bài giảng Chương 3 vật liệu cách điện

CHƯƠNG VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 3.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 3.1.1 Khái niệm Vật liệu dùng làm cách điện (còn gọi chất điện môi) chất mà điều kiện bình thường điện tích xuất đâu nguyên chỗ đấy, tức điều kiện bình thường, điện môi vật liệu không dẫn điện, điện dẫn  chúng không nhỏ không đáng kể Vật liệu cách điện có vai trò quan trọng sử dụng rộng rãi kỹ thuật điện, Việc nghiên cứu vật liệu cách điện để tìm hiểu tính chất, đặc điểm, để từ chọn lựa cho phù hợp 3.1.2 Phân loại vật liệu cách điện 3.1.2.1 Phân loại theo trạng thái vật lý Theo trạng thái vật lý, có:  Vật liệu cách điện thể khí,  Vật liệu cách điện thể lỏng,  Vật liệu cách điện thể rắn Vật liệu cách điện thể khí thể lỏng luôn phải sử dụng với vật liệu cách điện thể rắn hình thành cách điện phần tử kim loại giữ chặt không khí Vật liệu cách điện rắn phân thành nhóm: cứng, đàn hồi, có sợi, băng, màng mỏng Ở thể lỏng thể rắn có thể trung gian gọi thể mềm nhão như: vật liệu có tính bôi trơn, loại sơn tẩm 3.1.2.2 Phân loại theo thành phần hóa học Theo thành phần hoá học, người ta phân ra: vật liệu cách điện hữu vật liệu cách điện vô Vật liệu cách điện hữu cơ: chia thành hai nhóm: nhóm có nguồn gốc thiên nhiên nhóm nhân tạo Nhóm có nguồn gốc thiên nhiên sử dụng hợp chất có thiên nhiên, giữ nguyên thành phần hóa học như: cao su, lụa, phíp, xenluloit, Nhóm nhân tạo thường gọi nhựa nhân tạo gồm có: nhựa phênol, nhựa amino, nhựa polyeste, nhựa epoxy, xilicon, polyetylen, vinyl, polyamit, Vật liệu cách điện vô cơ: gồm chất khí, chất lỏng không cháy, loại vật liệu rắn gốm, sứ, thủy tinh, mica, amiăng 3.1.2.3 Phân loại theo tính chịu nhiệt Phân loại theo tính chịu nhiệt phân loại bản, phổ biến vật liệu cách điện dùng kỹ thuật điện Khi lựa chọn vật liệu cách điện, cần biết vật liệu có tính chịu nhiệt theo cấp Người ta phân vật liệu theo tính chịu nhiệt bảng 3.2 Bảng 3.2 Phân loại vật liệu cách điện Cấp cách điện Nhiệt độ cho phép (0C) Các vật liệu cách điện chủ yếu Y 90 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ vật liệu tương tự không tẩm nhựa, loại nhựa polyetylen, PVC, polistinol, anilin, abomit A 105 Giấy, vải sợi, lụa dầu, nhựa polyeste, cao su nhân tạo, loại sơn cách điện có dầu làm khô 120 Nhựa tráng Polyvinylphocman, poliamit, epoxi Giấy ép vải ép có nhựa phendfocmandehit (gọi chung Bakelit giấy) Nhựa Melaminfocmandehit có chất động xenlulo Vải có tẩm thấm Polyamit Nhựa Polyamit Nhựa Phênol-Phurphurol có độn xenlulo 130 Nhựa Polyeste, amiang, mica, thủy tinh có chất độn Sơn cách điện có dầu làm khô dùng phận tiếp xúc với không khí Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ nhựa phênol Nhựa PhênolPhurol có chất độn khoáng, nhựa epoxi, sợi thủy tinh, nhựa Melaminfocmandehit E B F 155 Sợi amiang, sợi thủy tinh có chất kết dính H 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính C >180 Mica chất kết dính, thủy tinh, sứ, Polytetraflotylen, Polymonoclortrifloetylen 3.6 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Khi lựa chọn, sử dụng vật liệu cách điện cần phải ý đến phẩm chất cách điện mà phải xem xét tính ổn định phẩm chất tác dụng học, hóa lý học, tác dụng môi trường xung quanh, gọi chung điều kiện vận hành tác động đến vật liệu cách điện Dưới tác động điều kiện vận hành, tính chất vật liệu cách điện bị giảm sút liên tục, người ta gọi lão hóa vật liệu cách điện Do vậy, tuổi thọ vật liệu cách điện khác điều kiện khác Bởi cần phải nghiên cứu tính chất lý hoá, nhiệt vật liệu cách điện để ngăn cản trình lão hoá, nâng cao tuổi thọ vật liệu cách điện 3.6.1 Tính hút ẩm vật liệu cách điện Các vật liệu cách điện với mức độ khác hút ẩm (hút nước từ môi trường không khí) thấm ẩm (cho nước xuyên qua) Nước loại điện môi cực tính mạnh, số điện môi tương đối  = 80  81, độ điện dẫn  =10-5  10-6 (1/cm) nên vật liệu cách điện bị ngấm ẩm phẩm chất cách điện bị giảm sút trầm trọng Hơi ẩm không khí ngưng tụ bề mặt điện môi, nguyên nhân khiến cho điện áp phóng điện bề mặt có trị số thấp so với điện áp đánh thủng Độ ẩm không khí Trong không khí chứa ẩm, lượng ẩm không khí xác định tham số gọi độ ẩm không khí Độ ẩm gồm có độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối a Độ ẩm tuyệt đối: Độ ẩm tuyệt đối khối lượng nước đơn vị thể tích không khí (g/m ) Ở nhiệt độ xác định, độ ẩm tuyệt đối vượt qua mmax (mmax gọi độ ẩm bão hoà) Nếu khối lượng nước nhiều giá trị mmax nước rơi xuống dạng sương Quan hệ độ ẩm bão hòa nhiệt độ cho hình 3.6 b Độ ẩm tương đối, % mMax 90(g/cm3) 80 70 Độ ẩm tương đối