Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word Bai bao I186 Hai doc 1 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH GIÀ HÓA CÁCH ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU COMPOSIT DÙNG TRONG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP BẰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM LÃO HÓA TĂNG TỐC INVESTIGATION ON AGING P[.]
NGHIÊN CỨU Q TRÌNH GIÀ HĨA CÁCH ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU COMPOSIT DÙNG TRONG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP BẰNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM LÃO HĨA TĂNG TỐC INVESTIGATION ON AGING PROCESS OF ELECTRIC COMPOSITE INSULATION MATERIAL USING IN HIGHVOLTAGE ELECTRIC EQUIPMENTS BY ACCELERATED AGING METHOD TS Nguyễn Hữu Kiên; ThS Vũ Thanh Hải Viện Năng lượng – Bộ Cơng Thương TĨM TẮT Bài báo trình bày kết nghiên cứu q trình già hóa cách điện vật liệu composite nhựa epoxy cốt sợi thủy tinh mơ hình thí nghiệm lão hóa tăng tốc Q trình khuyếch tán nước vào mẫu vật liệu mang nghiên cứu phân tích góc độ vật liệu kỹ thuật điện Phương pháp phổ điện môi phương pháp kỹ thuật phù hợp để chẩn đoán cách điện phương pháp chẩn đốn khơng phá hủy cách điện, có khả cung cấp thông tin thời hệ cách điện Qua xác định đặc trưng kết lão hóa nhiệt độ - độ ẩm cao, nhận biết hậu cách điện đánh giá lão hóa vật liệu cách điện ABSTRACT The paper presents results of research on aging process of composite insulation material - glass fiber reinforced epoxy resin (epoxy/glass) by accelerated aging method of experiment in laboratory Process of water diffusion into composite insulation material glass fiber reinforced epoxy resin (epoxy/glass) was investigated and analyzed The research was conducted using spectroscopy dielectric method for insulation non- breakdown diagnostic of insulation system By this method the aging process and its consequences by high temperature and humid was determined I ĐẶT VẤN ĐỀ Vật liệu composite (VLC) loại vật liệu ngày ứng dụng rộng rãi ngành khoa học kỹ thuật công nghiệp tiên tiến giới: hàng khơng vũ trụ; đóng tàu; kỹ thuật điện; tơ khí; dầu khí; xây dựng dân dụng đời sống… nhờ kết hợp đặc tính học vật lý học mà bình thường khơng thể có với vật liệu đơn Trong ngành điện VLC sử dụng rộng rãi làm cách điện cao áp như: cách điện xuyên trạm biến áp cách điện đường dây, cách điện máy biến áp, vách ngăn trạm phân phối kiểu GIS (Gas Insulated Substation), cách điện stator máy điện quay [4] Tuy nhiên, đặc tính composit vùng tiếp giáp [1; 4] thành phần ln vùng xung yếu liên kết hố học kết cấu vật lý vùng không ổn định liên kết thân thành phần Vì vậy, trình vận hành, điều kiện làm việc kết cấu thường xuyên chịu tác động khắc nghiệt nhiều tác nhân như: điện, học, hóa học, nhiệt độ, độ ẩm, thời tiết môi trường thay đổi làm cho thành phần vật liệu bị già hoá; đặc biệt chịu tác dụng môi trường : nhiệt nước làm cho liên kết thành phần lớp tiếp giáp bị suy yếu Khi hấp thụ vài phần trăm khối lượng nước, đặc tính điện mơi bị suy giảm mạnh: điện trở suất giảm, số điện môi tổn hao tăng dẫn tới tượng phóng điện chọc thủng (breakdown) Hiện