Chuong VIII He thong cach dien khi ran

HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN KHÍ-RẮN NỘI DUNG I Điện trường bề mặt tiếp xúc chất rắn chất khí II Phân bố điện áp chuỗi sứ cách điện III Phóng điện bề mặt sứ cách điện I ĐiỆN TRƯỜNG TRÊN MẶT TiẾP XÚC GiỮA CHẤT RẮN VÀ KHÍ Điều kiện biên bề mặt tiếp xúc EN1 E1 Et1 Et2 EN2 E2 Thành phần tiếp tuyến Et1 = Et Thành phần pháp tuyến Dn1 = Dn ⇒ ε r1 En1 = ε r En Bề mặt tiếp xúc vng góc với điện trường Chất khí có εr = Cường độ điện trường chất khí E E1 = En1 = ε r En = ε r E2 Điện áp hai điện cực V = (d1 + d )E1 + d E2 = (d1 + d )E1 + d E1 εr ⇒ E1 = V d1 + d + d2 〉 Eave V = d1 + d + d εr Điện trường chất cách điện khí tăng cao diện chất cách điện rắn Bề mặt tiếp xúc song song điện trường En1 = En = V Et1 = E1 = Et = E2 = d Điện trường chất cách điện khí không bị ảnh hưởng diện chất cách điện rắn Nếu tiếp xúc cách điện rắn điện cực không tốt ⇒ xuất khe hở khí ⇒ điện trường khe hở tăng εr so với điện trường chất rắn ⇒ phóng điện cục giảm điện áp phóng điện bề mặt Biện pháp khắc phục: phủ lớp bán dẫn lên bề mặt cách điện rắn vị trí tiếp xúc với điện cực II PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRÊN CHUỖI SỨ CÁCH ĐIỆN Sứ đỡ sứ treo Khi làm việc xảy tượng phóng điện dọc theo bề mặt sứ cách điện ⇒ gây cố ngắn mạch hệ thống làm nổ sứ BPHC: - Chế tạo sứ cách điện gồm nhiều tầng, để tăng chiều dài phóng điện bề mặt - Được tạo hình để phần chiều dài phóng điện khơng bị ướt trời mưa Phân bố điện dọc theo chuỗi sứ Điện phân bố không chuỗi sứ Mạch tương đương K: điện dung bát sứ (giữa mũ sứ ty sứ) C: điện dung đất bát sứ (giữa mũ sứ (ty sứ) với cột (đất)) Điện áp sứ thứ x sinh γx − sinh γ ( x − 1) U x − U x −1 = U sinh γn sinh γ 1  =U cosh γ  x −  sinh γn 2  Đồ thị phân bố điện dọc chuỗi sứ Vòng corona Phân bố tuyến tính Điện áp rơi bát sứ gần dây dẫn lớn ⇒ gây phóng điện vầng quang ⇒ sử dụng vòng corona để tăng điện dung bát sứ dây dẫn III PHĨNG ĐIỆN BỀ MẶT CỦA SỨ CÁCH ĐiỆN Phóng điện ẩm độ khơng khí Hơi ẩm khơng khí ngưng tụ tạo màng mỏng bề mặt sứ cách điện Độ ẩm tương đối khơng khí vượt 50-60% giảm đáng kể điện áp phóng điện bề mặt Nước có chứa ion ⇒ ion chuyển động điện cực tác dụng điện trường ⇒ vận tốc chuyển động ion nhỏ ⇒ tập trung điện tích gần điện cực ⇒ cường độ điện trường khu vực gần cực tăng cao ⇒ dễ xảy phóng điện bề mặt Phóng điện lớp bẩn dẫn điện bề mặt sứ Cách điện ngồi trời thơng thường chịu tác động nhiều loại ô nhiễm dẫn điện Các ô nhiễm chia làm hai nhóm: o Ơ nhiễm hòa tan nước: muối từ biển, muối từ đường giao thơng bộ, phân bón, muối từ khói thải cơng nghiệp bám vào bề mặt sứ+ ẩm từ sương mù ⇒ lớp dẫn điện o Ơ nhiễm