tỷ số: % = m 100% (3-12) mmax Ở trạng thái bão hòa nước 60 50 không khí có  % = 100% 40 Thường ẩm kế cho số liệu 30 độ ẩm tương đối  % nên cần xác 20 định độ ẩm tuyệt đối phải tính theo công thức: 10 -20 -10 10 20 30 40 50 t ( C) Hình 3.6 Quan hệ độ ẩm bão hoà mmax theo nhiệt độ mmax hàm nhiệt độ môi trường không khí (t) nên m = f( %, t) Như vậy, từ số liệu độ ẩm tương đối nhiệt độ không khí xấc định độ ẩm tuyệt đối m (bằng cách tính toán, tra bảng số, đồ thị ) Theo quy ước quốc tế, điều kiện khí hậu chuẩn không khí qui định: Áp suất p = 760 mmHg Nhiệt độ t = 200C Độ ẩm tuyệt đối m = 11g/m3 (độ ẩm tương đối  % khoảng 60  70%) Khí hậu Việt Nam khác xa với khí hậu chuẩn Khí hậu Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới Ở miền Bắc, nhiệt độ trung bình hàng năm 22,70C, nhiệt độ cực đại đạt tới 42,80C Độ ẩm thường xuyên cao đặc điểm bật khí hậu nước ta Độ ẩm tuyệt đối trung bình hàng năm đồng Bắc m = 24  26 g/m3, tháng hè lên tới 30  33g/m3 tháng mùa đông tới mức 13  17g/m3 Độ ẩm vật liệu  Độ ẩm vật liệu  lượng nước đơn vị trọng lượng vật liệu Khi đặt mẫu vật liệu cách điện môi trường không khí có độ ẩm % nhiệt độ t (0C) sau thời gian định, độ ẩm vật liệu  đạt tới giới hạn gọi độ ẩm cân (cb) Nếu mẫu vật liệu vốn khô đặt môi trường không khí ẩm (vật liệu có độ ẩm ban đầu  < cb) vật liệu bị ẩm, nghĩa hút ẩm không khí khiến cho độ ẩm tăng dần tới trị số cân cb đường hình 3.7 (vật liệu bị ngấm ẩm)  Ngược lại, mẫu vật liệu bị ẩm trầm trọng (có độ ẩm ban đầu  > cb) độ ẩm mẫu giảm tới (vật liệu sấy khô) cb trị số cb đường (vật liệu ngấm ẩm) hình 3.7 (vật liệu sấy khô) t (h) Hình 3.7 Đối với vật liệu xốp, loại vật liệu có khả hút ẩm mạnh, người ta đưa độ ẩm quy ước Đó trị số cb vật liệu đặt không khí điều kiện khí hậu chuẩn Tính thấm ẩm Tính thấm ẩm khả cho ẩm xuyên thấu qua vật liệu cách điện Khi vật liệu bị thấm ẩm tính cách điện giảm:  (), , tg Eđt Nếu vật liệu không thấm nước hấp thụ bề mặt lượng nước nước Căn vào góc biên dính nước  giọt nước bề mặt phẳng vật liệu (hình 3.6), người ta chia vật liệu cách điện hấp phụ tốt hấp phụ yếu  < 900: vật liệu hấp phụ tốt (hình 3.8a)  > 900: vật liệu hấp phụ yếu (hình 3.8b)   b) a) Hình 3.8 Vật liệu hấp phụ tốt dễ bị phóng điện, dòng dò lớn  () Sự hấp phụ vật liệu cách điện phụ thuộc vào loại vật liệu, kết cấu vật liệu, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, môi trường Nhận xét Qua phân tích, ta thấy tính hút ẩm vật liệu cách điện phụ thuộc vào kết cấu loại vật liệu mà phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ ẩm môi trường làm việc Nó làm biến đổi tính chất ban đầu vật liệu dẫn đến lão hóa làm giảm phẩm chất cách điện vật liệu, tg, dẫn đến phá hỏng cách điện Đặc biệt vật liệu cách điện thể rắn Để hạn chế nguy hại ẩm vật liệu cách điện cần sử dụng biện pháp sau đây: Sấy khô sấy chân không để ẩm thoát bên Tẩm loại vật liệu xốp sơn cách điện Sơn tẩm lấp đầy lỗ xốp khiến cho ẩm mặt thoát bên ngoài, mặt khác làm tăng phẩm chất cách điện vật liệu Quét lên bề mặt vật liệu rắn lớp sơn phủ nhằm ngăn chặn ẩm lọt vào bên Tăng bề mặt điện môi, thường xuyên vệ sinh bề mặt vật liệu cách điện, tránh bụi bẩn bám vào làm tăng khả thấm ẩm gây phóng điện bề mặt 3.6.3 Tính chất học vật liệu cách điện Trong nhiều trường hợp thực tế, vật liệu cách điện phải chịu tải học, nghiên cứu vật liệu cách điện cần xét đến tính chất học Khác với vật liệu dẫn điện kim loại có độ bền kéo σ k , nén σ n uốn σ u gần nhau, vật liệu cách điện, tham số chênh lệch xa Căn độ bền này, người ta tính toán, chế tạo cách điện phù hợp với khả chịu lực tốt Ví dụ: Thuỷ tinh có độ bền nén σ n = 2.104 kG/cm2 độ bền kéo σ k = 5.102 kG/cm2 Vì thuỷ tinh thường dùng vật liệu cách điện đỡ Ngoài ra, chọn vật liệu cách điện cần phải xét đến khả chịu va đập, độ rắn, độ giãn nở theo nhiệt vật liệu Đặc biệt ý gắn loại vật liệu cách điện với cần phải chọn vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt gần 3.6.2 Tính chất hóa học vật liệu cách điện Tính chịu nhiệt vật liệu cách điện khả chịu tác dụng nhiệt độ cao thay đổi đột ngột nhiệt độ Mỗi loại vật liệu cách điện chịu nhiệt độ định (tức có độ bền chịu nhiệt độ định) Độ bền chịu nhiệt xác định theo nhiệt độ làm thay đổi tính vật liệu cách điện Đối với vật liệu cách điện vô cơ, độ bền chịu nhiệt biểu thị nhiệt độ mà bắt đầu có biến đổi rõ rệt phẩm chất cách điện tổn hao tg tăng, điện trở cách điện giảm sút Đối với vật liệu cách điện hữu cơ, độ bền chịu nhiệt nhiệt độ gây nên biến dạng học, biến dạng đương nhiên dẫn đến suy giảm phẩm chất cách điện Về mặt hóa học, nhiệt độ tăng dẫn đến