Mối quan hệ giữa tuổi thọ cách điện và tích điện không gian trong cáp HVDC - XLPE

Mục đích của nghiên cứu này là thảo luận về mối quan hệ giữa tuổi thọ của cách điện với sự tích điện không gian trong cáp điện một chiều cao áp cách điện polymer liên kết ngang (HVDC-XLPE) dựa trên các mô hình về tuổi thọ cách điện phụ thuộc vào ứng xuất điện, với sự xem xét của việc không hoặc có xảy ra hiệu ứng đảo chiều điện cực của điện áp đặt.

Vũ Thị Thu Nga 94 MỐI QUAN HỆ GIỮA TUỔI THỌ CÁCH ĐIỆN VÀ TÍCH ĐIỆN KHƠNG GIAN TRONG CÁP HVDC-XLPE CORRELATION BETWEEN INSULATION LIFE AND SPACE CHARGE IN HVDC-XLPE CABLE Vũ Thị Thu Nga Trường Đại học Điện lực; ngavtt@epu.edu.vn Tóm tắt - Một số yếu tố ảnh hưởng đến làm việc cáp điện chiều cao áp (HVDC) biến thiên phân bố điện trường lớp cách điện sinh từ kết hợp chênh lệch nhiệt độ cáp, khơng đồng điện dẫn tích điện khơng gian Mục đích nghiên cứu thảo luận mối quan hệ tuổi thọ cách điện với tích điện khơng gian cáp điện chiều cao áp cách điện polymer liên kết ngang (HVDC-XLPE) dựa mơ hình tuổi thọ cách điện phụ thuộc vào ứng xuất điện, với xem xét việc khơng có xảy hiệu ứng đảo chiều điện cực điện áp đặt Trong mơ hình này, ảnh hưởng hệ số tăng cường điện trường (FEF), mật độ trung bình điện tích (QM) mức lượng điện tích tích lũy vật liệu có điện trường đặt đến độ bền vật liệu đề cập Phép đo thực nghiệm điện tích khơng gian đại lượng liên quan đến tuổi thọ cách điện mẫu phẳng cáp mơ hình thảo luận Abstract - One of the factors that affects HVDC cable is the field distribution inside the insulation resulting from combined processes of temperature gradient in the cables, non-linear conductivity and space charge accumulation The purpose of this work is to present and discuss a relationship between insulation life and space charge in HVDC-XLPE cable based on the models of insulation life under electric stress with and without voltage inversion In these models, criteria such as Field Enhancement Factor-FEF, space-averaged charge density (QM) and minimum and maximum trap depths (min, max) and their influence on material's durability are also mentioned Space charge measurements and results concerning insulation life on plaque samples and model cable will be discussed Từ khóa - tuổi thọ cách điện; HVDC; tích điện khơng gian; hệ số tăng cường điện trường; phương pháp PEA Key words - insulation life; HVDC; space charge; field enhancement factor; pulsed electro-acoustic method Đặt vấn đề Về mặt kinh tế, khả làm việc nhiệt độ cao, dễ dàng chế tạo bảo dưỡng thân thiện với môi trường, cáp cách điện polymer có nhiều ưu điểm cáp cách điện giấy [1] Vật liệu cách điện polymer sử dụng hệ thống truyền tải điện AC đạt nhiều thành tựu lớn, nhiên sử dụng truyền tải điện DC phải đối mặt với thách thức hình thành tích điện khơng gian tác động ứng lực điện nhiệt Hơn nữa, làm việc điện áp DC, phân bố điện trường khơng điện dung trạng thái ổn định mà chuyển sang phân bố điện trở qua chế độ độ (là thời gian mà tích điện khơng gian tích lũy) Do đó, tác động trực tiếp tích điện khơng gian làm méo phân bố điện trường cách điện dẫn đến việc xác định phân bố điện trường điện áp DC