá trị điện trường cục bộ, tạo nên vùng có điện trường cao đột biến Các điện tích làm biến đổi cấu trúc phân tử vật liệu Cuối cùng, phối hợp chế nguyên nhân phát ánh sáng làm gẫy liên kết phân tử PHỤ LỤC Phương pháp nghiên cứu xây dựng định luật già hoá Phương pháp nghiên cứu q trình già hố điện - nhiệt Nghiên cứu già hố vật liệu cách điện nói chung vật liêu composite cách điện nói riêng dựa việc đặc tính hố tính chất thay đổi theo thời gian già hoá tác động cho trước điện trường nhiệt độ Trong phần xét đến điều kiện già hố vật liệu epoxy, thành phần vật liệu composite nghiên cứu đề tài Trước hết cần phải xác định điều kiện già hoá vật liệu a) Các điều kiện già hoá 103 Theo Paloniemi, xuống cấp mặt vật lý vật liệu hậu phản ứng hố học Vì vậy, để so sánh thay đổi tính chất với điều kiện già hố khác nhau, tiến trình già hố điều kiện nhiệt độ khác phối phản ứng Các phản ứng xuống cấp phải chế ngự số chúng phạm vi nghiên cứu nhiệt độ Sandrolini nhận thấy với nhiệt độ lớn 1500C tuổi thọ epoxy 1000h già hoá nhiệt Các nghiên cứu khác khằng định mức nhiệt độ vào khoảng 120 đến 1500C Điều có nghĩa phương thức tiến hành già hoá nhiệt chung áp dụng nhiệt lớn nhiệt độ thiêu kết vật liệu Tương tự vậy, điều kiện già hoá điện epoxy xác định từ giá trị ban đầu (đối với vật liệu khơng già hố) độ bền điện mơi Ví dụ, sandrolini sử dụng điện trường theo công thức sau nhựa epoxy DGEBA: Với E điện trường đặt lên cách điện q trình già hố ES0 độ bền điện ban đầu b) Làm rõ đặc tính hàm vật liệu Các điều kiện già hoá điện - nhiệt xác định theo phương pháp đặc tính hố chọn trước Thực vậy, vật liệu đặc tính hố theo thời hạn trước phá huỷ tác động điện trường không đổi phép đo độ bền sau già hoá Đây phương pháp phá huỷ đặc tính hố q trình hư hỏng cách điện Khoảng thời gian trước phóng điện đánh thủng xác định tuổi thọ vật liệu, tính chất khác nghiên cứu độ bền điện xuất hiện tượng phóng điện phần Vấn đề khó khăn gặp phải nghiên cứu chất ngẫu nhiên 104 tượng Do đó, cần phải thực số lượng lớn mẫu tiến hành phương pháp diễn giải thống kê, thông thường thống kê Weibull với tham số Ngoài ra, vấn đề già hố gia tốc nói chung thời gian thực phải phù hợp với nghiên cứu mà phải thể thực tế điều kiện hoạt động trình làm việc vật liệu Kadotani dùng cách tiếp cận khác việc xác định tuổi thọ vật liệu sử dụng độ bền điện (độ bền xác định việc tăng áp nhanh) Ông định nghĩa giá trị độ bền điện tương ứng với tuổi thọ vật liệu Sự già hoá vật liệu cách điện làm giảm độ bền điện giá trị Từ điều kiện già hoá khác nhau, ông tiến hành phép ngoại suy tuổi thọ vật liệu theo điều kiện tác động khác nhiệt độ điện trường trình sử dụng thực tế Ví dụ ơng sử dụng mức nhiệt độ 155, 180 200 0C điện trường 11 25kV/mm mà điều kiện già hoá vật liệu thực tế sử dụng 1300C 6,4kV/mm Phép ngoại suy xác định tuổi thọ trình sử dụng thực tế thực theo định luật Arrhenius, mơ hình mũ mà trình bày rõ phần sau Phương pháp nghiên cứu cịn tranh cãi ngoại suy giá trị tuổi thọ vật liệu cho nhiều năm từ liệu nghiên cứu vài ngày vài tuần Điều hàm ý phương pháp giả định vật liệu phản ứng theo cách tương tự điều kiện sử dụng điều kiện già hố mà thực tế điều kiện khác c) Đặc tính hố tính chất khác cách điện Các tính chất