Bài giảng HIGH VOLTAGE - Chương 3 Phóng điện theo bề mặt điện môi rắn - Kỹ thuật điện cao áp

BÀI GIẢNG
CHƯƠNG 03
PHÓNG

PHÓNG ĐIỆN
MEN THEO BỀ
MẶT
ĐIỆN MÔI RẮN


I. KHÁI NIỆM
VỀ

PHÓ
NG
ĐIỆN
MẶT

Trong thực tế vận
hành,
cách
điện
thường được dùng
phối hợp giữa các
loại cách điện: rắn,
lỏng và khí.
Đặc biệt là giữa
khí và rắn: cách
điện
đường
dây

1). Khảo sát một ví dụ sau
đây:


2). Khảo sát điện môi trong điện
trường


II. PHÓNG ĐIỆN MẶT TRONG
TRƯỜNG ĐỒNG NHẤT

1). Giá trị điện áp phóng điện:
Up< (1,5 – 2) Up-kk


II. PHÓNG ĐIỆN MẶT TRONG
TRƯỜNG ĐỒNG NHẤT
2). Nguyên nhân làm điện áp Up
giảm
a). Chổ tiếp xúc giữa điện cực và
điện môi hóa ngay tại các
không tốt:
@Phát sinh ion

bọt khí
@Các điện tích tràn ra ngoài bề

mặt
@Làm biến dạng trường ngoài
@Giảm điện áp phóng điện .


Phân bố điện áp trên bề mặt điện
môi

b). Các yếu tố khác

@Tính hút ẩm của vật liệu:


Ví dụ: Thủy tinh, sứ có tính hút
ẩm mạnh hơn Paraphin


@Độ ẩm của môi trường


@Theo thời gian tác dụng của
điện áp


III. PHÓNG ĐIỆN MẶT TRONG
TRƯỜNG KHÔNG ĐỒNG
NHẤT

Khảo sát 2 trường hợp sau :
1). Khi thành phần tiếp tuyến lớn :

a). Trong thực tế, dạng trường
nầy xuất hiện ở trên các cách
điện, các loại sứ dạng đở.

b). Cơ chế phóng ra tương tự
điện:
Cơ chế phóng điện xẩy
như trong trường đồng nhất (men
theo bề mặt) , nhưng có vài điểm
khác biệt:
@ Do trường không đồng nhất nên
điện áp phóng điện giảm thấp
nhiều .


@ Do trường không đồng nhất nên
ảnh hưởng làm biến dạng điện trường
của các điện tích tràn ra bề mặt là
không đáng kể.

Điện áp phóng điện trong trường
không đồng nhất có thành phấn tiếp
tuyến lớn


c). Biện pháp nâng cao điện áp phóng
@Tăng chiều điện.
dài phóng điện mặt:

bằng cách làm thêm các diềm, các
lá ..
@Cải thiện phân bố điện trường:
Thực hiện điện cực ngầm


2). Khi thành phần pháp tuyến
lớn:

a). Trong thực tế, dạng trường
nầy xuất hiện ở trên các cách
điện, các loại sứ dạng xuyên .


b). Cơ chế phóng điện:
@ Mặc dầu,
*LƯU Ý:
theo phương
pháp tuyến có
điện trường lớn
hơn, nhưng khó
phóng điện theo
phương nầy vì
là trường đặt
vào vùng cách
điện rắn.


@ Khi điện áp
*DIỄN BIẾN

đang còn bé,
xuất hiện các
đốm lửa nhỏ,
mờ ở đai kim
loại
@ Khi điện áp
tăng dần lên thì
các đốm sáng
kéo dài ra thành
các vệt sáng


*DIỄN BIẾN

@ Khi điện áp đạt
đến một giá trị
nào đó, các vệt
sáng sẽ tăng
nhanh và dài đến
@ Kéo sáng hơn
điện cực đối điện.
Phóng điện tia lửa
xuất hiện. Kết
thúc quá trình
phóng điện mặt .


*GIẢI THÍCH
@ Ở đai kim loại,
Điện trường lớn

nhất, do đó phóng
điện vầng quang
xẫy ra ở đây
@ Khi tăng điện
áp, phóng điện
vầng quang mạnh
lên, quầng vầng
quang mở rộng .


@ Ở đầu quầng
vầng quang và
thanh dẫn hình
thành tụ C. Tụ
nầy khá lớn nên
dòng khép mạch
qua nó khá cao
@ Khi tăng điện
áp lên giá trị nào
đó, dòng điện nầy
tạo nhiệt đủ để
gây ion hóa


@ Mật độ điện
tích trong dòng
plasma tăng cao.
Trường đầu dòng
tăng cao. Ion hóa
càng mảnh liệt

hơn
@ Giai đoạn nầy
được gọi là phóng
điện rò hay trượt .


@ Quá trình
phóng điện kết
thúc khi dòng nối
liền giữ hai điện
cực.


c). Điện áp phóng điện:
Điện áp phóng điện trong trường hợp
nầy có thể tính theo công thức gần
đúng của Topler:

1.36
−4
U = 0, 44 × 10 , kV
C0
Co là suất điện dung maët (F/cm2)