không đơn giản Như vậy, vấn đề cách điện polymer cáp HVDC liên quan đến hình thành tích điện khơng gian Đó ngun nhân làm giảm hiệu suất làm việc tuổi thọ cáp Các phép đo lượng tích điện khơng gian cách điện trở nên phổ biến trình nghiên cứu tích điện khơng gian ứng lực điện Một số hệ thống đo lường tồn với giá trị tiêu biểu độ nhạy, độ phân giải, mô hình hình học mẫu đo, đo lường Đó công cụ hiệu việc tối ưu hóa cấu trúc vật liệu bán dẫn/cách điện cho cáp HVDC Trong báo này, tác giả giới thiệu phương pháp đánh giá tuổi thọ vật liệu cáp dựa vào phép đo thực nghiệm độ tích điện khơng gian vật mẫu phẳng cáp mơ hình Phương pháp đánh giá 2.1 Mơ hình tương quan tuổi thọ vật liệu cách điện tích điện khơng gian Vật liệu polymer trải qua thay đổi liên tục suốt thời gian hoạt động nó, thành phần hóa học cấu trúc vi mơ thay đổi ảnh hưởng kết hợp điện, nhiệt độ ẩm làm nhiều thuộc tính bị biến đổi Ví dụ, tính dẫn điện tổn thất điện mơi tăng lên q trình làm việc độ bền học độ bền điện môi bị xấu Cuối cùng, vật liệu bị già hóa; kết khơng thể thực chức cách điện theo tiêu chuẩn yêu cầu Vấn đề thay đổi tuổi thọ vật liệu cách điện tác động kết hợp ứng suất điện nhiệt tác dụng điện áp AC kết hợp ảnh hưởng ràng buộc riêng biệt Sự già hóa nhiệt, nói chung tương ứng với suy thối hóa học vật liệu hầu hết trường hợp mô luật Arrhenius, thay đổi tuổi thọ vật liệu đặc trưng công thức [2], [3]: Lt (T) = L0t exp [ −G kB ( T0 − )] T (1) Trong đó, L0t tuổi thọ vật liệu nhiệt độ tương ứng T0, thường nhiệt độ khí quyển; G lượng kích hoạt, lượng kích hoạt lớn, biến động tuổi thọ cáp nhanh Sự già hóa vật liệu tác động điện trường xác định theo luật nghịch đảo công suất theo công thức [3]: E −n Lt (E) = L0E ( ) E0 (2) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển Trong đó; L0E tuổi thọ vật liệu điện trường tương ứng E0, n hệ số cơng suất liên quan đến già hóa vật liệu, thường xác định trình hiệu chỉnh phù hợp kết thực nghiệm điện áp với thời gian phá hủy vật liệu (đặc tính V-t) Giá trị n lớn tuổi thọ vật liệu ngắn Khi khơng có tác động điện trường, có già hóa nhiệt tác động vào tuổi thọ vật liệu Tuy nhiên, ràng buộc điện áp, tuổi thọ vật liệu chịu tác động già hóa nhiệt điện trường, tuổi thọ vật liệu trường hợp xác định kết hợp ràng buộc [4]: ′ E −n Lt (E, T) = L0 ( ) E0 exp [ −G kB ( T0 − )] T (3) Dưới tác dụng điện trường DC, tích điện khơng gian vật liệu nguồn gốc suy thối vật liệu tăng cường điện trường cục [5] Ở điện trường cao, xuất điện tích bứt phá từ điện cực gây nên tượng điện ổn định nhiệt Dưới điện trường nhỏ hơn, già hóa diễn chậm tuổi thọ vật liệu kéo dài hơn, nhiên xuất điện tích khơng gian (bởi thay đổi hình thái vật liệu) góp phần làm tăng tỷ lệ già hóa (liên quan đến hình thành khuyết tật vật liệu) Như vậy, thời gian phá hủy vật liệu tương quan với số lượng điện tích tích lũy vật liệu [6] Khi cáp điện thiết kế làm việc với chuyển đổi nguồn điện áp SVC (Voltage Source Converter), đảo chiều luồng công suất thực thay đổi hướng dòng điện mà khơng đảo chiều điện áp Trong trường hợp đó, tuổi thọ cách điện xác định thông qua định luật nghịch đảo công suất – thời gian phá hủy vật liệu hàm ứng lực điện lớn qua vật liệu:  L = C.  