PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA PHÒNG NGỪA CHO CÁCH ĐIỆN pdf

Chỉång 15
PHỈÅNG PHẠP KIÃØM TRA PHNG NGỈÌA
CHO CẠCH ÂIÃÛN
I Khại niãûm chung:
Âãø âm bo an ton cho cạch âiãûn trong thåìi gian lm viãûc, gim tháúp nhỉỵng kh nàng cọ
thãø gáy nãn sỉû cäú, phi tiãún hnh kiãøm tra phng ngỉìa cạch âiãûn trỉåïc khi âỉa vo váûn
hnh cng nhỉ âënh kç trong thåìi gian váûn hnh. Tuy nhiãn, kãút qu kiãøm tra cn phủ
thüc vo phỉång phạp, dủng củ
Cạc phỉång phạp âỉåüc sỉí dủng âãø kiãøm tra phng ngỉìa cạch âiãûn:
Thỉí nghiãûm bàòng âiãûn ạp tàng cao, cọ kh nàng phạ hu cạch âiãûn khuút táût.
Thỉí nghiãûm åí âiãûn ạp lm viãûc hồûc âiãûn ạp tàng cao nhỉng xạc sút xun thng cạch
âiãûn bẹ: âo tgδ, âàûc tênh phọng âiãûn củc bäü åí âiãûn ạp xáúp xè âiãûn ạp xáúp xè âiãûn ạp lm
viãûc
Cạc phỉång phạp thỉí nghiãûm khäng hỉ hng: âo tgd, âo âiãûn tråí r, hãû säú háúp thủ, âo cạc
âàûc tênh âiãûn dung åí âiãûn ạp tháúp v cạc phỉång phạp kiãøm tra khäng âiãûn
II Quạ trçnh phán cỉûc trong âiãûn mäi nhiãưu låïp v biãûn phạp kiãøm tra dỉû phng
cạch âiãûn:
2.1 Quạ trçnh phán cỉûc trong âiãûn mäi nhiãưu låïp
Xẹt mäüt kãút cáúu cạch âiãûn gäưm 2 låïp âiãûn mäi cọ cng âiãûn têch S, bãư dy d
1
, d
2
, âiãûn dáùn
sút γ
1
, γ
2
, v hàòng säú âiãûn mäi ε
1
, ε
2

1
1
1
d
S.
C
ε
=
;
2
2
2
d
S.
C
ε
=
;
2
2
2
1
1
1
d
S.
g;
d

S.
g
γ
=
γ
=


Khi cho tạc dủng lãn âiãûn mäi mäüt âiãûn ạp 1 chiãưu thç tải thåìi âiãøm ban âáưu, phán bäú âiãûn
ạp trãn cạc låïp theo âiãûn dung nhỉ sau:

21
2
1
CC
C
.U)0(U
+
=
;
21
1
2
CC
C
.U)0(U
+
=

Cn âiãûn têch trãn cạc âiãûn dung l nhỉ nhau:

21
21
21
CC
C.C
.U)0(q)0(q
+
==

Âiãûn têch ban âáưu ny gáy nãn xung dng âiãûn dung ban âáưu khạ låïn. Sau âọ cạc âiãûn
têch ny s phọng qua cạc âiãûn dáùn g
1
; g
2
tảo nãn dng âiãûn dáùn trong cạc låïp. Do g
1
khạc
g
2
nãn trãn màût ranh giåïi cọ cạc âiãûn têch tỉû do gi l phán cỉûc kãút cáúu.
Gi thiãút låïp 1 bë áøm nàûng g
1
>>g
2
, C
1
coi nhỉ bë ngàõn mảch båỵi g
1
, âiãûn têch trãn C

1
s
phọng v tiãu thủ dáưn hãút trãn g
1
, do âọ âiãûn ạp trãn C
1
gim

dáưn theo thåìi gian.

τ−
+
=
/t
21
2
1
e.
CC
C
.U)t(U

Trong khi õoù C
2
nhỏỷn

thóm õióỷn tờch cuớa nguọửn vaỡ õióỷn aùp trón noù seợ tng lón theo thồỡi
gian:
)e.
CC

C
1(U)t(U
/t
21
2
2

+
=

Vồùi
1
21
21
21
g
CC
gg
CC +

+
+
=

Quaù trỗnh quaù õọỹ kóỳt thuùc thỗ õióỷn aùp trón C
1
seợ bũng khọng vaỡ C
2
nhỏỷn hoaỡn toaỡn õióỷn aùp
nguọửn.