tốc độ phản ứng hóa học xảy vật liệu cách điện tăng (thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng hóa học tăng dạng hàm mũ theo nhiệt độ) Vì vậy, giảm sút phẩm chất cách điện vật liệu gia tăng mạnh nhiệt độ tăng mức cho phép Bởi thế, ủy ban kỹ thuật điện quốc tế IEC (International Electrical Commission) phân loại vật liệu cách điện theo nhiệt độ làm việc lớn cho phép (đã nêu bảng 3.2) 3.1 HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆN Mục đích việc sử dụng vật liệu cách điện kỹ thuật điện để trì khả cách điện chúng điện trường Bởi vậy, nghiên cứu vật liệu cách điện không xét đến ảnh hưởng điện môi điện trường 3.1.1 Khái niệm điện trường Sở dĩ điện tích có tác dụng lực tương tác với điện tích tạo không gian quanh điện trường Để đặc trưng cho mạnh yếu điện trường, người ta đưa khái niệm cường độ điện trường E: E= F , (V/m) q (3-1) đó: F: lực điện tác dụng lên điện tích thử điểm ta xét (N) q: điện tích thử dương (C) Cường độ điện trường điểm đại lượng vật lý đặc trưng cho điện trường phương diện tác dụng lực, đo thương số lực điện trường tác dụng lên điện tích thử đặt điểm độ lớn điện tích thử 3.1.2 Điện môi Điện môi chất không không dẫn điện điện môi có điện tích tự Hằng số điện môi: từ công thức D = .0.E (3-2) D: cảm ứng điện thường gọi véc tơ dịch chuyển điện tích E: điện trường : số điện môi 0: số điện môi chân không 0 =1/4.9.1011 (F/m) Trong chân không - thực tiễn- không khí D = 0.E (3-3) Còn môi trường có số điện môi  D = .0.E (3-4) Khi ta đặt hai điện cực cách điện hình 3.1 có khác điện trường không khí điện trường cách điện Trong không khí số đường sức điện trường số đường dịch chuyển nhau, từ công thức(33) điện trường là: E= D/0 =1 A (3-5) =3 C =1 B Hình 3.1.Tấm cách điện nằm điện cực Trong cách điện C có số điện môi , điện trường giảm tỷ lệ nghịch với  Trên hình 3.1 cho thấy với  =3 số đường sức điện trường 1/ =1/3 số đường sức không khí Điện tích dịch chuyển đến bề mặt cách điện C, số điện tích bị giữ lại, lại số điện tích tự chuyển động qua cách điện Số điện tích tự tạo điện trường cách điện Nếu khe hở E0 điện trường không khí theo công thức(3.3) ta có: D = 0.E = E0 Trong cách điện C với số điện môi  điện trường giảm  lần tức E= E0/ 3.1.3 Đặc điểm điện môi đặt điện trường Khác với kim loại chất điện phân, điện môi hạt mang điện tự Sự phân bố điện tích âm điện tích dương phân tử thường đối xứng, trọng tâm điện tích dương điện tích âm trùng Người ta gọi phân tử loại phân tử không phân cực Khi đặt điện môi thuộc loại không phân cực điện trường (hình 3.2), điện trường chuyển phân tử thành lưỡng cực điện Các lưỡng cực điện đầu dương hướng phía cực âm điện trường, đầu âm hướng phía cực dương điện trường Kết điện môi hình thành điện trường gọi điện trường phân cực EP, ngược chiều với điện trường Cường độ điện trường phân cực EP nhỏ cường độ điện trường Eng nên cường độ điện trường tổng hợp E chất điện môi có chiều với chiều điện trường có trị số cường độ điện trường nhỏ cường độ điện trường cho trước Nếu cường độ điện trường chân không E0 đặt điện môi vào, cường độ điện trường là: E = E0  gọi số điện môi tương đối chất điện môi (3-6) Eng + _ + _ + _ + _ + _ + _ + Ep _ + _ + _ + _ + E _ + _ + - Hình 3.2 Sự phân cực điện môi Tuy nhiên điện môi đặt điện trường có biến đổi điện môi chịu tác dụng cường độ điện trường E xác định sau: h U Trong đó: U điện áp đặt lên hai cực điện môi Hình 3.3 Điện môi đặt điện trường h chiều dầy khối điện môi Điện môi điện trường phụ thuộc vào: - Cường độ điện trường (mạnh, yếu, xoay chiều , chiều) - Thời gían điện môi nằm điện trường ( dài, ngắn) - Yếu tố môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất … Về tác dụng điện trường xảy bốn tượng sau: - Sự dẫn điện điện môi - Sự phân cực điện môi - Tổn hao điện môi - Phóng thủng điện môi 3.1.4 Độ bền cách điện Trong điện môi có lẫn tạp chất có khả tạo số điện tử tự Trong điều kiện bình thường độ dẫn điện điện môi thấp, dòng điện qua điện môi gọi dòng điện rò, trị số bé Khi cường độ điện trường đủ lớn, lực tĩnh điện tác dụng lên điện tử, bứt điện tử khỏi mối liên kết với hạt nhân trở thành điện tử tự Độ dẫn điện điện môi tăng lên Dòng điện qua điện môi tăng lên đột ngột, điện môi trở thành vật dẫn Đó tượng đánh thủng cách điện Cường độ điện trường đủu để gây tượng đánh thủng điện môi gọi cường độ đánh thủng Eđt Điện môi có Eđt lớn độ bền cách điện tốt Vì cường độ đánh thủng gọi độ bền cách điện Cường độ đánh thủng điện môi phụ thuộc vào trạng thái vật liệu cách điện như: độ ẩm, nhiệt độ, tác dụng tia xạ, Để đảm bảo cho điện môi làm việc tốt, cường độ điện trường đặt vào điện môi không vượt trị số giới hạn gọi cường độ cho phép Ecp Thông thường chọn trị số Ecp nhỏ Eđt từ hai đến ba lần: Eđt = kat Ecp (3-9) thiết bị chống sét (chống sét ống, chống sét van) chi tiết sứ Căn vào công dụng nó, người ta chia sứ thành số loại sau: Sứ đỡ: có chân đế kim loại (thường sắt) để bắt chặt vào giá đỡ tường Sứ đỡ dùng để đỡ giữ chặt phần dây dẫn cột đường dây tải điện dây dẫn, dẫn trạm biến áp phân phối điện (ở cấp điện áp 35 kV) Sứ xuyên: dùng để đưa dây dẫn điện cao áp từ máy biến áp làm cách điện cho dây dẫn qua tường Sứ treo: sứ cách điện treo thường gồm hàng chuỗi bát, dùng để treo giữ chặt dây dẫn đường dây tải điện điện áp 35kV 35kV không Số lượng bát cách điện phụ thuộc vào điện áp đường dây Ví dụ: Đối với đường dây 35 kV: chuỗi có  bát sứ Đối với đường dây 110 kV: chuỗi có  bát sứ Đối với đường dây 220 kV: chuỗi có 12  14 bát sứ Sứ kẹp dây: dùng để giữ kẹp chặt dây dẫn, chủ yếu dùng mạng điện hạ áp 3.9.4 Nhựa Nhựa nhóm vật liệu có nguồn gốc tính chất khác nhiều Chúng hỗn hợp hữu phức tạp, chủ yếu dạng cao phân tử Nhựa dùng kỹ thuật điện loại nhựa không hòa tan nước, hút ẩm Theo nguồn gốc nhựa, người ta chia làm hai loại: Nhựa thiên nhiên: nhựa thiên nhiên sản phẩm số loài động vật thực vật a Nhựa cánh kiến: loại nhựa loại côn trùng sống vùng nhiệt đới sinh Về hình thức, vảy mỏng dòn màu nâu đỏ Thành phần cánh kiến axit hữu có thành phần hóa học phức tạp Nó dễ bị hòa tan rượu cồn không hòa tan cacbua hyđro Nhựa cánh kiến có:  = 105106(m)  = 3,5 tg = 0,01 Eđt = 2030 kV/mm Ở nhiệt độ 50  600C dễ uốn, nhiệt độ cao bị mềm chảy, tiếp tục nung nóng đông lại Nhựa cánh kiến sử dụng kỹ thuật điện để chế tạo sơn dán, vecni đặc biệt để chế tạo micanit b Nhựa thông: loại nhựa có trưng cất dầu thông, có màu vàng nâu đen Nhựa thông có:  = 10141015(m) Eđt = 1015 kV/mm Nhựa thông bị hòa tan dầu mỏ, đặc biệt nung nóng Vì vậy, kỹ thuật điện dùng để tạo nên dung dịch dùng với dầu mỏ để ngâm, tẩm vật liệu khác Nhựa nhân tạo Nhựa nhân tạo sản phẩm trùng hợp, chúng hỗn hợp hữu phức tạp dạng cao phân tử Sau giới thiệu số loại nhựa nhân tạo hay dùng kỹ thuật điện a Nhựa phenol-focmandehyt (bakelit): sản phẩm ngưng tụ phenol (C6H5OH) focmandehyt (H2CO) với chất xúc tác thường amoniac Nhựa bakelit sử dụng rộng rãi vào loại quan trọng kỹ thuật điện từ chế tạo (1907) Bột bakelit ép thành cuộn dây, hộp, vỏ cách điện Những ống cách điện có hình dạng, kích thước khác ép từ giấy bakellit có công dụng đa dạng Nhựa bakelit dùng để tinh chế chất dẻo, vải tẩm nhựa, giấy tẩm nhựa, sơn, keo Đặc biệt chịu tác dụng hồ quang điện nên hay dùng thiết bị đóng cắt điện, thiết bị chống sét, b Nhựa polyeste: loại nhựa chế tạo từ trùng hợp, ngưng tụ loại rượu, cồn nhiều hóa trị (Etylenglycol, glyxerin, ) axit hữu khác (hoặc anhydric chúng) Trong số có nhựa gliptan nhựa lapxan hay dùng kỹ thuật điện: Nhựa Gliptan chế tạo từ ptalicenhyđrit (C8H4O3) glyxerin (C3H8O3) Nhựa có độ bám tốt, chịu ẩm, dầu chịu tác dụng hồ quang điện Người ta dùng nhựa gliptan để chế tạo sơn, keo để dán micanit, để tẩm cách điện động thiết bị điện khác Nhựa Lapxan (polyetylenterafatalat): có công thức (-CH2-CH2-O-COC6H4-CO-) chế tạo từ glucol [CH2(OH)-CH2(OH)] axit terafatalat (COOH-C6H4-COOH) Loại nhựa dùng để làm cách điện lớp dây cuộn dây máy biến áp, cuộn cảm kháng điện, để chế tạo tụ điện có nhiệt độ làm việc cao (đến 1500C) c Nhựa epoxy: loại nhựa đặc trưng nhóm epoxy thành phần nó: O H2 C CH Ưu điểm loại nhựa có độ dính cao sau đông lại có đặc tính cao, tính chống ẩm tốt Để nhựa epoxy tăng độ bền giới thường cho thêm vào chất độn mica, thạch anh, bioxyt-tian, Nhựa epoxy dùng nhiều để chế tạo hỗn hợp cách điện để tẩm ngâm phận thiết bị điện tử vô tuyến điện, để chế tạo loại sơn bảo vệ, keo có độ dính cao, chất dẻo cách điện Đặc biệt năm gần đây, người ta chế tạo epoxy dùng thay loại sứ đứng (sứ đặt), sứ xuyên tường, sứ cách điện đỡ Sử dụng cho phép giải đơn giản vấn đề hình dáng, cấu trúc độ bền cách điện Ở Mỹ, người ta dùng hàng loạt vật liệu cách điện nhựa epoxy đường dây tải điện đến 110 kV Trong tương lai, vật liệu cách điện dùng để treo đỡ đường dây, dẫn cấp điện áp cao Một nhược điểm lớn epoxy độc hại thể người, cần có biện pháp đề phòng tiếp xúc với d Nhựa xilicon: có lịch sử chế tạo năm 1944, coi nhựa dùng kỹ thuật điện Nó có tính chống nước, chịu nhiệt cao (đến 1800C), có độ bám tốt, đàn hồi Nhựa dùng để bọc cách điện dây dẫn, dùng để tẩm cuộn dây máy điện Ngoài nhựa xilicon có dầu xilicon e Nhựa Polyetylen (PE) có công thức cấu tạo (-CH2- CH2-)n vật liệu cách điện