Fmax    N (4) Trong đó: Fmax ứng lực điện lớn qua vật liệu cách điện, N hệ số già hóa biết độ bền điện áp (Voltage Endurance Coefficient VEC) C số Việc tích tụ khơng gian điện áp DC tham gia vào trình lão hóa thơng qua việc thay đổi cấu trúc vật liệu [7] làm tăng VEC Theo công thức 4, xét giá trị VEC 10, tương ứng với khuyến nghị Cigré cho loại cáp đùn cao áp (HV) [8], tăng 10% giá trị điện trường (Fmax) dẫn đến giảm tuổi thọ khoảng lần Đối với cách điện không tối ưu, lượng tích điện khơng gian (yếu tố bóp méo trường) tăng tỷ lệ với điện áp đặt Để giữ tuổi thọ cáp giới hạn chấp nhận được, phải giảm điện áp đặt tối đa cho cáp thiết kế làm giảm hiệu suất truyền tải điện Trong trường hợp hệ thống cáp làm việc với chuyển đổi điện áp LCC (Line commutated Converters), đảo ngược điện cực điện áp xuất Do vậy, cáp phải thiết kế chế tạo để thích ứng với làm việc loại ứng lực điện Trong trường hợp này, cáp thử nghiệm [9] thông qua kiểm tra tuổi thọ nhanh kết hợp với phép đo điện tích khơng gian, chứng minh tuổi thọ vật liệu cách điện không phụ 95 thuộc vào điện trường mà phụ thuộc vào thơng số khác liên quan đến tích lũy điện tích khơng gian như: số lượng điện tích trung bình (QM) thu điện trường đặt Eđặt, tốc độ tiêu tán điện tích (s) thời gian khử cực tính (E = 0) tần số đảo ngược phân cực (f) Theo mơ hình đưa Cavallini cộng [10], tỷ số tuổi thọ có (L1) khơng có (L) đảo chiều phân cực điện áp sau: 𝐿1 𝐿 = 1+𝐾.𝑠−𝑎1 𝑄 𝑎 𝑀 (𝐸đặ𝑡 ).𝑓 (5) Trong đó: K, a1 a2 hệ số quan hệ (>0) d  ( x, t ) dx d 0 − k BT d QM (t ) s= = ln(10) QM d log( t )  max −  QM (t ) = (6) (7) d khoảng cách điện cực; QM0 xác định sau volt-off, xem xét lượng điện tích xuất khoảng thời gian volt-on; min, max độ sâu nhỏ lớn (tương đương với mức lượng đạt nhỏ lớn nhất) điện tích tích lũy vật liệu; N0 lượng đơn vị khoảng [min - max] Theo mối quan hệ biểu thức (5), ta nhận thấy rằng, tuổi thọ cách điện cáp giảm với tần số đảo ngược phân cực số lượng điện tích khơng gian tồn vật liệu (QM) Đối với vật liệu polymer, QM hàm điện trường đặt (Eđặt) [9, 10] cho ứng suất điện chế độ ohmic theo hàm QM = Eđặtb, b tương đương với tỷ lệ tích lũy điện tích với ứng suất đặt Theo (5), ta thấy tuổi thọ vật liệu có đảo chiều điện cực (L1) giảm tỷ lệ nghịch với tốc độ tiêu tán điện tích Nó có nghĩa trường hợp có đảo chiều điện cực, vật liệu nên đẩy điện tích nhanh điện áp khoảng thời gian đảo chiều điện cực Trong nghiên cứu cho vật liệu khác (ví dụ XLPE), hệ số tương quan (K, a a2) liên quan đến tuổi thọ cách điện không thay đổi thay đổi điều kiện xử lý vật liệu, mà có thơng số liên quan đến điện tích khơng gian yếu tố tăng cường điện trường, mật độ điện tích bị mắc kẹt tỷ lệ tiêu tán điện tích trình thay đổi điện áp thay đổi 2.2 Mẫu, phương pháp điều kiện thực nghiệm 2.2.1 Mẫu đo Các phép đo điện tích khơng gian thực mẫu vật liệu cách điện phẳng mơ hình cáp mẫu Đối với mẫu phẳng: từ mẫu phẳng vật liệu cách điện XLPE vật liệu bán dẫn (semiconducting - SC) cung cấp từ công ty chế tạo cáp điện, chúng cắt thành hình đĩa với đường kính tương ứng 10 cm cách điện 12 mm bán dẫn Ba lớp bán dẫn - cách điện - bán dẫn tiếp