Lổồỹng õióỷn tờch C
2
õổồỹc naỷp thóm ( lổồỹng õióỷn tờch bở hỏỳp thuỷ):

+

+
==
/t
21
2
2
21
2
222ht
e.U.
CC
C
)
CC
C
1(U.C)0(q)t(q)t(q

Sổỷ dởch chuyóứn caùc õióỷn tờch hỏỳp thuỷ taỷo ra trong maỷch mọỹt thaỡnh phỏửn doỡng õióỷn hỏỳp
thuỷ:

+
=
+
==

/t
1
2
21
2
/t
21
2
2
ht
ht
e.U.g.)
CC
C
(e.
U
.
CC
C
dt
)t(dq
)t(i

Nhổ vỏỷy khi cho taùc duỷng lón caùch õióỷn khọng õọửng nhỏỳt mọỹt õióỷn aùp mọỹt chióửu, thỗ trong
maỷch seợ suỏỳt hióỷn 3 thaỡnh phỏửn doỡng õióỷn: doỡng chuyóứn dởch, doỡng hỏỳp thuỷ vaỡ doỡng dióỷn
roỡ (i
roỡ
=U.
21
21

gg
g.g
+
).
Tuyỡ thuọỹc trở sọỳ doỡng õióỷn chaỷy qua caùch õióỷn vaỡ tọỳc õọỹ bióỳn thión maỡ ta coù thóứ phaớn aùnh
õổồỹc tỗnh traỷng caùch õióỷn.
2.2 Phổồng phaùp kióứm tra dổỷ phoỡng caùch õióỷn:
2.2.1 Phổồng phaùp õo õióỷn aùp phaớn họửi:











- oùng K
1
vaỡo caùch õióỷn cỏửn thổớ nghióỷm trong thồỡi gian õuớ lỏu õóứ quaù trỗnh quaù õọỹ
trong cuọỹn dỏy chỏỳm dổùt vaỡ C
2
naỷp õóỳn õióỷn aùp U. ióỷn tờch trón C2 laỡ: q = C
2
.U
- Sau õoù cừt K
1
vaỡ õoùng K

2
rọửi mồớ ngay. Sau khi K
2
mồớ, theo doợi sổỷ thay õọứi õióỷn
aùp qua Voltmet V.
V

++
C
2
U
K
1
K
2

++
C
1
g
1
-
+
Khi âọng K
2
âiãûn têch láûp tỉïc phán bäú cho c C
1
, trãn C
1
v C

2
tỉïc thåìi cọ âiãûn ạp
bàòng nhau U’ = U.
21
2
CC
C
+
nhỉng ngỉåüc chiãưu nhau. Khi k
2
måí, ban âáưu V oltmẹt cọ
trë säú bàòng khäng. Âiãûn têch trãn C
1
phọng qua g
1
nãn U
1
gim dáưn trong khi âọ U
2
háưu
nhỉ khäng âäøi. Kãút qu l Voltmet chè trë säú âiãûn ạp tàng dáưn våïi hàòng säú thåìi gian
1
1
1
g
C
=τ

Khi quạ trçnh phọng âiãûn ca C
1

qua g
1
kãút thục thç voltmet chè trë säú U’









Khi låïp cạh âiãûn thỉï 2 bë áøm nàûng thç nọ khäng khä tuût âäúi do âọ trë säú cỉûc âải
khäng hon ton bàòng U’, v âiãûn ạp trãn C
2
cng gim dáưn nhỉng våïi hàòng säú thåìi
gian
2
2
2
g
C
=τ
låïn hån
1
1
1
g
C
=τ

Âỉåìng cong phn häưi cọ thãø rụt ra nhỉỵng kãút lûn: Låïp áøm cng låïn thç g
1
(C
2
) cng
tàng, do âọ trë säú âiãûn ạp phn häưi cng cao v täúc âäü tàng ca nọ cng nhanh.
2.2.3 Phỉång phạp âo âiãûn tråí cạch âiãûn v hãû säú háúp thủ:
Âãø phán têch hiãûn tỉåüng trong cạch âiãûn khäng âäưng nháút ( do bn thán kãút cáúu hồûc
do khuút táût) dng så âäư sau:










