2.6. Các thực nghiệm đánh giá tác động môi trường lên cách điện composite. composite.
2.6.1. Đánh giá tác động của mưa đến đặc tính lão hóa của cách điện composite
Mưa có thể ảnh hưởng đến quá trình lão hóa cách điện composite. Mưa có thể làm biến dạng phân tử bề mặt của cao su silicone dẫn đến mất tính kị nước của bề mặt cách điện, làm gia tăng dòng rò làm tăng sự phóng điện bề mặt đẩy nhanh quá trình lão hóa.
Trong phần này tập trung trình bày điều tra về quá trình lão hóa của cách điện composite dưới tác động của mưa và điện áp cao. Mô hình cho thử nghiệm này là buồng phun mưa nhân tạo và kết hợp với tạo điện áp cao. Vật liệu được sử dụng để là cao su silicone (HTV) được dùng để sản xuất các chất cách điện. Các kết quả của nghiên cứu này đã cho ta hiểu sâu hơn về ảnh hưởng của mưa đến đặc tính lão hóa các chất cách điện cao su silicone [9].
2.6.1.1. Cách điện thử nghiệm
Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu điều tra các quá trình lão hóa sớm của cách điện composite trong một buồng phun mưa nhân tạo với điện áp cao. Các mẫu vật nghiên cứu có khoảng cách phóng điện giống nhau là la (275-300 mm) và chiều dài dòng rò lc (645-665 mm), nhưng chúng khác nhau về các thông số kỹ thuật khác. Hai mẫu cách điện đã được thử nghiệm: một mẫu với kiểu dáng thông thường và một mẫu có kiểu dáng đặc biệt. Các mẫu vật cách điện composite dung làm thí nghiệm là cách điện đang được sử dụng trên lưới điện: một loại tán sứ có độ nghiêng 100 ký hiệu là (c), một loại tán sứ có độ nghiêng là 300 ký hiệu là (a) . Các thông số cơ bản của mẫu vật cách điện: Số tán sứ n, đường kính tán sứ nhỏ nhất d, khoảng cách giữa các tán sứ nhỏ nhất s và góc nghiêng tán sứ α.
Bảng 2.6.1. Thông số kỹ thuật của mẫu vật cách điện thử nghiệm.
Hình 2.6.1. Cách điện composite với tán sứ có góc nghiêng 300 (trái), tán sứ có góc nghiêng 100 (phải).
Các mẫu vật cách điện có đường kính tác sứ khác nhau (85 - 150 mm) và khoảng cách giữa các tán sứ thay đổi (30 - 50 mm).
Khoảng cách phóng điện la và chiều dài dòng rò lc của các cách điện giống nhau là 5a10 và 5a30: la = 295 mm, lc = 655 mm.
2.6.1.2. Phương pháp thử nghiệm
Bài thử nghiệm được thực trong phòng phun mưa nhân tạo có điện áp cao với dung tích 5m3 được xây dựng trong phòng thí nghiệm cao áp của trường Đại học Công nghệ Wroclaw, Ba Lan. Phòng thử nghiệm được trang bị 6 vòi phun và một máy bơm nước điều khiển bằng lập trình theo thời gian.
Chu kỳ thử nghiệm trong 24 giờ như sau: 7 giờ thử nghiệm có điện áp (mỗi giờ bao gồm một khoảng thời gian là 30 phút mưa nhân tạo và 30 phút không có mưa) và 17 giờ nghỉ.
điện áp phân bố (tính theo tỷ lệ khoảng cách phóng điện) đạt khoảng 0,36 kV/cm và 0,61 kV/cm. Các giá trị tức thời trong quá trình thí nghiệm được ghi lại bởi thiết bị kỹ thuật số. Những thay đổi trên bề mặt cách điện chịu ảnh hưởng của nước được đánh giá bởi phương pháp STRI.
Hình 2.6.2. Hệ thống thử nghiệm lão hóa: IC – cao su cách điện silicone, PC – máy tính, V – đồng hồ Vônmet, OS – bộ điều khiển KTS, R – điện trở, ZP – bảo vệ quá
áp.
