Tài liệu học phần Kỹ thuật cao áp nvdung Bai tap 1 HK1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CN 263
KỸ THUẬT CAO ÁP
Bài tập 1
Ngày giao: 09/10/2017

Ngày nộp: 16/10/2017

Câu 1
Cho cáp cao áp PP có cấu trúc mặt cắt dọc như hình 1. Phần cách điện của cáp bao gồm giấy
được xen kẻ bằng polypropylene (PP). Giấy cũng được tẩm dầu cách điện.

Hình 1. Sự phân bố của PP và giấy
Các thông số của giấy và PP như sau (Eg: độ bền cách điện):

Lớp cách điện có tổng chiều dày là 10 mm, lõi cáp có đường kính 18 mm. Cáp có điện áp làm
việc định mức là 150 kV (rms) tại tần số 50 Hz.
Phân bố điện trường trong hệ thống trụ đồng tâm được cho bởi công thức sau:

ry: bán kính ngoài của lớp cách điện
ri: bán kính trong của lớp cách điện
Điện dung trên 1 đơn vị độ dài của cáp là:

1


1.1 Cáp vận hành trong điều kiện AC. Bỏ qua độ dẫn điện σ của lớp cách điện. Hằng số điện môi
của lớp cách điện được tính theo công thức sau:

Chỉ số 1 và 2 đề cập đến giấy và PP.
a) Tính điện dung của cáp trên 1 mét chiều dày
b) Xác định điện trường cực đại và vị trí xuất hiện điện trường cực đại
c) Vẽ sự phân bố điện trường theo bán kính E(r)
1.2 Cáp vận hành trong điều kiện DC. Tổng độ dẫn điện σ của lớp cách điện được tính như sau:

a) Độ dẫn điện σ của lớp cách điện thông thường phụ thuộc vào nhiệt độ. σ thay đổi như thế

nào khi nhiệt độ tăng ?
b) Trong trạng thái DC ổn định, sự biến thiên của điện trường theo bán kính E(r) sẽ thay đổi như thế
nào khi
i)
Nhiệt độ không thay đổi?
ii)
Nhiệt độ cao nhất tại tâm của lõi cáp? (Cáp mang tải, dòng điện chạy trong lõi
cáp)
1.3 Để đơn giản, xem như lớp cách điện có dạng phẳng giữa hai bản cực phẳng song song (chiều dày 10
mm, hình 1)
a) Tính cường độ điện trường trong giấy và PP, khi điện áp định mức được đặt lên cáp?
b) Tính điện áp đánh thủng của cáp, được định nghĩa khi điện áp 50 Hz gây ra sự phóng điện
đánh thủng ở giấy hoặc PP? Sự phóng điện đánh thủng xảy ra đầu tiên ở giấy hay PP?
c) Giả sữ rằng hệ thống cách điện như mô tả ở trên được sử dụng ở điện áp DC ổn định. Tính
cường độ điện trường trong giấy và trong PP ở 250 kV DC (nhiệt độ là hằng số).

2


Câu 2
Cách điện của cáp HVDC được tạo thành từ nhiều lớp giấy tẩm dầu. Hệ thống cách điện của cáp

được xem như có cấu trúc phẳng như hình 2.

Hình 2. Cấu trúc phẳng - mô hình gần đúng của hệ thống cách điện của cáp
Điện áp DC 300 kV được đặt vào cáp trong một thời gian đủ dài để đạt đến trạng thái ổn định, vẽ sự phân
bố của điện thế φ(r) và cường độ điện trường E(r) trong trường hợp cáp không tải: xem như nhiệt độ là
hằng số (t=23oC) xuyên suốt chiều dày lớp cách điện

3