Trong âọ: C
hh
=
21
21
CC
C.C
+
, R
r

=R
1
+ R
2
t
U
v
-
U
U
’
τ
2

τ
1

i
U
R
r
r
C
∆
C
h
h
ì
i
n

I
ht
i
r
)CC.()RR(
)C.RC.R(
C
21
2
21
2
2211
++
−
=∆

2
2211
2
212121
)C.RC.R(
)CC).(RR.(R.R
r
−
++
=

Khi âàût âiãûn ạp 1 chiãưu lãn cạch âiãûn, s xút hiãûn 3 thnh pháưn dng âiãûn: dng chuøn
dëch, dng háúp thủ v dng r. I= i
cd

+ i
ht
+ i
r
. Dng âiãûn täøng ny gim dáưn theo thåìi
gian v âảt âãún trë säú äøn âënh bàòng dng r. Nãúu b qua thnh pháưn dng chuøn dëch thç
i= i
r
+i
ht
=
τ−
+
/t
r
e.
r
U
R
U

Tỉång ỉïng âiãûn tråí cạch âiãûn:
τ−
+
=
/t
r
r
e.
r

R
1
R
i
U
v âảt âãún trë säú äøn âënh bàòng R
r

Khi cạch âiãûn bë áøm nàûng thç R
r
gim mảnh, quạ trçnh phán cỉûc kãút cáúu kãút thục nhanh,
do hàòng säú thåìi gian T gim, âiãûn tråí nhanh chọng âảt trë säú äøn âënh.
Phỉång phạp âo âiãûn tråí qui âënh chè láúy trë säú âo âỉåüc sau 60s. Phỉång phạp ny chè cọ
hiãûu qu khi khuút táût trong cạch âiãûn(áøm) hồûc trãn bãư màût cạch âiãûn lan räüng tỉì cỉûc
ny sang cỉûc kia, khi âọ âiãûn tråí måïi gim âạng kãø. Cn khi khuút táût cọ tênh củc bäü thç
phỉång phạp trãn kẹm hiãûu qu.
Âo hãû säú háúp thủ:
Hãû säú háúp thủ âỉåüc xạc âënh bàòng t säú giỉỵa R âo âỉåüc sau 15s v 60s. Do âọ

)s15(R
)s60(
R
k
ht
=
Nãúu cạch âiãûn áøm thç k
ht
gáưn bàòng 1, cn cạch âiãûn khä, täút thç k
ht
> 1

Ỉu âiãøm ca phỉång phạp âo hãû säú háúp
thủ: cọ thãø xạc âënh c tçnh trảng áøm bäü
pháûn, êt phủ thüc vo kêch thỉåïc cạch
âiãûn v nhiãût âäü khi âo, do âọ hiãûu qu
tin cáûy hån âo âiãûn tråí cạch âiãûn.
Phỉång phạp âo täøn hao âiãûn mäüi tgδ:
Âo gọc täøn hao l âãø xạc âënh hãû säú suy
thoại ca cạch âiãûn. Sỉû gi hoạ, sỉû tháúm
áøm, sỉû xút hiãûn nhiãưu bc khê trong
cạch âiãûnâãưu dáùn âãún tàng cao tgδ.
~
U
R
r
r
C
∆
C
h
h
ì
i
n
I
ht
i
r

+

++
+

+=
+=

+

+
+=
222
hh
222
22
bahh
C.r.1
C
Cj
C.r.1
C.r.
R
1
.Ui
jiiC.j
C.j
1
r
1
R
1
Ui

Trong õoù thaỡnh phỏửn taùc duỷng haỷy qua õióỷn mọi:
C.rvồùi
).(1
.