dẻo, nóng chảy nhiệt độ thấp (1100C), hệ số dãn nở nhiệt cao, đặc tính điện tốt, chịu ẩm, chịu tác dụng axít bazơ, dễ chế tạo, giá thành hạ Nhiệt độ làm việc đến 750C, thường dùng sử dụng làm cách điện cho cáp điện lực hạ áp cao trung áp Ngoài dùng làm điện cho cáp cao tần thiết bị vô tuyến truyền hình, cáp thông tin, (kể cáp lòng đất lòng đại dương) f Nhựa Polyvininclo (PVC) có công thức cấu tạo (H2C=CH-Cl)n vật liệu cách điện dẻo, đàn hồi , chịu ẩm, kiềm, axit loãng, dầu, rượu, có đặc tính điện tốt Thường sử dụng cách điện điện áp đến 600V nhiệt độ làm việc cực đại 600 C PVC sử dụng để làm vỏ bảo cáp; cách điện dây điện thoại loại dây dẫn khác; chế tạo sơn, sợi nhân tạo, chất dẻo vật liệu có đặc tính giống cao su g Polyzobutylen: có tên gọi oppanal, loại nhựa nhân tạo có tính cao su, điều chế cách polyme hóa Isobutylen Nó có tính đàn hồi tốt, chịu nhiệt độ 1100C, chịu axit, xút, ẩm, ozon, chịu nước hoàn toàn (khi độn với bồ hóng grafit) tan xăng, dầu Có thể dùng nhựa thay vỏ chì bọc dây cáp 3.9.5 Cao su Cao su số vật liệu tương tự gần với cao su có tầm quan trọng lĩnh vực kỹ thuật đời sống Đặc tính bật cao su tính đàn hồi thấm ẩm, dùng làm vật liệu cách điện nơi đòi hỏi chống ẩm, kín nước dễ uốn như: dây dẫn điện, cáp điện ngầm (đặt lòng đất), phần cách điện máy điện cầm tay, dụng cụ điện hay phải di chuyển Cao su có hai loại: cao su tự nhiên cao su nhân tạo Cao su tự nhiên: nhựa lấy từ cao su, ngưng tụ mủ cao su tạp chất Thành phần hóa học cacbua hyđro có công thức phân tử C5H8 công thức cấu tạo có liên kết đôi Cao su tự nhiên có:  = 106(m)  = 2,4 tg = 0,002 nhiệt độ 500C trở nên mềm dính Do không chịu tác dụng nhiệt độ cao nên thực tế không dùng để làm cách điện Khi muốn sử dụng, người ta phải khắc phục nhược điểm cách "lưu hóa" (cho thêm lưu huỳnh) Khi đó, kết cấu tính chuỗi, chuyển sang tính chất không gian thuộc loại nhiệt cứng Tuỳ theo hàm lượng lưu huỳnh mà có loại cao su khác nhau: Rêrin: loại cao su tự nhiên có hàm lượng (13)%S, mềm có tính co dãn, đàn hồi Loại thường dùng làm cách điện mạch tần số thấp (kỹ thuật điện tử), dùng cách điện dây dẫn dây cáp Ngoài dùng để chế tạo dụng cụ phòng hộ như: găng tay, ủng, thảm cách điện Ebonit: với hàm lượng (3035)%S, loại vật liệu rắn có khả chịu tải trọng, chịu dầu, lão hóa chậm Cao su nhân tạo (còn gọi cao su tổng hợp) a Cao su butadien: cao su nhân tạo kết trùng hợp cacbua hyđro butadien có công thức hóa học: (-CH2-CH=CH-CH2-)n 200300 C  ,t   (-CH2-CH=CH-CH2-)n nH2C=CH-CH-CH2 xtNa Cao su dùng để thay cao su tự nhiên việc chế tạo Rêrin êbonit Nó có cường độ giới, tính chịu nhiệt cao chịu tác dụng axit dung môi hữu Cao su butadien kỹ thuật gọi Excapon có thông số sau:  = 1017(m);  = 2,73; tg = 0,0005 Cao su dùng làm vật liệu cách điện cho mạch cao tần Trong thực tế dùng cao su buna N (Butdien acrilonitril) tạo từ axetylen có tính chịu nhiệt chịu dầu tốt, thường dùng để đệm kín dầu máy biến áp dầu thiết bị khác b Cao su Polycloropen: có tên khác Neopren Dupren, chế tạo từ axetylen Cao su bị oxy hoá, đàn hồi tốt, khó cháy, chịu ẩm, chịu tác dụng học tính đàn hồi nhiệt độ cao, chịu dầu, ozon Nó sử dụng để bọc bảo vệ cáp điện tốt c Cao su butadien styrol: kết đồng trùng hợp butadien styrol Về tính chất cách điện gần cao su tự nhiên có tính chịu nhiệt, chịu dầu cao 3.9.6 Sơn cách điện Sơn dung dịch keo nhựa bitum (bitum nhóm vật liệu thuộc loại vô định hình gồm hỗn hợp phức tạp cacbua hyđro oxy, lưu huỳnh), dầu khô chất tự tạo nên gốc sơn dung môi bay Khi sấy dung môi bay gốc sơn chuyển sang trạng thái rắn tạo nên màng sơn Theo công dụng, kỹ thuật điện, chia sơn cách điện thành loại: sơn tẩm, sơn bảo vệ, sơn dán Sơn tẩm: Dùng để sơn, tẩm chất cách điện rắn, xốp giấy tông, sơn vải, cách điện cuộn dây máy biến áp Sau sơn tẩm điện áp đánh thủng Uđt tăng cao, tính hút ẩm giảm, tính chịu nhiệt cao Sơn bảo vệ: Dùng để tạo lên màng sơn chắc, bóng, giảm bám bụi, chịu ẩm mặt quét sơn Sơn hay dùng để quét lên bề mặt vật liệu cách điện rắn tẩm nhằm nâng cao thêm tính chất cách điện vật liệu sơn Sơn dán: Dùng để dán vật liệu cách điện rắn hay để dán vật liệu kim loại rắn với kim loại 3.9.7 Vật liệu cách điện gỗ, giấy Vật liệu cách điện gỗ, giấy vật liệu có nguồn gốc từ xenlulo (sợi thực vật) có công thức phân tử (C6H10O5)n Gỗ Gỗ loại vật liệu dễ gia công sau gia công xong, người ta thường tẩm parafin (Hyđro cacbon no CnH2n+2 với n =1036), dầu gai, nhựa dầu máy biến áp để nâng cao cường độ cách điện (tăng 1,52 lần so với chưa tẩm) Trong kỹ thuật điện, gỗ dùng để làm cầu truyền động dao cách ly máy cắt điện, chi tiết đỡ gắn máy