tục xử lý liên kết ngang nhiệt độ 180°C 15 phút áp lực để tạo thành mẫu đo gồm lớp Hai lớp bán dẫn tạo với độ dày khác 200 600 µm Lớp bán dẫn phía (600 µm) tiếp xúc với điện cực PEA (điện cực PEA nối với cảm biến sóng âm) để làm suy giảm phản xạ sóng âm mà xuất bề mặt mẫu đo điện cực PEA Lớp bán dẫn phía (200 µm) để giữ độ Vũ Thị Thu Nga 96 phân giải không gian phù hợp phép đo Độ dày lớp cách điện giới hạn đến 500 µm với mục đích đạt điện trường đặt lên tới 40 kV/mm với điện áp đặt tối đa thiết bị PEA 30 kV Hình thể mẫu đo phẳng tạo lớp SC/XLPE/SC, với độ dày tương ứng 600 µm/500 µm/200 µm đặt với điện áp đặt thể Hình 3, bao gồm trình phân cực/khử cực 10, 20, 30 kV/mm, bước điện áp thực 3h, tới điện trường 40 kV/mm sau đảo ngược điện cực điện áp tới -40 kV/mm 3h cuối để thời gian khử cực (V = 0) 3h Đặt bước nhảy tăng giảm điện trường kV/mm/s Phép đo thực dải điện trường nhiệt độ cố định từ 25 đến 50°C Tín hiệu điện tích khơng gian ghi lại tồn thời gian đo với tần số tín hiệu/s Đối với mẫu cáp mơ hình: phép đo điện tích không gian thực điều kiện nhiệt độ phòng (khơng có chênh lệch nhiệt độ cáp) để có tương đồng so sánh kết với mẫu phẳng Trong phép đo, cáp đặt điện áp -80 kV 90 phút (lớp bán dẫn bên nối đất (V = 0)) Với điện áp đặt này, điện trường tương đương khoảng -25 kV/mm lớp bán dẫn bên Hình Cấu trúc mẫu phẳng Đối với mẫu cáp mơ hình: phép đo thực cáp có độ dài m, đường kính lõi đồng 8,2 mm; lớp bán dẫn bên ngồi có độ dày tương ứng mm độ dày lớp cách điện 4,5 mm (Hình 2) Hình Điện trường đặt áp dụng cho phép đo tích điện khơng gian mẫu phẳng Hình Cấu trúc mẫu cáp mơ hình 2.2.2 Phương pháp thực nghiệm Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn phương pháp xung sóng âm - điện PEA (pulsed electro-acoustic) [11] để đo tích điện không gian, phương pháp đơn giản linh hoạt với dải rộng độ dày mẫu đo từ hàng trăm micro mét đến vài mili mét cho vật liệu XLPE cách thích ứng đặc tính thiết bị độ rộng xung độ dày cảm biến điện Một ưu điểm phương pháp PEA thực phép đo dễ dàng hai trường hợp volt-on volt-off, tính chất kích thích thông qua việc sử dụng tụ điện tách biệt Phương pháp PEA cung cấp độ phân giải theo thời gian cao phát nhanh tượng thay đổi theo thời gian tích điện khơng gian, ví dụ khối điện tích gọi “gói tích điện nhanh” [12] Phương pháp đáp ứng việc đo điện tích khơng gian mẫu cáp đồng trục với ưu điểm tính tốn ảnh hưởng chênh lệch nhiệt độ cáp Tuy nhiên, kết có phần sai số hiệu ứng chênh lệch nhiệt độ tính đến cấu trúc hình trụ, suy giảm sóng âm q trình hiệu chỉnh từ tín hiệu thơ đo PEA cáp 2.2.3 Điều kiện thực nghiệm Đối với mẫu phẳng: phép đo điện tích khơng gian Trong nghiên cứu này, tác giả thực nghiên cứu tính tốn trình bày thơng số ảnh hưởng đến tuổi thọ cách điện dựa vào phép đo điện tích khơng gian gồm: - Hình ảnh mật độ tích điện khơng gian; - FEFmax vị trí chúng thời gian ngắn; - Giá trị QM0, max, min Kết thảo luận 3.1 Sự tích điện khơng gian Sự phát triển điện tích khơng gian theo thời gian khơng gian sử dụng mã màu để thể mật độ điện tích Từ thể này, trạng thái vật liệu xác định cách tổng quan quan sát tích điện điện tích với mức điện trường khác