.C U
C.r.1
C.r.
R
1
.Ui
2222
22
a
=
+










+

+=


Coỡn thaỡnh phỏửn doỡng dung:
2
hh
2

hhb
).(1
1
.CCCvồùiC U
).(1
1
.CC Ui
+
+==








+
+=



2
o
o
2
hh
2
hh
2

b
a
).(
C
C
1
C
C
tg
C]).(1.[C
C
).(1
1
.CC.
).(1
.
.C.
i
i
tg
+

=
++

=








+
+
+


==




Vồùi C
o
laỡ õióỷn dung ồớ õióỷn aùp 1 chióửu, C
o
=C
hh
+ C

C laỡ õióỷn dung cuớa caùch õióỷn ồớ tỏửn sọỳ cao

=

vaỡ

C =C
hh

Bióứu thổùc trón cho thỏỳy tyớ sọỳ


vaỡ
C
C
o
, caớ

vaỡ
C
C
o
õóửu khọng phuỷ thuọỹc vaỡo kờch
thổồùc vỗ vỏỷy tg
laỡ mọỹt chố tióu õaùnh giaù phỏứm chỏỳt vaỡ tỗnh traỷng cuớa caùch õióỷn maỡ khọng
phuỷ thuọỹc vaỡo kờch thổồùc cuớa noù

Nhổ vỏỷy dổỷa vaỡo tg
õóứ phaùt hióỷn khaớ nng suy giaớm caùch õióỷn cuớa thióỳt bở. Tuy nhión
õọỳi vồùi nhổợng cồ cỏỳu caùch õióỷn coù õióỷn dung lồùn chố coù thóứ phaùt hióỷn caùc khuyóỳt tỏỷt chờm
phỏửn lồùn thóứ tờch õaùng kóứ cuớa caùch õióỷn nhổng khọng thóứ phaùt hióỷn mọỹt caùch chờnh xaùc
caùc khuyóỳt tỏỷt tỏỷp trung.
2.3 Phổồng phaùp õo tg vaỡ õo õióỷn dung C
2.3.1 Phổồng phaùp õo tg
theo õióỷn aùp
Phổồng phaùp naỡy õóứ phaùt hióỷn khuyóỳt tỏỷt daỷng boỹc khờ trong kóỳt cỏỳu.
Nóỳu caùch õióỷn tọỳt thỗ trong phaỷm vi õióỷn aùp tổỡ (0,5 -> 1,5)U
lv
thỗ tgd khọng thay õọứi. Nóỳu
caùch õióỷn coù chổùa boỹc khờ thỗ khi U>U
i
thỗ tgd seợ tng nhanh












2.3.2 Phổồng phaùp õo õióỷn dung
nhióỷt õọỹ vaỡ tỏửn sọỳ khọng õọứi, õióỷn dung cuớa kóỳt cỏỳu caùch õióỷn chố thay õọứi khi tỗnh
traỷng cuớa vỏỷt lióỷu thay õọứi. Do vỏỷy, dổỷa vaỡo õióỷn dung õóứ õaùnh giaù caùch õióỷn

Khi tỏửn sọỳ thay õọứi tổỡ 0 õóỳn
thỗ õióỷn dung thay õọứi tổỡ C
o
õóỳn

C
Nóỳu caùch õióỷn tọỳt, khọ raùo thỗ ngay ồớ tỏửn sọỳ thỏỳp, õióỷn dung cuợng khaùc

C . Nhổ vỏỷy theo
tyớ sọỳ õióỷn dung õo õổồỹc ồớ 2 tỏửn sọỳ khaùc nhau ta coù thóứ phaùn õoaùn õổồỹc tỗnh traỷng ỏứm hay
hổ hoớng cuỷc bọỹ cuớa caùch õióỷn.
III Phoùng õióỷn cuỷc bọỹ vaỡ phổồng phaùp kióứm tra:
3.1 C s lý thuyt v hin tng phúng in cc b trong cỏch in.
- Phúng in cc b trong cỏc thit b in cao ỏp xut hin trong cỏc bc khớ hay
trong cỏc in mụi lng gia cỏc lp cỏch in rn. Cỏc bc khớ cú th xut hin
trong quỏ trỡnh ch to (do s co ngút ca nha ỳc, s tip xỳc khụng tt gia
in cc v b
mt in mụi, do tm cha tt cỏch in nhiu lp), trong quỏ trỡnh
vn hnh (do s rn nt hoc phõn lp cỏch in, s phõn hy in mụi kốm theo
thi khớ )
- Cỏc bc khớ l nhng ch yu trong cỏch in cao ỏp vỡ nú cú bn in thp,
trong khi ú cng in trng trong bc khớ cao hn trong phn cỏch in cũn
li. Do nhng nguyờn nhõn ny nờn khi
t in ỏp lờn cỏch in thỡ phúng in
cc b xut hin trc tiờn trong nhng bc khớ ny.
3.1.1 Qui lut phỏt trin ca phúng in cc b:
- in ỏp xoay chiu: S thay th cho trờn hỡnh v
U
i