trình bày phần cách điện có ý nghĩa việc xác định phá huỷ mẫu Các tính chất khác tiến hành để tìm hiểu biến đổi vật liệu nghiên cứu Champion Dodd, nghiên cứu hình thành điện, đặc tính hố vật liệu họ việc quan sát thay đổi số khúc xạ, nhiệt độ thiêu kết vật liệu hệ số tổn thất điện môi Các tính chất điện mơi sử dụng nhiều lần để xác định mức độ già hoá khác 105 Các phương pháp hoá lý sử dụng để xác định thay đổi vật liệu Tanaka liệt kê số kỹ thuật phân tích nhiệt (Phân tích nhiệt trọng lực, phân tích nhiệt vi sai), kỹ thuật sắc ký phương pháp phổ khối Việc quan sát hư hỏng tầm vi mô tiến hành Shibuya theo dõi xuất lớn dần lỗ trống Những lỗ trống có kích thước khoảng 0,2 µm quan sát kèm theo quan sát phép đo phóng điện cục Định luật già hoá nhiệt điện Những nghiên cứu tượng già hố trình bày phần có mục đích nhằm thiết lập định luật già hoá nhiệt điện vật liệu cách điện nhằm mục đích biết trước tuổi thọ cách điện từ tác động nhiệt điện tác động lên vật liệu Chúng giới thiệu vài định luật mà thể ứng xử vật liệu theo thời gian Các luật khơng dựa tính chất vật liệu a) Định luật già hố nhiệt Nói chung, nghiên cứu tiến hành tác động nhiệt độ lên vật liệu thường nói đến mơ hình Arrhenius Mơ hình dựa quan sát tính chất P vật liệu thay đổi khoảng thời gian tác động theo hàm f(P) Tính chất thường điện áp đánh thủng Sự già hố định nghĩa f(P) = R x t với R tốc độ (hay tỷ lệ) già hoá Cách tiếp cận sử dụng Simoni năm 1981 Khi mà tính chất P đạt đến giá trị tới hạn PL định nghĩa giới hạn hư hỏng hoàn toàn vật liệu Ta có Với L tuổi thọ vật liệu Cơng thức cho thấy tỷ lệ già hoá vật liệu tỷ lệ nghịch với tuổi thọ vật liệu Mơ hình dựa phương trình Arrhenius mà định nghĩa tốc độ khơng đổi phản ứng hố học là: 106 Với RT tốc độ không đổi phản ứng xét, trường hợp tỷ lệ già hoá A B số (B tương đương với lượng kích hoạt theo độ K) T nhiệt độ tuyệt đối Do đó: Với LT tuổi thọ vật liệu nhiệt độ K kT tỷ lệ nghịch với A Ở nhiệt độ thường (T0), số kT viết sau: cách đặt Ta có: Khi biết tuổi thọ vật liệu hai mức nhiệt độ, ta xác định tham số B L0 (tuổi thọ vật liệu nhiệt độ T0) b) Định luật già hoá điện Dưới tác động điện trường, định luật xác định tuổi thọ vật liệu thiết lập theo mơ hình sau: • Quy tắc luỹ thừa đảo: tuổi thọ vật liệu biểu diễn biểu thức: 107 • Quy tắc mũ: tương tự già hoá nhiệt, quy tắc xác định dạng: Với LE tuổi thọ vật liệu điện trường E E0 giá trị ngưỡng điện trường mà già hố điện có tác dụng với điện trường lớn giá trị C, n, k h số Tuy nhiên, mà ko có tác động điện trường lên vật liệu nhiệt độ thường, tuổi thọ L0 định nghĩa già hoá nhiệt Như vậy, trường hợp mơ hình luỹ thừa nghịch đảo, ta có hệ sau: Đối với mơ hình mũ, hệ trở thành: thay E = E0 LE = L0 = K c) Già hố điện - nhiệt Có thể thấy quy tắc cộng đơn giản đóng góp già hố nhiệt điện khơng thể áp dụng Do Eyring phát triển mơ hình cho hai tác động điện nhiệt đồng thời theo phương trình sau: 108 Với A, B, a b số độc lập thời gian, nhiệt độ tác động điện trường f(E – E0) hàm tác động điện trường Bằng cách đơn giản hoá f(E – E0) = E – E0, tuổi thọ có vật liệu xác định biểu thức: cách đặt h = a + b/T0 tương tự với mơ hình mũ già hoá điện, Simoni biểu diễn tuổi thọ vật liệu đồ thị 3D (∆T, E – E0, lnL) từ mơ hình Khái niệm ngưỡng tác động Trong luật già hoá trình bày có xuất khái niệm ngưỡng tác động điện trường Motanari mô tả khái niệm ngưỡng giá trị điện trường tác động mà giá trị tuổi thọ vật liệu tiến đến vô khơng tính đến hệ số già hố khác Điện trường ngưỡng, ký hiệu Eth, thu phép ngoại suy kết thực nghiệm Hình II.3 biểu diễn hàm tương quan tuổi thọ vật liệu tác động điện trường với điện trường ngưỡng 109 Các nghiên cứu gần chế già hoá, dựa dòng điện rò qua vật liệu, phát triển điện tích khơng gian điện phát quang cho thấy rõ giá trị tác động điện trường mà bắt đầu ngưỡng giá trị tượng gìa hố quan sát cách rõ ràng Các ngưỡng điện trường thu từ phương pháp nghiên cứu khác vật liệu polyethylen vào khoảng 15-20kV/mm PHỤ LỤC Q trình già hố phóng điện vật liệu epoxy – composite Q trình già hố phóng điện vật liệu cách điện nói chung vật liệu composite epoxy nói riêng q trình diễn thời gian tương đối dài tương ứng với tuổi thọ thiết bị (>20 năm) Vì khoảng thời gian giới hạn nghiên cứu, quan sát lúc tất q trình hình thành Do phần này, tượng khác xảy vật liệu composite epoxy phân tích cách riêng rẽ với loại vật liệu composite epoxy khác đặc trưng riêng cho trình nghiên cứu Q trình già hố cách điện composite epoxy/mica máy phát điện Vật liệu composite làm epoxy sợi thuỷ tinh (mica) sử dụng nhiều cách điện máy phát điện công suất lớn làm mát nước khơng khí Trong phần xét đến tượng xảy vật liệu composite đối chứng với sở lý thuyết trình bày Vật liệu composite epoxy/mica xét đến cách điện dùng stator máy phát điện công suất 990MW, điện áp đầu cực máy phát 22kV Máy phát điện sử dụng 15 năm bị xảy cố phần cách điện stator pha B bị đánh thủng phần cong stator (hình II.4) Nguyên nhân ban đầu xuống cấp cách điện lỗi phần bề mặt dẫn cách điện bọc bên ngồi (hình II.4b) Trên dẫn bị hỏng dễ dàng nhận thấy gắn kết 110 cách điện bên lỗ trống (void) cách điện Sự có mặt lỗ trống gần dẫn liên kết dẫn cách điện Mức độ xuống cấp cách điện đánh giá test độ bền điện môi xoay chiều vùng không bị hỏng dẫn Trong trình kiểm tra, số pha A pha B bị đánh thủng mức điện áp 19,8 17,8 kV Điều chứng tỏ dẫn stator bị lão hố xuống cấp nghiêm trọng Hình II.4 Hình II.5 111 Các nghiên cứu tiến hành vùng khác (được đánh dấu từ đến 6) dẫn bị đánh thủng nhằm mục đích đanh giá xác vùng có xuống cấp cách điện lớn Vùng đầu dẫn , vùng gần phận kích từ cịn vùng gần phận turbine Các phương pháp thí nghiệm tiến hành đo điện dung tổn thất điện môi tanδ máy đo cầu Schering bao gồm phận cao áp Tettex 5283, cầu Tettex 2818 điện cảm cộng hưởng Tettex 5285 Ngồi mẫu cịn phân tích cấu trúc vi mơ máy qt điện tử SEM, JOEL, JSM-6400) Các phép đo điện dung tổn hao tan δ cầu Schering tiến hành cho vùng dẫn stator với mức điện áp đặt vào khác từ đến 11,5kV Giữ lần tăng điện áp để đo giá trị có khoảng thời gian dừng thích hợp [Waren98] để phép đo trước ko làm ảnh hưởng đến kết phép đo sau Hình II.6 cho thấy giá trị điện dung đo vùng cao so với giá trị vùng – Phương pháp xác định giá trị điện dung dùng để phát nước cách điện dẫn máy phát Kết đo tan δ thu hình II.7 tương tự với giá tăng đột biến, từ đến lần, cách điện vùng so với vùng lại Vùng gần khu vực bị đánh thủng có giá trị tanδ lớn