khơng hòa tan: gây hại cách tăng độ bám nước muối vào bề mặt sứ tốt Sự giảm điện áp phóng điện bề mặt lớp ô nhiễm dẫn điện phụ thuộc mạnh vào loại điện áp tác dụng Loại điện áp Điện áp phóng điện* Xung sét 90% Xung nội 50% AC 20% DC 15% * Điện áp phóng điện tình trạng bề mặt sứ khơ có giá trị 100% Khi điện áp U đặt lên sứ cách điện có lớp nhiễm dẫn điện ⇒ xuất dòng rò U I= R Điện trở phần tử dl lớp ô nhiễm dl dR = σ 2πr∆ r Điện trở lớp nhiễm có chiều dài lc lc lc dl 1 R = ∫ dR = Kf = ∫ σ∆ o 2πr σ s o Kf Với: σ s = σ∆ (S ) Độ dẫn điện bề mặt Hệ số hình dạng sứ Điện áp phóng điện bề mặt giảm mức độ nhiễm tăng Cơng suất tổn hao dòng rò P = UI cos ϕ Lớp ô nhiễm tương đương dung dịch điện phân ⇒ cosϕ = Điện trường xem đều: U = E×l (l: đơn vị chiều dài bề mặt) Dòng rò I = Jw∆ Cơng suất tổn hao đơn vị độ dài bề mặt P = E × J × w × l × ∆ (W ) J Công suất tổn hao đơn vị diện tích bề mặt P p= = E × J × ∆ W / m2 wl ( ) Nếu điện trở suất lớp ô nhiễm xác định P p= = E× J ×∆ = J × J ×∆ wl σ = ρ × J ×∆ Q trình phóng điện bề mặt Thực tế, công suất tổn hao đơn vị diện tích bề mặt thay đổi theo vị trí bề mặt ρ ∆ thay đổi Tại vị trí p đạt cực đại (vị trí có chiều rộng nhỏ nhất) ⇒ làm khô cục ⇒ tăng ρ ⇒ mật độ dòng điện tăng phần bề mặt bị ẩm song song lại ⇒ tăng p ⇒ làm khơ phần bề mặt lại ⇒ hình thành “dải khơ” xung quanh sứ Lúc tồn điện áp tác dụng đặt lên “Dải khô” ⇒ phóng điện hồ quang “dải khơ” Dòng phóng điện bị hạn chế điện trở rò lớn phần bề mặt bị ẩm lại ⇒ hồ quang cháy không ổn định tự tắt Tùy theo cường độ ngưng tụ ẩm ⇒ phần bị sấy khô trước bị ẩm lại ⇒ q trình lặp lại cũ Dòng rò có dạng xung ngắt qng ⇒ hồ quang cháy lập lòe di chuyển xung quanh bề mặt sứ Hồ quang cục tồn lâu làm cho bề mặt sứ bị rạn ⇒ giảm điện áp phóng điện bề mặt Nếu dòng rò lớn, hồ quang cục cháy ổn định ⇒ kéo dài đến hai điện cực ⇒ phóng điện bề mặt hồn tồn Điện áp phóng điện bề mặt: Ub ≈ σ  −n     n+1  s ×lc Với: - σs điện dẫn mặt - lc chiều dài phóng điện bề mặt - n số mũ Phân bố điện bề mặt sứ cách điện bị ô nhiễm ... hưởng diện chất cách điện rắn Nếu tiếp xúc cách điện rắn điện cực không tốt ⇒ xuất khe hở khí ⇒ điện trường khe hở tăng εr so với điện trường chất rắn ⇒ phóng điện cục giảm điện áp phóng điện... tiếp xúc với điện cực II PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRÊN CHUỖI SỨ CÁCH ĐIỆN Sứ đỡ sứ treo Khi làm việc xảy tượng phóng điện dọc theo bề mặt sứ cách điện ⇒ gây cố ngắn mạch hệ thống làm nổ sứ BPHC: - Chế tạo... điện bề mặt - Được tạo hình để phần chiều dài phóng điện khơng bị ướt trời mưa Phân bố điện dọc theo chuỗi sứ Điện phân bố không chuỗi sứ Mạch tương đương K: điện dung bát sứ (giữa mũ sứ ty sứ)