CHƯƠNG II: ĐẶC TÍNH KHễNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE
2.2. Cỏch đ iện cao ỏp ngũai trời với thành phần cao su silicone
2.2.1 Ứng dụng của cỏch điện với thành phần cao su silicone
Cao su silicone, từ khi giới thiệu trong năm 1960, đó vững chắc trờn con đường đạt được thị phần từ cỏch điện sứ và thủy tinh như là cỏc cỏch điện cao ỏp ngũai trời. (Vớ dụ như cỏch điện treo trờn đường dõy tải
Hỡnh 2.2. Cỏch điện treo composite cho DDK với thành phần cao su silicone Cao su silicone cú đặc tớnh khụng dớnh nước trờn bề mặt, cú dũng rũ bề mặt nhỏ và cú khả năng chịu cỏc tỏc động vật lý rất cao. Đú là những ưu điểm nổi trội so với cỏc loại cỏch điện truyền thống bằng sứ và thủy tinh. Ngũai ra, trọng lượng nhẹ, đặc tớnh chịu được độ nhiễm bẩn cao cũng là những yếu tố quan trọng của cỏch điện composite với lớp phủ cao su silicone.
2.2.2 Về vấn đề vận hành lõu dài trong hệ thống điện
Trọng tõm của vấn đề là đỏnh giỏ quỏ trỡnh vận hành lõu dài trờn hệ thống
điện của cỏch điện composite. Hiện tại, trờn thế giới vẫn chưa cú những tiờu chuẩn cho việc thử nghiệm tăng tốc độ lóo húa cỏch điện polymer hoặc vật liệu cỏch điện polymer mặc dự một vài nước, hoặc cỏc trung tõm nghiờn cứu
đang tiến hành xõy dựng những tiờu chuẩn như vậy; chẳng hạn như IEEE, IEC, CIGRE, American National Standards Institute (ANSI), National Electric Manufacturers Association (NEMA).
Tuy nhiờn, phương phỏp đỏnh giỏ cú hiệu quả nhất vẫn là theo dừi vận hành của cỏc cỏch điện composite trờn hờ thống điện qua nhiều năm. Một trong những vấn đề cần phải quan tõm, đú là sự lóo húa bề mặt lừi cỏch điện làm cho nước ngấm vào lừi sợi thủy tinh cỏch điện của cỏch điện composite. Thờm nữa đú là sự lóo húa bề mặt cao su silicone cú liờn quan tới độ phục hồi đặc tớnh khụng dinh nước trờn bề mặt của chỳng. Vào năm 1974, hai nhà nghiờn cứu Niemi and Orbeck đó đưa ra giả thuyết rằng sự phỏ hủy cỏch
điện polymer là do kết quả của quỏ trỡnh rạn nứt gõy nờn bởi cỏc phúng điện trực tiếp xuất phỏt từ cỏc dũng rũ giỏ trị cao và đỏnh lửa tại cỏc nơi đọng khụ bề mặt cỏch điện (dry band arcing). Giả thuyết này được tiếp tục phỏt triển bởi cỏc nhà nghiờn cứu trờn thế giới. Họ đó chỉ ra rằng sự lóo húa của bề mặt cỏch điện cao su silicone ở ngũai hiện trường bắt đầu với sự mất đặc tớnh khụng dớnh nước gõy ra bởi đỏnh lửa tại cỏc điểm đọng khụ (dry band arcing). Đỏnh lửa tại cỏc nơi đọng khụ bề mặt cỏch điện đó phỏ hủy bề mặt cỏch điện bằng cỏch phõn hủy chuỗi polymer và làm đúng vún cỏc phần tử độn trong polymer (filler), kết cục là gõy ra hiện tượng rạn nứt và mất đặc tớnh cỏch điện. Tuy nhiờn, đỏnh lửa tại cỏc điểm đọng khụ (dry band arcing) chỉ cú thể phỏt sinh khi khả năng khụng dớnh nước của cao su silicone bị suy giảm, bởi bề mặt cú tớnh kỵ nước (khụng dớnh nước) thỡ sẽ khụng cú dũng rũ. Và như vậy, cú thể núi rằng phúng điện vầng quang – conrona trờn bề
mặt cao su silicone – cú đặc tớnh khụng dớnh nước – là cơ chế gõy ra quỏ trỡnh lóo húa cỏch điện.