Cũng từ quan sát này, đưa ý tưởng ban đầu tốc độ tiêu tán điện tích khoảng thời gian volt-off Ví dụ, Hình mơ tả tích điện vật liệu XLPE thực phép đo Trục X thể thời gian (mỗi khoảng thời gian 3h), trục Y thể độ dày vật liệu (anod phía trên, cathode phía trước đảo ngược điện cực) Thang màu thể mật độ điện tích tích lũy vật liệu (màu xanh thể điện tích âm, màu vàng thể điện tích dương) Ở 10 kV/mm, điện tích bứt phá từ hai điện cực anode cathode hình thành homocharge (điện tích dấu với điện cực) điện cực Trong khoảng 3h volt-off tỷ lệ tích điện âm với mật độ nhỏ, thể tiêu tán nhanh điện tích sau điện áp đặt khơng Khi điện trường tăng 20 kV/mm đến ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển khơng (volt-off) xem xét coi số lượng điện tích tích lũy khoảng thời gian volt-on Hơn nữa, phát triển QM theo thời gian liên quan trực tiếp đến tiêu tán điện tích Sử dụng mơ hình tiêu tán điện tích phù hợp [13], thơng số thích hợp liên quan đến bẫy điện tích (mật độ, mức lượng) đưa từ đường cong QM 1.3 1.2 0.5 1.1 100 t(min) 150 1.2 0.5 50 100 t(min) /d 1.3 1.2 1.1 150 Emax max FEF 3.2 Sự phát triển hệ số tăng cường điện trường (FEF) theo không gian - thời gian Sự tích điện điện tích khơng gian vật liệu làm thay đổi giá trị điện trường Giá trị FEF xác định tỷ số điện trường cục bộ, xác định có điện tích điện trường Laplacien (điện trường ban đầu đặt điện áp), hệ số FEF khơng có tích điện xuất vật liệu Nếu tồn điện tích khơng gian tích lũy vật liệu, giá trị FEF thiết lớn vị trí vật liệu Do vậy, điều phù hợp cho xem xét trình phát triển theo thời gian vị trị FEFmax Vị trí khoảng thời gian phân cực (có điện áp đặt) mang tới nhiều thơng tin thú vị, ví dụ: FEFmax tồn gần điện cực (anode hay cathode) tượng trưng cho khả tồn điện tích trái dấu với điện cực Tương tự, giá trị FEFmax tồn khối điện mơi có tích điện homocharge Hình miêu tả phát triển theo thời gian FEFmax (cột bên trái) vị trí (cột bên phải) điện trường đặt khác trường hợp mẫu phẳng XLPE-HVDC Ở tất mức điện trường đặt 10 kV/mm đến 40 kV/mm 40 kV/mm, giá trị cao điện trường tồn khối điện mơi có hình thành homocharge điện cực Giá trị FEFmax đạt khoảng 1,22 sau đặt điện áp 3.3 Cơ chế tiêu tán điện tích tích lũy vật liệu Tổng số lượng điện tích tồn vật liệu xác định đầy đủ giá trị FEF, ví dụ: tồn liên tục lớp điện tích âm dương vật liệu, ta tính tốn giá trị FEF đạt trị số nhỏ, thực tế số lượng điện tích tương đối cao tác nhân đẩy nhanh q trình già hóa vật liệu thơng qua q trình tích lũy lượng - điện [7] Vấn đề liên quan việc xác định số lượng điện tích tích lũy tính tốn lượng điện tích trung bình dọc theo chiều dày mẫu đo (QM) Số lượng điện tích ước tính sau điện áp đặt 50 1.3 1.1 Hình Tích điện khơng gian cho mẫu phẳng Thang màu thể mật độ điện tích khơng gian (C/m3) x 40 kV/mm, tích điện xuất nhanh vật liệu lượng điện tích âm chiếm khoảng không gian lớn khối vật liệu Khi đảo ngược điện cực điện áp, bứt phá điện tích hai điện cực tồn tại, nhiên điện tích dương có phân tán nhanh vào khối vật liệu Ta nhận thấy rằng, đảo chiều điện cực điện áp nguồn gốc hình thành mạnh mẽ cầu điện tích dương, có xu hướng trung hòa điện tích âm vật