Đối với cách điện tốt, hệ số tổn hao tanδ không tăng theo điện áp đo kết thu hình II.7 Sự thay đổi hệ số tổn hao chứng tỏ phép đo có tham gia mạnh mẽ tổn thất khác tăng điện áp đo tổn thất phóng điện phần, sinh số lượng lỗ trống tăng lên cách điện 112 Hình II.6 Đặc tính điện áp đo điện dung cách điện Hình II.7 Đặc tính điện áp đo tổn hao tanδ Sau tiến hành thí nghiệm điện, mẫu cách điện composite epoxy/silica dẫn stator bị hỏng đưa vào kính hiển vi quét điện tử (SEM) để tìm hiểu cấu trúc vi mơ vật liệu Thí nghiệm tiến vùng dẫn Kết thu hình II.8 cho thấy hư hỏng xuất cách điện dẫn stator Vùng xám bao gồm giấy mica thuỷ tinh kết hợp lại với Vùng sẫm màu lớp epoxy nằm xen kẽ băng mica Hình II.8a vài phân lớp vùng tiếp giáp cách điện epoxy/mica Việc vận hành 113 dẫn stator nhiệt độ cao thời gian dài nguyên nhân gây liên kết lớp cách điện Cả hai q trình già hố học nhiệt độ gây phân lớp điều dẫn đến hình thành lỗ trống cách điện Sự phân lớp kết q trình chất khơng khí, nước phân tử khối lượng nhỏ thâm nhập vào vật liệu q trình lưu hố Sự gắn kết epoxy mica tốt mật độ phân lớp vật liệu giảm Hình II.8 Các thí nghiệm già hố gia tốc cách điện stator máy phát thực với hai tượng già hoá lúc già hoá điện nhiệt Tuy nhiên việc già hoá lại chia già hoá nhiệt - điện khơng khí già hố nhiệt - điện hydro Điều kiện già hoá nhiệt độ 110C điện trường 5,5kV/mm với tần số 420 Hz (áp suất trường hợp già hoá với Hydro 4kg/cm2 Hình II.8 kết thu máy quét điện tử với trường hợp già hố khơng khí (hình II.8a) Hydro (hình II.8b) Vùng xám bao gồm giấy mica thuỷ tinh kết hợp lại với Vùng sẫm màu lớp epoxy nằm xen kẽ mica 114 Hình II.8a cho thấy lỗ trống lớn xuất vùng tiếp giáp bên lớp mica Quá trình già hố nhiệt điện tạp lỗ trống lớn vùng tiếp giáp epoxy/mica không khí lỗ trống tìm thấy lớp mica vùng epoxy Các lỗ trống hình thành kết hợp với lỗ trống tồn vật liệu để hình thành nên đường nứt lớn Ngồi q trình già hố nhiệt khơng khí diễn nhanh khí trơ hydro Hình II.8b cho thấy lỗ trống nhỏ tách lớp bên lớp mica Sự phân tách hình màu trắng cịn lỗ trống màu đen Q trình già hố điện hydro tạo lỗ trống nhỏ, phân tách gãy lớp mica Khơng giống già hố nhiệt, già hố điện cho thấy phân tách tương đối yếu lớp mica Các mẫu già hố hydro cho thấy kích thước lỗ trống vùng tiếp giáp epoxy/mica nhỏ nhiều so với mẫu vật liệu già hố khơng khí Hình II.9 Như vậy, qua kết thí nghiệm này, nhận thấy q trình già hố nhiệt điện lên cách điện composite epoxy/mica tạo nên phân tách vật liệu, từ hình thành phát triển lỗ trống vật liệu, gây nên trình lão hoá suy giảm cách điện vật liệu composite Việc già hố khơng khí thường hydro cho thấy khơng khí với hàm lượng ẩm oxy tạo nên già hoá nhanh nhiều so với khí trơ 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] P Rain , D.H Nguyen , A Sylvestre, S Rowe, “Temperature dependence of space charge behavior in silicone”, CEIDP, pp 668-671, Cancun, Mexico, (2002) T Suginouchi, M Kato M Hashimoto Y Tan-naka and H Kanai, “Quantitative assessment of the phase tracking method for measurement of the elastic characteristics of arterial wall”, IEEE Ultrasonics Symposium, pp 1605-1608 (2001) D.H Nguyen , A Sylvestre, P Gonon, S Rowe, “Dielectric properties analysis