2.6.1.3. Kết quả thí nghiệm
Kết quả đo được trong ngày thử nghiệm đầu tiên cho thấy dòng rò của tất các các cách điện thử nghiệm đều giống nhau. Nhưng trong những ngày tiếp theo ảnh hưởng của đến bề mặt cách điện đã rõ ràng hơn. Các thử nghiệm cho thấy với cách điện có đường kính tán sứ nhỏ, khoảng cách giữa các tán sứ nhỏ (cách điện 6c10) dễ bị suy giảm bề mặt dưới điều kiện mưa. Những giọt nước đọng trên bề mặt cách điện sẽ sinh ra hiện tượng phóng điện hồ quang và sau một thời gian sẽ có hiện tượng nước đọng trên vành của các tán sứ là cơ hội để làm ướt bề mặt phía dưới của tán sứ cách điện. Hiện tượng trên sẽ hình thành sự phân bố không đều điện áp trên bề mặt cách điện làm gia tăng hiện tượng phóng điện bề mặt.
Hình 2.6.3. Cách điện 6c10 vào ngày thứ 6 thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Hình 2.6.4. Dòng rò của cách điện 6c10 sau 7 ngày thử nghiệm. Điện áp thử nghiệm 24kV.
Hình 2.6.5. Đồ thị dòng rò của cách điện 6c10 sau ngày thứ 7. Điện áp thử 24kV.
Thoát nước bề mặt đang là một mối nguy hại nghiêm trọng đến bề mặt cách điện composite. Sự sói mòi có thể gây ảnh hưởng mạnh đến cao su silicone trên tán sứ cách điện. Sự ảnh hưởng đến tán sứ cách điện và sự xâm nhập sâu vào lõi cách điện thể hiện ở hình 2.6.6. Cách điện này bị hư hỏng trong quá trình thử nghiệm lão hóa trong phòng mưa nhân tạo.
Hình 2.6.6. Cách điện composite sau thời gian thử nghiệm trong phòng mưa nhân tạo.
Thử nghiệm dài hạn hiện tượng trên sẽ xẩy ra các hiện tượng sau: 1. Phát sinh tia lửa điện ở điện áp thấp.
2. Gia tăng lão hóa cách điện.
3. Phát sinh tia lửa do phóng điện hồ quang.
Sự xuất hiện của hiện tượng phóng điện bề mặt và tiêu chí để đánh giá sự chịu đựng của cách điện composite trong điều kiện mưa. Góc nghiêng của tán sứ ảnh hưởng rõ ràng đến khả năng chống lão hóa của cách điện trong điều kiện mưa. Độ nghiêng của tán sứ có hiệu quả trong việc bảo vệ bề mặt bên dưới tán sứ và một phần của thân chuỗi cách điện. Hơn nữa nước chảy thành dòng sẽ không thể dễ dàng hình thành trên bề mặt tán sứ dốc nghiêng. Ảnh hưởng của độ dốc tán sứ thể hiện rõ ràng trong trường hợp cách điện 6c30. Giá trị tối đa không quá 0,35 mA.
Hình 2.6.7. Đồ thị dòng rò của cách điện 6c30 sau 65 ngày thử nghiệm trong điều kiện mưa. Điện áp thử 40kV.
2.6.1.4. Kết luận
Các kết quả của các cuộc điều tra đã chỉ ra một cách rõ ràng ảnh hưởng của các hình dạng cách điện cao su silicone đến hiệu suất lão hóa của nó trong điều kiện mưa. Nó đã chỉ thấy rằng các cách điện có đường kính tán sứ nhỏ, với một góc nghiêng thường nhỏ sẽ có một sức đề kháng lão hóa thấp.
Độ nghiêng của tán sứ cách điện quyết định tốc độ lão hóa của cách điện. Cách điện có độ nghiêng tán sứ (góc 30°) tốt hơn so với cách điện có độ nghiêng tác sứ nhỏ (góc 10°).