biến áp, làm nêm rãnh máy điện, cột xà đường dây tải điện, đường dây thông tin Giấy vật liệu có tính chất gần với a Giấy: thành phần chủ yếu giấy xenlulo chế tạo từ gỗ Tùy theo công dụng kỹ thuật điện, người ta chia làm hai loại: giấy tụ điện giấy cáp Giấy tụ điện: Là loại giấy dùng làm điện môi tụ điện giấy Giấy cách điện dùng tụ điện khác với loại giấy cách điện khác mỏng (0,0070,022mm), thường làm việc cường độ cao nhiệt độ khoảng 701000C nên đòi hỏi phẩm chất giấy cao Giấy cáp: Thường có độ dày khoảng 0,080,17mm, dùng làm cách điện cáp điện lực, cáp thông tin Đối với giấy cáp cần ý đến sức bền giới số lần xoắn mà chịu Nhìn chung, để làm việc đảm bảo, loại giấy phải tẩm dầu hỗn hợp dầu-nhựa thông b Vật liệu gần giống giấy: Các tông: dùng kỹ thuật điện chế tạo từ sợi thực vật giấy có độ dày lớn Có hai loại giấy tông: - Loại dùng không khí có độ rắn đặc tính cao, sử dụng lót rãnh máy điện, vỏ cuộn dây, đệm - Loại dùng dầu: mềm tông dùng không khí thấm dầu Tùy theo độ dày yêu cầu loại tông mà chế tạo thành cuộn (0,10,8mm) thành (13mm) Vải sơn: vải (bông lụa) tẩm sơn dầu Vải có tác dụng mặt cơ, lớp sơn có tác dụng mặt cách điện Vải sơn dùng để cách điện máy điện, thiết bị khác cáp 3.10 CÁCH ĐIỆN CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 3.10.1 Tổng quát Chúng ta quan tâm đến cách điện loại khí cụ điện sau đây: - Khí cụ điện đóng cắt - Cuộn kháng - Tụ điện - Khí cụ điện lắp đặt mạng điện gia dụng - Dụng cụ khí cụ điện cầm tay, điện trở đốt nóng Trước tiên khảo sát phận cách điện chủ yếu khí cụ điện, cải cách điện đỡ, cải cách điện xuyên Ngoài phải nói cách điện phận khác buồng đập hồ quang, khoảng cách điện phận mang điện, phận chuyển động làm chất cách điện 3.10.2 Các phận cách điện 3.10.2.1 Cái cách điện đỡ Sứ đỡ Chiều cao tối thiểu sứ đỡ khoảng cách cần thiết hai điện cực đỉnh mặt phẳng điện áp cho Trong trường hợp sứ đỡ đặt điện trường đồng nhất, kinh nghiệm cho thấy điện áp đánh thủng nhỏ điện áp đánh thủng không khí, bề mặt sứ ẩm ướt, bẩn điện áp đánh thủng nhỏ Sự phân bố điện áp bề mặt sứ xem đồng đều, điện trường là: Ei = Ui / a Điện trường Ei không số điên trường đánh thủng không khí, mà phụ thuộc vào yếu tố như: khoảng cách a; a lớn Ei giảm Để biết sứ đỡ chịu điện áp phóng điện bề mặt bao nhiêu, ta tính theo biểu thức (3.19, 3.20) 1a) U50 = 3,5a +10KV (3.19) 1b) U1/50 = 5a + 40KV (3.20) Ở đó: U50 điện áp xoay chiều tần số 50 Hz U1/50 điện áp xung kích, cực tính dương a, cm, khoảng cách điện cực Trong tài liệu tìm thấy biểu thức sau: 2a) U50 = 5a - a2/75, KV (1 < a < 120cm), (KAPPLER) 3a) U50 = 3,36a, KV (30 < a < 250cm), (ROTH) 4a) U50 = 3,05a + 18, KV (20 < a < 170cm), (HOLZER) 5a) U50 = 3,3a + 28, KV Và: 3b) U1/50 = 5,05a, KV, (ROTH) Biểu thức (3.19 3.20) gọi biểu thức Mihailop, áp dụng với a > 10cm Tất biểu thức áp dụng sứ đỡ đặt nhà, bề mặt khô Đương nhiên biểu thức đúc kết sở kết thực tế, có khác biệt biểu thức Ví dụ với a = 50, có kết sau trường hợp tính với điện áp tần số công nghiệp 1a) U50 = 3,5 50 + 10 = 185 KV 2a) U50 = 50 - 502/75 = 217 KV 3a) U50 = 3,36 50 = 168 KV 4a) U50 = 3,05 50 + 18 = 170,5 KV 5a) U50 = 3,3 50 + 28 = 193 KV Với điện áp xung kích: 1b) U1/50 = 50 + 40 = 290 KV 2b) U1/50 = 5,05 50 + 28 = 252,5 KV Sự khác biệt kết cho phép suy luận biểu thức đúc kết sở kết đo, mà kết đo phụ thuộc vào độ ẩm khác Chúng ta thấy tầm quan việc thử nghiệm khảo sát điều kiện thực tế đất nước trước sử dụng mọtt loại cách điện đó, kể trường hợp cách điện mua nước mà người ta thử nghiệm Ý kiến liên quan đến cách điện sứ đỡ mà có liên quan chung với kỹ thuật vật liệu cách điện Sứ đỡ đặt trời phải có tán để ngăn cản mưa bắn vào thân sứ Mặt tán phải nghiêng để mưa trôi dễ dàng Mặt tán phải ngăn nước rò từ mép tán vào phía trong, không để giọt mưa bắn lên từ tán lọt vào phía Mặt có ngân mà rẵnh hai ngân luôn khô không tạo điều kiện để bụi bẩn dính vào Khoảng cách hai tán so với chiều dài nhô tán theo nguyên lý có tỉ lệ là: 2 : Ở sứ đỡ cao đặt trời cần phải ý: mặt không để hình thành lớp ẩm liên kết với không phóng điện vầng quang sinh ra, làm axít nitric, bề mặt sứ trở nên dẫn điện Hiện tượng ảnh hưởng đến phân bố điện áp mặt ngoài, mà gây nên đánh thủng sứ mũ sứ điểm yếu thành sứ Hồ quang cháy bên sứ nung nóng không khí, dẫn đến làm nổ tung sứ Để ngăn ngừa tượng có hai cách: Một bơm khí nitơ vào bụng sứ đến áp suất 1,2 đến 1,5 atm, sau nút kín lỗ thoát Cách khác quét lên mặt sứ lớp sơn ngăn không cho lởp ẩm liên kết với nhau, ví dụ sơn xilicon 3.10.2.2 Cái cách điện xuyên Sứ xuyên Như biết mục 11.13 cách điện xuyên, sứ xuyên phải thiết