của dây điện lưới
Tổng quát: Người ta thường đo điện trở cách điện của các đường dây tải điện hoặc phân phối điện trong công nghiệp. Ví dụ theo tiêu chuẩn thiết kế mạng điện, điện trở cách điện được thử nghiệm với megohm-kế 1000V (hoặc 2000V), nguồn điện áp cấp cho megohm-kế. Điện trở cách điện được đo giữa hai đầu dây dẫn điện với nhau hoặc từng dây dẫn điện với dây trung tính với điều kiện dây dẫn được tháo ra khỏi nguồn điện lưới và tải (ví dụ điện trở cách điện qui định tối thiểu 1MΩ).
ĐO ĐIỆN TRỞ 101
Đo điện trở cách điện khi tắt nguồn điện
Trước khi đo, mạch được ngắt ra khỏi nguồn. Điện trở cách điện của dây dẫn A so với mass. Một đầu của dây A được nối vào đầu L của megohm-kế còn đầu E của megohm-kế được nối đầu mass của dây dẫn (dây trung tính của hệ thống điện) (H.3.18). Như vậy điện trở được đo là RA//(RAB + Rb). Nếu RAB + Rb rất lớn so với RA thì RA ít sai số. Sau đó lầu Rb, Rc của ba dây dẫn được xác định điện trở cách điện với dây trung tính. Còn điện trở cách điện giữa hai dây A B được đo RAB//[RA+RB]. Tương tự như vậy điện trở cách điện của dây BC
RBC//[RB+RC].
Hình 3.18
Đo điện trở cách điện dùng MΩ kế
Hình 3.19
Vôn kế V, V1 đo điện trở cách điện
Đo điện trở cách điện trong trường hợp có nguồn
Trong trường hợp dây dẫn có nguồn cung cấp. Khi đó chúng ta dùng vôn- kế V đo điện áp nguồn cung cấp, vôn-kế V1 lần lượt đo điện áp VA, VB của dây
A, dây B so với dây trung tính (H.3.19). Dòng điện I1 qua RB.
− Ι = = + 1 A B B A V V V V R R [R //R ]
với: RA, RB - điện trở cách điện dây dẫn A, B đối với “mass”
RV - tổng trở vào của vôn-kế
Tương tự khi vôn-kế được mắc giữa dây B là có dòng I2 qua RA. − Ι = = + 2 B A A B V V V V R R (R //R ) Từ hai phương trình trên suy ra:
RA = RV A B B V V V V − − ; RB = RV A B A V V V V − −
Nếu như RA RB khi vôn-kế V1 được mắc giữa dây A với trung tính, được xem như vôn-kế V1 mắc nối tiếp với RB ở hai đầu vôn-kế V.
Do đó: RB = RV
AV V V
( −1)
Tương tự như vậy nếu RB RV, thì: RA = RV
BV V V
( −1)
Như vậy nếu điện áp V của lưới điện không đổi thì điện áp đo giữa một cuộn dây dẫn điện với trung tính phụ thuộc vào điện trở cách điện của dây dẫn điện thứ 2. Cho nên vôn-kế có thể khắc độ theo điện trở cách điện.
Hình 3.20
Hai vôn-kế đo điện trở cách điện Ba vôn-kế đo điện trở cách điện Hình 3.21
Từ trên ta suy ra trị cách điện giữa hai dây dẫn điện có thể đo được bằng cách mắc như hình 3.20. Trong điều kiện bình thường của sự cách điện, mỗi vôn-kế sẽ cho kết quả điện áp nguồn cung cấp dây dẫn.
Bất kỳ sự giảm điện trở cách điện nào của một trong hai dây dẫn, cũng sẽ làm giảm cách đo của vôn-kế này, trong khi vôn-kế còn lại sẽ tăng trị số lên.
Trường hợp ba dây dẫn của nguồn điện ba pha, điện trở cách điện của ba dây dẫn được chỉ thị bởi ba vôn-kế (H.3.21). Nếu như điện trở cách điện của dây dẫn A giảm xuống thì vôn-kế VA giảm, còn VB, VCsẽ có sự gia tăng trị số.
ĐO ĐIỆN TRỞ 103
Hình 3.22: Vôn-kế được mắc với biến áp đo
Đối với nguồn điện cung cấp trên 1kV thì các vôn-kế được mắc qua biến áp ba pha đo lường như hình 3.22. Biến áp ba pha dạng này không thuận lợi khi hoạt động trong trình trạng xấu xảy ra là một trong ba pha bị chạm đất. Như vậy cuộn sơ cấp của pha bị chạm đất ngắn mạch, điện áp các pha còn lại tăng lên làm cháy cuộn sơ cấp của biến áp cho nên phải có sự bảo vệ cho phần sơ cấp của biến áp.
Đo điện trở đoạn dây điện bị chạm mass
Vấn đề quan trọng là xác định được vị trí của cáp dẫn điện bị chạm mass để đỡ mất thời gian và chi phí cho việc bóc dỡ cả đoạn dây (nếu loại cáp ngầm chôn dưới đất). Những hư hỏng thường xảy ra như sau:
Lớp cách điện của cáp bị bể
Lớp cách điện bị giảm độ cách điện, có sự phóng điện làm hỏng lớp cách điện.
Hình 3.23: Vòng Murray đo điện trở chạm mass
Phương pháp thường dùng để xác định vị trí chạm mass là vòng thử
nghiệm (test loop). Những phương pháp này đủ xác định chỗ hỏng. Mạch
thường dùng là vòng Murray và vòng Varley. Đây cũng là một ứng dụng của cầu Wheatstone (H.3.23). Khi cầu Wheatstone cân bằng (điều chỉnh R2 và thay
đổi R1). + − = 2 1 a b X X R R R R
R R . Suy ra: RX (R1 + R2) = R1 (Ra + Rb)
Vậy = + + 1 1 2 a b X R R R R R R ( )
Nếu đoạn dây RX có chiều dài LX; Ra có chiều dài La; Rb có chiều dài Lb. Các dây có cùng điện trở suất, La = Lb = L và cùng thiết diện A:
a b X L L L R A R R [ A A ] ρ = ρ + ρ + 1 1 2 ; LX R L R R ' = + 1 1 2 2
Ví dụ 3.13: Đoạn dây cáp có chạm mass được xác định bằng vòng Murray cân bằng khi R1 = 100Ω và R2 = 300Ω. Đoạn dây A, B có chiều dài La = Lb = 5000m. Dây cáp dẫn điện đồng chất và đồng nhất.
Giải:Chiều dài chỗ cáp bị chạm mass
X a
L =[ /(R1 R1+R2)]2L =(100 400/ )× ×2 5000m = 2500m hoặc dùng vòng Varley.
Hình 3.24: Vòng Varley
Mạch điện mắc theo hình 3.24, cầu Wheatstone có thêm điện trở R3. Đây là phương pháp xác định thêm điện trở dây chạm đất chính xác nhất và sự ngắn mạch trong một dây cáp có nhiều dây dẫn điện. Nó được cải tiến thích hợp nhất từ vòng Murray. Giả sử chỗ bị chạm mass trên dây dẫn điện có điện trở Ra. Nối hai đầu dây dẫn. Sau đó khóa S ở vị trí a điều chỉnh R3 để sao cho cầu cân bằng. + = 2 1 3 a b R R R R R . Suy ra: + = 3 2 2 a b R R R R R
ĐO ĐIỆN TRỞ 105trí b, điều chỉnh đến trị R'3 sao cho cầu (vòng VARLEY) cân bằng. Chúng ta