U
tg



Trong đó: C
b
: Điện dung của bọc khí
C
n
: Điện dung phần cách điện nối tiếp bọc khí
C
t
: Điện dung của phần cách điện còn lại
Sự phóng điện của khe hở K mô phỏng sự xuyên thủng bọc khí, điện trở R đặc
trưng cho điện trở khe phóng điện trong bọc khí.
+ Thời điểm t = 0: cho tác dụng lên cách điện một điện áp xoay chiều u =
U
m
.sinωt, trước khi xuất hiện PĐCB, điện áp trên bọc khí biến thiên theo quy luật
U
b
= U
mb
.sinωt, trong đó
bn
n
mmb
CC
C

UU
+
= .

+ Thời điểm t
1
: điện áp U
b
đạt trị số U
ct
và khe hở K bị xuyên thủng, tức là xuất
hiện PĐCB đầu tiên trong bọc khí. Khi xảy ra phóng điện do C
n
nhỏ và
R
C
n
>>
ω
.
1
nên điện áp U
b
giảm nhanh đến trị số điện áp tắt U
t
≠ 0 (vì hằng số thời
gian R.C
n
bé nên có thể xem là tức thời) khi đó PĐCB ở bọc khí tắt, lượng sụt áp
trên điện dung C

b
khi PĐCB xảy ra tức thời là:
tctb
UUU
−
=
∆

Sau thời điểm t
1
điện áp trên C
b
lại tăng với quan hệ U
b
= U
mb
.sinωt - ∆U
b

+ Tại thời điểm t
2
điện áp U
b
lại đạt trị số U
ct
và PĐCB xảy ra lần thứ 2. Sau khi
phóng điện lần 2 tắt thì điện áp trên C
b
lại tăng theo quy luật U
b

= U
mb
.sinωt -
2∆U
b
quá trình diễn ra tiếp theo tương tự.
+ Tại thời điểm t
4
tương ứng với U
b
= U
mb
, PĐCB tạm ngưng; điện áp U
b
trên
bọc khí giãm dần rồi thay đổi cực tính, ở thời điểm t
5
lại tiếp tục chuỗi phóng điện
mới






u
C
t
C
b

C
n
R
K
U
b





Số lần PĐCB trong nữa chu kỳ của điện áp tác dụng n
T/2
không phụ thuộc
vào tần số và đối với trường hợp bọc khí đối xứng sẽ bằng:

)1(
22
22
2/
η
η
−
−
=
−
−
=
∆
−

=
ct
ctmb
tct
tmb
b
tmb
T
U
UU
UU
UU
U
UU
n

Với :
ct
t
U
U
=
η

Số lần phóng điện cục bộ trong một đơn vị thời gian sẽ là:
)1(
.4.4 2
2/
η
η

−
−
=
−
−
==
ct
ctmb
tct
tmb
T
U
UU
f
UU
UU
ffnn

Nhân tử số và mẫu số vế phải với
n
nb
C
CC
+
và biến đổi ta có:
)1(
.4
η
η
−

−
=
CB
CB
U
UU
fn

t
b
U∆

b
U∆

b
U∆

b
U∆

b
U∆

b
U∆

2U
mb
t

1
t
2
t
3
U
ct
U
t
-U
t
-U
ct
0

U
b
U
b
=U
m
sin
ω
t
u
trong đó
n
nbmb
C
CCU

U
+
=
2
: trị số hiệu dụng của điện áp đặt lên cách điện

n
nbct
CB
C
CCU
U
+
=
2
: trị số hiệu dụng của điện áp trên cách điện khi trong bọc
khí xuất hiện PĐCB.
Điện áp U
CB được
goi là điện áp xuất hiện phóng điện cục bộ
Số lần phóng điện nhỏ nhất trong một dơn vị thời gian: n
min
= 4f khi U = U
CB
. Số
lần phóng điện tăng nhảy vọt theo 4f mỗi khi điện áp lên một lượng
)1(
η
−
CB

U .
như vậy quan hệ n theo điện áp tác dụng lên cách điện có dạng từng cấp.
3.1.2 Phóng điện cục bộ ở điện áp một chiều: Sơ đồ thay thế cho trên hình