liệu 97 50 100 t(min) 150 0.5 1.1 100 t(min) 150 1.3 1.2 0.5 1.1 50 100 t(min) 150 50 100 t(min) 150 50 100 t(min) 150 50 100 t(min) 150 20kV/mm 1.2 50 0.5 1.3 10kV/mm 30kV/mm 40kV/mm 50 100 t(min) 150 50 100 t(min) 150 -40kV/mm Hình Sự phát triển FEFmax vị trí theo thời gian điện trường đặt khác X = 0/d đặc trưng cho điện cực cathode/anode Hình thể đường cong khác QM(t) thu thời gian trình khử cực (V = 0) trường hợp mẫu phẳng XLPE-HVDC điện trường đặt khác Ta nhận thấy rằng, trước đổi chiều điện cực điện áp, số lượng điện tích (ở thời điểm bắt đầu khử cực) tăng với điện trường đặt Tuy nhiên, giá trị QM(t = 0, -40 kV/mm) sau đổi chiều phân cực giảm giá trị đạt 30 kV/mm Điều tổ chức lại phức tạp điện tích khơng gian điều khiển đảo chiều điện áp, ví dụ kết hợp tồn lượng điện tích âm khối vật liệu 40 kV/mm bứt phá mạnh mẽ điện tích dương từ điện cực anode sau đảo chiều điện cực (xem Hình 4) Từ đường cong QM (Hình 6), theo mơ hình tiêu tán điện tích Dissado [13], ta xác định giá trị max min, thể Bảng với mức lượng từ 0,99 đến 1,18 eV Từ giá trị QM0 max, ta nhận thấy độ sâu điện tích tích lũy vật liệu (tương ứng với mức lượng nó) lớn điện tích bị tích lũy vật liệu tiêu tán khó volt-off 3.4 Mẫu cáp đồng trục Để kiểm tra tương quan mẫu phẳng cáp thực tế, mẫu cáp sử dụng đo tích điện khơng gian hệ thống đo PEA cáp Thơng qua thuật tốn giải mã phân tích kết đo PEA cáp [14], ta thu điện tích khơng gian lớp cách điện mẫu cáp đồng trục, thể Hình Các profile điện tích thể hình thành heterocharge (điện tích trái dấu với điện cực) điện cực (thể mũi tên) với số lượng lớn gần Vũ Thị Thu Nga 98 phía lớp bán dẫn bên Đây nguyên nhân dẫn tới đảo ngược điện trường phân bố vật liệu (điện trường lớp bán dẫn bên cao lớp bán dẫn bên trong) so với điện trường ban đầu đặt điện áp (Laplacien) Sự ảnh hưởng điện tích khơng gian tích lũy cáp làm biến dạng điện trường làm tăng hệ số FEF, yếu tố làm giảm hiệu suất hoạt động cáp Tuy nhiên giá trị FEF mẫu cáp khó so sánh định lượng với FEF mẫu phẳng ảnh hưởng không đồng điện trường dọc theo độ dày cách điện cáp (do cáp đồng trục) 0.7 10kV/mm 20kV/mm 30kV/mm -40kV/mm 0.6 Kết luận Tác giả giới thiệu phương pháp đánh giá tuổi thọ vật liệu sử dụng cáp HVDC từ thơng số tính tốn từ phép đo điện tích khơng gian Các thơng số quan tâm độ méo điện trường tối đa, mật độ điện tích lại sau volt-off Với việc sử dụng thông số này, kết sơ lược, có tranh độ bền vật liệu ứng lực điện DC có khơng có đảo chiều điện cực Hơn nữa, so sánh tuổi thọ (độ bền) vật liệu khác thực khả thi thơng qua phép đo điện tích khơng gian cáp điện XLPE-HVDC Lời cảm ơn: Cảm ơn Phòng thí nghiệm LAPLACE (Toulouse, Pháp) giúp đỡ tác giả thực phép đo thực nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO 0.4 M Q (C/m3) 0.5 0.3 0.2 0.1 10 10 10 time(s) 10 10 Hình Sự phát triển QM theo thời gian thu 3h sau phân cực (volt-on) điện trường đặt khác Bảng Giá trị FEFmax thơng số xác định theo mơ hình tiêu tán điện tích có tích điện khơng gian vật liệu XLPE Eapp (kV/mm) FEFmax 10 20 30 40 -40 1,23 1,22 1,22 1,22 1,21 QM0(C/m3) 0,26 0,46 0,6 x 0,6 min (eV) 0,99 1 x 0,99 max (eV) 1,17 1,18 1,18 x 1,17 Hình Sự