Phúng điện vầng quang và đỏnh lửa cỏc điểm đọng khụ là hai hiện tượng cú bản chất rất khỏc nhau bởi vầng quang sinh ra do điện trường cao trong khi
đỏnh lửa lại cú liờn quan tới dũng rũ. Điện trường cao vượt quỏ ngưỡng ion húa khụng khớ cú thể phỏt sinh bởi trường khụng đồng nhất tại nơi giọt nước
(vầng quang gõy ra bởi gịot nước đọng) hoặc tại cỏc khiếm khuyết về mặt hỡnh dạng của cỏch điện do thiết kế. Cỏc hậu quả của hiệu ứng vầng quang
đó được kiểm chứng với sự quan sỏt bề mặt bị lóo húa của cỏch điện cao su silicone trước khi phỏt hiện bất cứ dũng rũ nào cú giỏ trị vượt quỏ 0.5mA. Cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy sự phỏ hủy bề mặt cỏch điện cú thể trỏnh
được nếu bề mặt song song với trường điện khụng phải chịu cường độ
trường lớn hơn 0.4 – 0.6 kV/mm. Điều này cú thể thực hiện được bằng cỏch thay đổi sự phõn bố trường – tức thay đổi về mặt hỡnh dạng cỏch điện – bằng cỏc vũng triệt tiờu vầng quang (corona rings). Nếu như đặc tớnh khụng dớnh nước của bề mặt bị mất đi do vầng quang, nước đọng sẽ tạo thành màng dẫn
điện bằng cỏch hũa tan trong nú cỏc thành phần nhiễm bẩn cú trong mụi trường, tiếp theo là đọng khụ cục bộ rồi dẫn đến đỏnh lửa cỏc điểm đọng khụ - dry band arcing. Điều này sẽ dẫn tới sự phỏ hủy bề mặt cỏch điện cao su silicone. Quỏ trỡnh này xảy ra trong thời kỳ ẩm ướt, sau đú ngừng lại ở thời kỳ khụ. Sự phục hồi đặc tớnh khụng dớnh nước khi đú sẽ xảy ra. Chu trỡnh này sẽ được lặp lại ở thời kỳ ẩm ướt và cuối cựng cú thể sẽ xảy ra phúng
điện ở cỏch điện.
Cỏc nhà nghiờn cứu (Shah et al. ) đó đề xuất ra một cơ chế phúng điện khởi nguồn từ sự tương tỏc giữa cỏc giọt nước và cỏc chất nhiễm bẩn trờn bề mặt cỏch điện tạo thành khu vực ngậm nước (hydrophilic) cú tớnh dẫn điện. Những dũng rũ nhỏ này sẽ gõy hiệu ứng nhiệt trờn bề mặt giữa cỏc khu vực
đú và tạo thành vựng dẫn điện lớn hơn với cỏc kờnh dẫn (filaments). Cỏc phúng điện cục bộ (phúng điện tự dập tắt - self-quenching discharges) giữa cỏc kờnh dẫn được phỏt sinh từ những nơi trường khụng đồng nhất. Cuối cựng, cỏch điện bị phỏ hủy khi cú phúng điện dọc theo cỏc kờnh dẫn bị ướt. Cơ chế này được thể hỡnh 2.3a. Mẫu cỏch điện cao su silicone bị lóo húa với
đặc tớnh khụng dớnh nước khụng đồng nhất (inhomogeneous hydrophobicity) – do lóo húa được thể hiện ở hỡnh 2.3b. Mẫu này được sử dụng trờn hệ thống
điện hơn 20 năm.
CHƯƠNG III: NGHIấN CỨU KHẢ NĂNG PHỤC HỒI ĐẶC TÍNH KHễNG DÍNH NƯỚC CỦA CAO SU SILICONE SAU