kế phương diện điện áp đánh thủng, điện áp phóng điện, điện áp ngưỡng phóng điện có vầng quang, điện áp ngưỡng tia lửa điện rò điện Điện trường tác dụng dẫn đặt xuyên qua sứ không lơn độ bền cách điện môi trường, không bề mặt dẫn có phóng điện có vầng trăng, điều cho phép vận hành Sứ xuyên phận phức tạp thiết bị điện cao Điện áp ngưỡng phóng điện có vầng quang theo biểu thức: TOEPLER – KAPPLER (3.21) l à: Ung = K1 / C0,45, KV (3.21) Ở đ ó: K1 = 1,06 10-5 không khí C = F / cm2 : điện dung cm2 bề mặt Điện áp ngưỡng Ung phải lớn điện áp làm việc, điện áp pha Với điện áp, KV 10 20 35 60 120 Thì điện áp pha KV 5,8 11,6 20,2 34,8 69,6 127 Điện dung bề mặt :  K1 C   ng U   K1 1 / 0,45   ng  U  10 11  2,22  2, 22 U ng  Với điện áp pha: KV, ta có: C,F/cm2 5,8 0,204 10-12 220 11,6 0,0435 10-12 20,2 0,0125 10-12 34,8 0,00385 10-12 69.6 0,000831 10-12 127 0,000212 10-12 Ví dụ tụ điện hình trụ, điện dung đơn vị bề mặt là:   O F rn cm rn ln rtr C Ở rn : Bán kính sứ xuyên rtr : Bán kính sứ xuyên Với  = 1, thì: C  O r rn ln n rtr Giả thiết: rtr = 1cm, điện áp 220KV, Thì rn ln rn  O C 220  0,0884.1012  416 0,000212.10 12 Từ rn = 92 cm Con số lớn, chấp nhận cho thấy cao cấu tạo đơn giản sứ xuyên dạng hình trụ tính toán Với  = giả thiết, muốn có trị số điện dung C nhỏ Trong thực tế  cỏ thể lớn nhiều kích thước sứ lớn Nếu làm sứ đặc vật liệu trở nên dư thừa phía ngoài, điện trường giảm bán kính tăng theo biểu thức: E= U rn ln rn rtr Từ vấn đề nêu trên, xác định biện pháp kỹ thuật thiét kế chế tạo, sử dụng sứ xuyên sau: Sứ xuyên đặc sử dụng hạ Ở điện cao hơn, sử dụng sứ rỗng, ống rỗng không khí, dầu Có thể tạo sứ xuyên cách kinh tế với điện áp khoảng 35 KV Có thẻ ché tạo với điện áp cao hơn, cổ sứ có trán lớp bán dẫn trường hợp điện dẫn máy phát điện áp 120 KV Thì nên có kết cấu để phân bố điện trường, điện áp cao thiết phải làm Sứ xuyên kiểu tụ điện có kết cấu cách điện lớp mỏng ví dụ: Giấy quấn nhiều lớp bề mặt quấn lớp kim loại mỏng cách điện lớp kim loại mỏng, với chiều dài ngắn Mỗi lớp vật dẫn, cách điện, vật dẫn tụ tụ nối tiếp vớ với trị số điện dung khác theo bậc thang, cho tụ trị số điện trường lớn điện trường nhỏ khác phạm vi định hiệu số giống tất tụ Nhung có thẻ thấy rõ mép lớp mỏng kim loại cỏ thể sinh phóng điện có vầng quang Tuy nhiên điều không đáng lo ngại giải thích sau: Tụ hình trụ mỏng cắt dọc trải ra, xem tụ phẳng (hình3.6) điện áp ngưỡng phóng điện biết là: a Ung = K     0, 45 , kV Với K2 = 8,1 không khí K2 = 25 dầu a = Bề dày cách điện, cm Giả thiết điện áp làm việc U = 100 KV điện trường cho phép Ecp = 100 KV / cm  = a=1cm Hình3.6 Bề dày cách điện phải có: a U 100   1cm ECP 100 Điện áp ngưỡng: 1 U ng  25   4 , 45 1  25   4 ,5  1, 25 KV  100 KV Điện áp ngưỡng nhỏ điện áp làm việc Nếu đặt vào lớp cách điện cm 99 lớp kim loại mỏng có 100 tụ nối tiếp tụ có KV Điện áp ngưỡng là:     Ung  25 100      0,5  1,25KV Do điện áp ngưỡng lớn điện áp làm việc tụ tà 1Kv 3.10.2.3 Cách điện tụ điện - Quan điểm khái quát: Tụ điện tích lũy lượng điện dạng lượng tĩnh điện không gian có cách điện giữu hai điện cực Năng lượng tích là:  0VE 2 W  CU  2 đó: V- thể tích cách điện, cm2 E- điện trường kV/cm - số điện môi,   As , 11 4 9.10 V cm Năng lượng tích lớn thể tích điện trường số điện môi lớn Về phương diện kinh tế thể tích cần nhỏ, phải đòi hỏi phải dùng cách điện chịu điện trường lớn hạ dùng màng cách điện mỏng có diện tích lớn kết có điện dung lớn, theo biểu thức: C   A a Tổn hao nhiệt : W=U2Ctg = .0VE2 tg = Nr tg Nrgọi công suất tương đối quy định Với tổn hao cho phép, công suất tương trị số quy định, đòi hỏi vật liệu cách điện phải có tg tương ứng Trình tự thiết kế sau: a Tính toán tg cho phép với công suất tương đối với 80% tổn hao quy định b Chọn vật liệu chách điện số loại chế tạo màng mỏng có tg theo tính toán có  E lớn c Tính toán thể tích V Nếu biết, cách điện mỏng độ cách điện lớn, bề dày lớn màng cách điện là: a U Echophep Không nên dày không kinh tế Ví dụ giấy tụ điện ngâm dầu, điện áp 220V, điện trường cho phép Echo phép = 10Kv/mm, bề dày cách điện là: a 220  2,2.10  mm 10 Như bề dày cách điện nên chọn 0,02mm 0,03mm Khi đóng mạch tụ điện điện áp tụ điện tăng gấp đôi điện áp làm việc, thơig gian tồn ngắn, phải ý xác định khả chịu điện áp tụ điện Điện áp ngưỡng phóng điện bề mặt tính toán theo biểu thức: U ng  k C 0, 45 Số lượng phần tử tụ điện gép nối tiếp với là: s U U pt đó: s: số lượng phần tử tụ điện gép nối tiếp với U: Điện áp làm việc Upt: Điện áp phần tử tụ CÂU HỎI CHƯƠNG Trình bày đặc điểm điện môi đặt điện trường Thế điện dẫn điện môi loại dòng điện điện môi Hãy nêu đặc điểm dạng loại phân cực xảy điện môi Nêu dạng tổn hao xảy điện môi Trình bày công thức tính tổn hao điện môi điện áp chiều xoay chiều Trình bày cách phân loại vật liệu cách điện Trình bày tính chất lý hóa vật liệu cáhc điện Nêu tính chất công dụng số loại khí sử dụng rộng rãi kỹ thuật điện Trình bày đặc tính công dụng dầu máy biến áp [...]