Ta xét với trường hợp đặc biệt khi C
b
.R
b
= C
n
.R
n
có nghĩa là sự phân bố điện áp
theo điện dung C
b
và C
n
trùng với sự phân bố điện áp theo điện trở R
b
và R
n
.
+ Tại thời điểm t = 0 tác động lên cách điện một điện áp U
0
thì điện áp tác dụng
lên bọc khí
nb
b
b

RR
R
UU
+
=
0
hằng số thời gian của mạch thường bé, nên điện áp
trên bọc khí thực tế tăng tức thời đến U
ct
và gây nên PĐCB lần thứ nhất nếu U
b
≥
U
ct
. Sau khi PĐCB điện áp U
b
giảm đến giá trị U
t
và PĐCB tắt. Sau khi PĐCB tắt
điện áp trên C
b
do sự có mặt của điện trở rò bắt đầu tăng:
Tt
t
nb
b
nb
b
b
eU

RR
R
U
RR
R
UU
/
00
.
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
−
+
=

Trong đó:
()
nb
nb
nb
CC

RR
RR
T
+
+
=
+ Tại thời điểm t
1
điện áp trên C
b
đạt đến trị số U
ct
và xuất hiện PĐCB lần thứ
hai. Quá trình tiếp theo sẽ lặp lại tương tự, trong đó khoảng thời gian giữa hai lần
phóng điện cục bộ bằng:
CB
CB
ct
nb
b
t
nb
b
UU
UU
T
U
RR
R
U

U
RR
R
U
Tt
−
−
=
−
+
−
+
=∆
0
0
0
0
ln.ln.
η

u
C
t
R
b
R
n
R
K
C

b
C
n

Với
b
nb
ctCB
R
RR
UU
+
=
là điện áp tác dụng lên cách điện khi trong bọc khí xuất hiện
PĐCB.
Vì T = C
n
.R
n
= ε
0
.ε.ρ
v
trong đó ε và ρ
v
– tương ứng là hệ số điện môi và điện trở
suất khối của cách điện, nên số lần phóng điện trong một đơn vị thời gian trong
bọc khí ở điện áp một chiều bằng:

PDCb

PD
v
UU
UU
t
n
−
−
=
∆
=
0
CB0
0
ln
11
η
ρεε

+ Số lần phóng điện cục bộ trong một đơn vị thời gian và tương ứng hiệu ứng phá
hủy cách điện do nó gây nên sẽ nhỏ hơn hàng trăm lần so với điện áp xoay
chiều.Do đó trong những điều kiện giống nhau, cường độ điện trường làm việc của
cách điện ở điện áp một chièu cho phép cao hơn và bề dày cách đi
ện nhỏ hơn so
với điện áp xoay chiều
3.1.3 Mức độ mãnh liệt của PĐCB:
- Năng lượng tiêu hao mỗi lần PĐCB trong bọc khí được xác định là hiệu năng
lượng tích lũy trong điện dung C
b
tại các thời điểm trước phóng điện và sau khi tắt

của nó, tức là bằng:
()
2
1
.
22
.
2
.
W
22
CB
η
+
∆=
+
−=−=
ct
tct
tctb
tbctb
UQ
UU
UUC
UCUC

Trong đó: ∆Q = C
b
(U
ct

- U
t
) - lượng điện tích bị trung hòa ở điện dung C
b
trong
thời gian PĐCB.
- Công suất trung bình của PĐCB trong một bọc khí bằng:
P
CB
= W
CB
.n = nUQ
ct
.
2
1
.
η
+
∆
Với n - Số lần phóng điện cục bộ
- Năng lượng W
CB
và công suất P
CB
là những đặc tính quan trọng quyết định hiệu
ứng phá hủy và tốc độ già cỗi của cách điện.Tuy nhiên trị số của chúng rất bé, rất
khó cho quá trình đo đạc vì vậy ta dùng các đại lượng khác tỉ lệ với chúng và đẽ
đo đạc để đặc trưng cho mức độ mãnh liệt của PĐCB
+ Phương pháp đo phổ biến nhất là dựa vào sự xuất hiện quá trình quá độ trong

cách đ
iện và trong mạch ngoài khi xảy ra sự trung hòa nhanh chóng lượng điện
tích ∆Q. Khi đó trên cách điện xảy ra sự giãm đột ngột điện áp một lượng ∆U
x
.
bn
n
x
x
CC
C
C
QU
+
∆−=∆
1