hầu hết thiết bị điện có cách điện VLC nhập từ nước ngồi, nhiên chất lão hóa cách điện VLC chưa đề cập tới chưa nghiên cứu cách cụ thể Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Điện cao áp (HVLAB) sở nghiên cứu mạnh vật liệu cách điện thiết bị điện cao áp, với lực nhiều nghiên cứu, thí nghiệm, đối tượng thí nghiệm lần thực Việt Nam, có thí nghiệm lão hóa tăng tốc để chẩn đốn sớm q trình già hóa cách điện composit Bài báo trình bày trình nghiên cứu tập trung cơng tác chuẩn đốn sớm tượng lão hóa hay xác định ngưỡng lão hóa vật liệu cách điện composit sử dụng nước ta, có VLC nhựa epoxy cốt sợi thủy tinh, nhằm ứng dụng để cải thiện sản xuất thiết bị điện nước ta II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Sử dụng phương pháp thí nghiệm lão hóa tăng tốc (Accelerated Experiment) để xác định đặc tính điện mơi vật liệu cách điện composite tác động tổng hợp yếu tố Các phương pháp thí nghiệm với thông số phù hợp với điều kiện vận hành Việt Nam để kiểm soát định lượng xuống cấp vật liệu Nhiều tham số ảnh hưởng đến khuếch tán nước xem xét như: nhiệt độ, độ ẩm cao độ dày Các chế khuếch tán nước vào vật liệu cách điện composite phân tích cụ thể chi tiết thơng qua mơ hình tốn - Sử dụng phương pháp phổ điện môi miền tần số (Frequence Spectroscopy Dielectric Method-FSDM) để xác định thông số điện môi nhằm đánh giá xuống cấp vật liệu cách điện tác động nhiệt độ độ ẩm cao Xác định đặc trưng kết lão hóa nhiệt độ - độ ẩm cao nhận biết hậu cách điện Độ nhạy phương pháp phổ điện mơi với tính chất điện điện mơi lão hố, khả triển khai nhanh chóng Mẫu vật liệu nghiên cứu thuộc họ composite epoxy có độ dày 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3,5mm, hình trịn Φ=60mm Tất mẫu thử làm khô tủ sấy nhiệt độ 110÷120°C chân khơng bậc 10-1 mBar thời gian bảy ngày Mục đích để xác định trọng lượng tham chiếu cho mẫu trạng thái hồn tồn khơ Sau ngâm bể nước cất mức nhiệt độ khác Với mo trọng lượng tham chiếu mẫu thử khô mi trọng lượng mẫu thử vào thời điểm i, lượng nước khuếch tán vào mẫu thí nghiệm (tính theo %) tính theo cơng thức sau: M= m −m i o × 100 (%) m o Hình Các mẫu gia cơng để đo đạc chế việc khuếch tán nước Hình Hợp thí nghiệm đo đặc tính điện mơi vật liệu Kết thí nghiệm Hình Ngun lý đo phổ điện mơi III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Chuẩn bị mẫu thiết bị thí nghiệm Hình Kết qủa phân tích mẫu thí nghiệm Các kết giúp việc xác định hàm lượng nước VLC theo thời gian ngấm phép đo đạc điện môi sau Đo đặc tính điện mơi VLC Tan δ 2.000 1.000 0.500 0.200 0.100 0.050 0.020 0.010 0.005 0.002 0.0010 0.0100 0.1000 1.0000 10.0000 100.0000 m=0%(khơ) m=0,08% m=0,12% m=2,1%(Bão hịa) m=0,15% m=0,4% m=0,67% m=0,62% 1000.0000 f/Hz Hình Tác động hàm lượng nước (cho tới bão hoà) tanδ Kết cho thấy với m=0,62% 50Hz tanδ tăng lên tới 0,5%, (gấp 2,5 lần điều kiện khơ) Khi vật liệu bão hịa m=2,1% tanδ tăng mạnh (>2%) tức gấp 10 lần điều kiện khô a) Với m = 0% b) Với m = 0,08% Hình Tanδ theo tần số điện trường khác với mẫu thử khô mẫu 0,08% Với kết ta thấy tanδ biến thiên theo điện trường mẫu khô, tanδ tăng mẫu bị ẩm (m=0,08%) giảm mạnh theo tần số