... 1010 1011  10 13 3.2 ĐIỆN DẪN ĐIỆN MÔI Xác định bởi cách điện có hướng của các điện tích tự do tồn tại trong các chất điện môi dưới tác dụng của điện trường ngoài đặt lên điện môi Dưới tác dụng của lực điện trường F= E.q các điện tích dương cách điện theo chiều điện trường, các điện tích âm cách điện ngược lại Như vậy trong điện môi xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện điện dẫn, dòng điện này phụ... mật độ điện tích tự do trong điện môi, dòng điện điện dẫn còn gọi là dòng điện rò (thường có giá trị rất nhỏ) Điện dẫn điện môi gồm : - Điện dẫn điện tử : Thành phần mang điện là các điện tử tự do - Điện dẫn ion : Thành phần mang điện là các ion dương và ion âm - Điện dẫn điện ly : Thành phần mang điện là các nhóm các phần tử tích điện, các tạp chất tồn tại trong điện môi 3. 3 PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 3. 3.1 Hiện... chậm hoặc không khô nên không có gia công hóa học Thường được dùng để tẩm giấy tụ điện 3. 9 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Ở THỂ RẮN Vật liệu cách điện ở thể rắn đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật cách điện Không thể nào làm cách điện cho thiết bị điện mà không dùng vật liệu cách điện thể rắn Có nhiều chủng loại vật liệu cách điện thể rắn, với nhiều cấu tạo lý hóa khác nhau Do đó ngoài những hiểu biết các... Hằng số điện môi  = 2,2 2 ,3 gần bằng một nửa điện môi chất rắn +/ Nhiệt độ làm việc ở chế độ dài hạn 90- 950C không bị hóa già nhiều +/ Độ bền cách điện rất cao Quy định cường độ cách điện và tổn hao điện môi ở các cấp điện áp: Tiêu chuẩn về cường độ cách điện của dầu máy biến áp ở các cấp điện áp cho ở bảng 3. 4 Bảng 3. 4 Cấp điện áp (kV) Cường độ cách điện của dầu mới (kV/mm) Cường độ cách điện của... Xovon Dầu biến áp Sứ Ebonit Cáctông cách điện Eđt, kV/cm 100  250 30 100  400 30  50 200  250 500 150  200 100  150 400  500 30 0  400 500  1000 150 50  180 150  200 600  800 80  120  3, 6 1 3 4 78 2  2,2 2,25 3 6 6  10 3 34 5,4 5 ,3 2  2,5 5,5 3  3, 5 3  3, 5  , cm 1011  10 13 108  1011 1016  1017 1014  1016 10 13  1014 1014 1014  1016 5.10 13 5.10 -3  1014 5.1014  5.1015 1014 ... loại vật liệu được sử dụng Dưới đây giới thiệu một số vật liệu cách điện thể rắn hay được dùng trong kỹ thuật điện 3. 9.1 Mica và sản phẩm gốc mica Mica là loại vật liệu khoáng sản cách điện rất quan trọng, bởi nó có nhiều tính chất tốt như: cường độ cách điện, tính chịu nhiệt, chịu ẩm rất tốt so với các vật liệu khác Ngoài ra, mica có cường độ cơ giới, độ uốn cao nên nó được sử dụng để làm cách điện. .. khác Vì vậy cách điện thuỷ tinh được dùng để làm việc trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao Khuyết điểm của sợi thuỷ tinh là ít đàn hồi, độ uốn kém, ít chịu được mài mòn hơn so với sợi hữu cơ Vì thế cách điện thuỷ tinh rất dễ bị hỏng khi bị va đập vào mép nhọn 3. 9 .3 Vật liệu cách điện gốm sứ 1 Giới thiệu Vật liệu gốm sứ cách điện là vật liệu vô cơ, dùng để chế tạo các chi tiết cách điện có hình... cách điện rất lớn - Tổn hao điện môi nhỏ Các khí cách điện thường dùng trong kỹ thuật điện là: không khí, sunfua haxaflo(SF6 ), Hyđrô (H2), Nitơ (N2) 3. 7.1 Không khí Trong số vật liệu cách điện ở thể khí vừa nêu, trước tiên phải kể đến không khí bởi nó được sử dụng rất rộng rãi để làm cách điện trong các thiết bị điện, phối hợp với chất cách điện rắn và lỏng, trong một số trường hợp nó là cách điện. .. 2 -3 ) Căn cứ vào độ dày (d) của điện môi có thể xác định trị số điện áp đánh thủng Uđt và điện áp cho phép Ucp của thiết bị: Uđt = Eđt d (3- 10) Ucp = Ecp.d (3- 11) Bảng 3. 1 nêu lên thông số đặc trưng của một số vật liệu cách điện thường gặp Ví dụ: Xác định điện áp cho phép và điện áp đánh thủng của một tấm carton cách điện có bề dày d = 0,15 cm áp sát vào hai điện cực, cho biết hệ số an toàn bằng 3. .. Xác định điện áp đánh thủng: +/ Trường hợp điện trường đồng nhất ( hai điện cực phẳng hoặc điện cực trụ và điện cực phẳng) U đt  40.a  25(kV ) (3- 16) a: là khoảng cách điện cực với a= 3- 40cm và bán kính điện cực hình trụ lớn hơn 25cm +/ Trường hợp điện trường rất không đồng nhất ( giữa hai điện cực nhọn) U đt  4 03 a 2 (kV ) (3- 17) +/ Trường hợp điện trường không đồng nhất ( điện cực nhọn và điện cực