Trong đó: C
x
- điện dung của toàn bộ cách điện
Lượng sụt áp đột ngột ∆U
x
tương ứng với một lượng biến thiên điện tích biểu kiến
trên C
x
bằng:
bn
n
xx
CC

C
QUCq
+
∆=∆=

Thay ∆Q và ∆U vào sẽ có:
3.1.4 Tác dụng phá hoại cách điện của PĐCB
- Làm cho nhiệt độ cục bộ ở vách bọc khí tăng cao đột ngột có thể lên đến hàng tră
độ C
- Các bọc khí bị PĐCB xuất hiện các chất có hoạt tính hóa học mạnh như khí
ozon, oxyd azốt có tác dụng phân hủy nhiều loại điện môi.
- Khi phóng điện cục bộ lặp lại nhiều lần, bề mặt bọc khí bị khoét sâu d
ần và sau
đó phóng điện tập trung vào chỗ bị khoét sâu cục bộ này kéo dài ra và phân nhánh,
nó làm cho độ bền điện của cách điện càng giảm.
3.2 Các phương pháp xác định đặc tính PĐCB trong cơ cấu cách điện
- Để xác định đặc tính PĐCB người ta thường dùng phương pháp điện (dựa vào áp
và dòng trong quá trình quá độ), phương pháp phát hiện PĐCB theo quan hệ tgδ =
f(U). Các phương pháp khác, dựa trên sự ghi nhận các tín hiệu âm, ánh sáng và
điện t
ừ phát ra khi xuất hiện PĐCB, ít được dùng.
- Các sơ đồ nguyên lý để đo đặc tính PĐCB bằng các phương pháp điện cho ở trên
hình
Mỗi sơ đồ gồm một mạch vòng cao áp tạo nên bởi cách điện thử nghiệm C
x
, máy
biến áp thử nghiệm và điện dung liên kết C
0
, một mạch đo tạo nên bởi tổng trở Z
d

,
bộ lọc Ф, bộ khuếch đại và các thiết bị đo (dao động ký, đồng hồ đếm xung và volt
kế). Cả ba sơ đồ đều giống nhau về nguyên lý tác dụng, chỉ khác nhau ở điểm nối
đất của mạch vòng C
x
, C
0
, Z
d
. Tuỳ thuộc vào yêu cầu khác nhau mà người ta chọn
sơ đồ cho phù hợp
- Ở đầu vào của thiết bị đo lường thường xuất hiện:
+ Các xung điện áp từ quá trình quá độ trong mạch cao áp gây ra bởi mỗi PĐCB
+ Điện áp giáng trên tổng trở đo Z
d
do dòng điện dung chạy qua C
x
hoặc C
0
dưới
tác dụng của điện áp thử nghiệm
+ Điện áp nhiễu và âm nhiễu từ nguồn khác nhau.
- Biên độ và dạng xung của PĐCB ở đầu và phần đo lường được xác định trên cơ
sở phân tích quá trình quá độ trong mạch cao áp.
* Ta khảo sát trường hợp khi Z
d
= R
d
và bỏ qua điện cảm của mạch sơ cấp: Trong
trường hợp này ở đầu vào phần đo lường xuất hiện điện áp không chu kỳ:

Tt
dvdv
eUtU
/
0
.)(
−
=
Với T = R
d
.C
td
là hằng số thời gian của mạch sơ cấp

x
x
kstd
CC
CC
CC
+
+=
0
0
là điện dung tương đương của mạch
Biên độ xung U
dv0
được xác định bởi biểu thức:
00
0

.
1
1
C
CC
CC
q
C
C
C
C
UU
xks
ksx
ks
x
ks
xdv
++
=
++
∆=

Như vậy biên độ của xung điện áp tỉ lệ với điện tích biểu kiến q của phóng điện
cục bộ do đó việc đo q được thay bằng đo điện áp đầu vào.
- Trong quá trình thử nghiệm có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của kết
quả đo vì vậy cần phải chọn các thiết bị một cách phù hợp để kết quả thử nghiệm
là chính xác nhất.
+ 90% năng lượng của xung điện áp này nằm trong dãy tần từ 0 đến ω = 2π/T do
đó để ứng dụng hữu hiệu năng lượng xung này vào quá trình đo lường thù bộ