of silicone rubber”, ICSD 8th, Toulouse, France, pp 103-106, (2004) J R Macnonald, “Theory of ac space charge polarization effects in photoconductors, semiconductors and electrolytes” Physic review Vol 92, pp 4-17 (1953) R Coelho, “Sur la relaxation d’une charge d’espace”, Revue Phys Appl, Vol 18, pp 137-146, (1983) C G Garton, “Dielectric loss in thin films of insulating liquids”, J IEE, Vol 88, pp 103-121 (1941) R Bartnikas, Performance characteristics of dielectric in the presence of space charge, IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol 4, pp 544-556, (1997) K Miyairi, Low-frequency dielectric response of polyethylene terephthalate (PET) film, J Phys D: Appl Phys., Vol 19, pp 1973-1980, (1980) Reuben Hackam, ‘‘Outdoor HV Composite Polymeric Insulator’’, IEEE Transaction on Dielectric and Electrical Insulation, Vol 6(5), pp.651-659, 1999 Dieter Kind and Hermann Karner, High Voltage Insulation Technology, Friedr Vieweg and Son, 1985 Karner H.C and Idea M., ‘‘Technical Aspects of Interfacial Phenomena in Solid Insulating Systems, CPADM , pp.592-596 Cotinaud et al , ‘‘The effect of water absorption on the electrical properties of glass – fibre reinforced epoxy composite’’, Journal of Materials Science 17(1982), pp 867-877 J P Reynders, I R Jandrell, and S M Reynders, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.6, N°5, pp.620, October 1999 116 [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] R Hackam, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.6, N°5, pp 557-585, October 1999 N Yoshimura, S Kumagai, S Nishimura, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.6, N°5, pp 632, October 1999 T G Gustavsson, S M Gubanski, H Hillborg, S Karlsson, U.W Gedde, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol No 6, pp 1029 (2001) J Kim, M K Chaudhury and M J Owen, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol No 5, pp 695 (1999) A Helgeson, Analysis of Dielectric Response Measurement Methods and Dielectric Properties of Resin-Rich Insulation During Processing, PhD, Kungle Tekniska Högskolan, Stockholm (2000) E Tuncer and S M Gubanski, J Phys.: Condens Matter 12 1873 (2000) H Adachi, K Adachi, Y Ishida and T Kotaka, J Polym Sci: Polymer Physics Edition, 17 851 (1978) L Hartman, F Kremer, P Pouret, L Léger, J of Chemical Physics, 118, 6052 (2003) P Runt and J John, Dielectric Spectroscopy of Polymeric Materials, (Washington: American Chemical Society, 1997) L Carette and J M Pouchol, Silicones, Technique de l’Ingénieur, Traité Plastiques et Composites, A 475 (1994) A K Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids, (London: Chelsea Dielectric, 1983) [25] K Fukao and Y Miyamoto, Phys Rev E 61, 1743 (2000) [26] K Fukao and Y Miyamoto, Phys Rev E 64, 051807 (2001) [27] [28] [29] [30] Blythe A R, Electrical properties of polymers, (Cambridge University Press, 1979) Nguyễn Hữu Kiên, Viện Năng lượng, Báo cáo đề tài NC KHCN “Ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm lên tính chất điện môi vật liệu composite dùng MBA điện lực”- 2006 R M Hill and L A Dissado, J Phys C: Solid State Phys 15 5171 (1982) K L Ngai, S Mashimo and G Fytas, Macromolecules, 21 3030 (1988) 117