phát triển mật độ điện tích theo thời gian cách điện cáp điện đồng trục XLPE-HVDC điện áp đặt -80 kV [1] T L Hanley et al., “A General Review of Polymeric Insulation for Use in HVDC Cables”, IEEE Electr Insul Mag., Vol 19, No 1, 2003, pp 13-24 [2] R Liu, “Long-Distance DC Electrical Power Transmission”, IEEE Electr Insul Mag., Vol 29, No 5, 2013, pp 37-46 [3] L Simoni, “A General Approach to The Endurance of Electrical Insulation Under Temperature and Voltage”, IEEE Trans Electr Insul., Vol EI-16, No 4, 1981, pp 277-289 [4] G Mazzanti and M Marzinotto, Extruded Cable for High-Voltage Direct- Current Transmission Hoboken, New Jersey: JohnWiley & Sons, Inc, 2013 [5] G C Montanari, “Bringing an Insulation to Failure: The Role of Space Charge”, IEEE Trans Dielectr Electr Insul., Vol 18, No 2, 2011, pp 339-364 [6] G Mazzanti, et al., “Electrical Aging and Life Models: The Role of Space Charge”, IEEE Trans Dielectr Electr Insul., Vol 12, No 5, 2005, pp 876-890 [7] L.A Dissado et al., “The Role of Trapped Space Charges in The Electrical Aging of Insulating Materials”, IEEE Trans Dielectr Electr Insul., Vol 4, 1997, pp 496-505 [8] Cigré Working Group 21.01, “Recommendations for Testing DC Extruded Cable Systems for Power Transmission at Rated Voltage up to 250 kV”, 2003, pp 1-29 [9] G C Montanari et al., “Evaluation of DC Insulation Performance Base on Space-charge Measurements and Accelerated Life Test”, IEEE Trans Dielectr Electr Insul., Vol 7, 2000, pp 322-328 [10] A Cavalini et al., “Life Model Base on Space-charge Quantities for HVDC Polymeric Cables Subjected to Voltage-polarity Inversions”, IEEE Trans Dielectr Electr Insul., Vol 9, 2002, pp 514-523 [11] T Maeno et al., “Measurement of Spatial Charge Distribution in Thick Dielectric Using the Pulsed Electro-acoustic Method”, IEEE Trans Electr Insul., Vol 23, 1988, pp.433-439 [12] S Delpino et al., “Fast Charge Packet Dynamics in XLPE Insulated Cable Model”, Proceedings Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, Vancouver (Canada), 2007, pp 421-424 [13] L A Dissado et al., “Space Charge Injection and Extraction in High Divergent Fields”, Proceedings Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, Harbin (China), 1999, pp 23-26 [14] B Vissouvanadin et al., “Deconvolution Techniques for Space Charge Recovery Using Pulsed Electroacoustic Method in Coaxial Geometry”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol 21, Iss 2, 2014, pp 821-828 (BBT nhận bài: 09/4/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 24/5/2018) ... tuổi thọ nhanh kết hợp với phép đo điện tích khơng gian, chứng minh tuổi thọ vật liệu cách điện không phụ 95 thuộc vào điện trường mà phụ thuộc vào thơng số khác liên quan đến tích lũy điện tích. .. dụ XLPE) , hệ số tương quan (K, a a2) liên quan đến tuổi thọ cách điện không thay đổi thay đổi điều kiện xử lý vật liệu, mà có thơng số liên quan đến điện tích khơng gian yếu tố tăng cường điện. .. đo điện tích khơng gian Trong nghiên cứu này, tác giả thực nghiên cứu tính tốn trình bày thông số ảnh hưởng đến tuổi thọ cách điện dựa vào phép đo điện tích khơng gian gồm: - Hình ảnh mật độ tích