khuếch đại phải có giải thông từ 0 đến f = 1/T, do khi tăng dải thông của bộ
khuếch đại thì sẽ làm điện áp âm nhiễu sẽ tăng nhanh hơn trị số cực đại của tín
hiệu có ích ở đàu ra của khuếch đại.
+ Để cho xác suất xếp chồng lên nhau của các xung PĐCB bé thì hằng số thời gian
T thường bằng 1 – 5 µs do đó dải thông của khuếch phải là 200 – 10000kHz
+ Để cho nh
ững nhiễu bên ngoài không trộn lẫn vào các tín hiệu đo, phải dùng
những lưới lọc trong mạch cung cấp của toàn bộ thiết bị, phải chắn nhiễu.
+ Thử nghiệm cũng bị cản trở nếu điện áp thử nghiệm được tạo nên vượt quá vài
trăm volt. Điện áp này sẽ gây quá tải cho khuếch đại và làm cho khuếch đại không
làm việc bình thường vì vậy cần phải mắc bộ
lọc trước khuếch đại để không cho
tần số thấp xâm nhập.
- Ưu điểm chủ yếu của thiết bị dải rộng là ở chổ mỗi PĐCB tương ứng với một
xung điện áp ngắn. Vì vậy có thể đo khá chính xác với dao động ký và thiết bị đếm
xung, số lần phóng điện trong một đơn vị thời gian và trị số c
ực đại của nó.Nhược
điểm là mức nhiễu cao do dải thông của khuếch đại rộng
* Khảo sát trường hợp khi Z
d
= L
d
: Trong trường hợp này quá trình quá độ trong
mạch sơ cấp có tính chất dao động, còn ở đầu vào của phần đo xuất hiện xung điện
áp:
U
dv
(t) = U
dv0

.e
-at
.cosωt
Trong đó: U
dv0
- trị số cực đại của xung

tdd
CL
1
0
=
ω

a = R/2L
d
với R là điện trở tác dụng của mạch cao áp
Trong trường hợp này phần chủ yếu năng lượng tập trung trong một dải tần tương
đối hẹp gần tần số ω
0
. Để dùng 90% năng lượng xung này ta chỉ cần dải thông của
bộ khuếch đại bằng: ∆f = ω
0
.(1 ± 1/2Q)
Trong đó: Q - hệ số phẩm chất của mạch cao áp (có giá trị từ 30 - 50)
=> ∆f =20 - 50 kHz tức là hẹp hơn khi Z
d
= R
d
+ Để khuếch đại xung trong trường hợp này, dùng khuếch đại cộng hưởng với tần

số điều chỉnh f
0
và dải thông tương ứng. Do đó thiết bị thiết bị với điện cảm đầu
vào gọi là thiết bị cộng hưởng hoặc thiết bị dải hẹp
+ Hệ số khuếch đại k và đặc tính của bộ lọc cũng được xác định như đối với thiết
bị dải rộng.
+ Ưu điểm của thiết bị dải h
ẹp là loại trừ được nhiễu thường trực bên ngoài.
Nhược điểm là xung có dạng dao động và khi mật độ PĐCB kế tục nhau cao theo
thời gian, chúng có thể chồng lên nhau khi đó việc xác định chính xác điện tích
biểu kiến của chúng sẽ khó khăn.
+ Thiết bị với điện cảm đầu vào không thích hợp cho việc đo mức độ mãnh liệt
của PĐCB mà chỉ thích hợp để phát hiện PĐCB hoặc để đo điện áp ở đó xuất hiện
PĐCB. Khi cần thiết, độ mãnh liệt của PĐCBđược xác định theo điện áp trung
bình hoặc hiệu dụng của toàn bộ xung ở đầu vào phần đ
o.
* Các phương pháp trên được ứng dụng khi thử nghiệm các kết cấu cách điện có
điện cảm bản thân bé hoặc không dài lắm.Việc đo đặc tính PĐCB trong cách điện
của máy biến áp cao áp hoặc những đoạn cáp dài cũng cơ sở trên cùng nguyên lý
nhưng ta phải sử dụng thêm một số biện pháp đặc biệt để hạn chế nhiều xung điện
áp lệch nhau về
thời gian đến các thiết bị đo mỗi khi PĐCB.