Chuong IV chat cach dien 2017 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vự...
Chương IV: Vật liệu cách điện Tính chất phân loại vật liệu cách điện Vật liệu cách điện khí Vật liệu cách điện rắn Vật liệu cách điện lỏng TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức I Tính chất phân loại vật liệu cách điện 1) Tính chất cơ, lý, hóa điện mơi (đọc tài liệu) a) Độ bền nhiệt (oC) Định nghĩa: khả vật liệu cách điện chịu đựng không bị hư hỏng thời gian ngắn lâu dài tác động nhiệt độ cao thay đổi đột ngột nhiệt độ Độ bền nhiệt điện môi vô cơ: điểm bắt đầu biến đổi tính chất điện (ví dụ: tanδ tăng rõ rệt hay điện trở suất giảm) Độ bền nhiệt điện môi hữu cơ: điểm bắt đầu biến dạng học kéo uốn theo độ lún sâu kim loại áp lực nung nóng điện mơi Độ bền nhiệt điện môi lỏng: xác định nhiệt độ chớp cháy nhiệt độ chất lỏng mà nung nóng đến nhiệt độ đó, hỗn hợp điện mơi lỏng khơng khí bốc cháy đưa lửa lại gần TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức Theo tiêu chuẩn IEC, vật liệu cách điện phân theo cấp độ chịu nhiệt Vật liệu hữu Vật liệu composite Vật liệu vô Ký hiệu cấp chịu nhiệt Nhiệt độ làm việc lớn cho phép (oC) Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180 C >180 TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức b) Độ dẫn nhiệt (W/m.K) Đặc trưng cho khả tải nhiệt vật liệu cách điện Độ dẫn nhiệt lớn (nhiệt lượng tỏa hiệu ứng Joule, tổn hao lõi thép, tổn hao điện môi): Nhiệt lượng dễ dàng truyền qua vật liệu cách điện Độ dẫn nhiệt thấp: nhiệt lượng tỏa tổn hao khó truyền qua vật liệu cách điện → nhiệt → phóng điện đánh thủng cách điện nhiệt l Công suất truyền nhiệt ∆T P=k A (W ) ∆l Với k: độ dẫn nhiệt TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức 2) Tính chất điện vật liệu cách điện Độ bền điện (kV/mm): khả chịu đựng cường độ điện trường lớn vật liệu mà khơng bị phóng điện đánh thủng Tổn hao điện môi Hằng số điện môi Điện trở suất khối TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức 3) Phân loại vật liệu cách điện Theo trạng thái vật chất: khí, lỏng rắn (thơng dụng) Theo chất hóa học: vật liệu cách điện hữu vô Kết hợp hữu vô → vật liệu composite TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức II Vật liệu cách điện khí Vật liệu cách điện khí phổ biến dễ tìm thấy khơng khí Ứng dụng khơng khí: - Cách điện chủ yếu đường dây truyền tải không - Cách điện thiết bị điện làm việc khơng khí - Phối hợp với chất cách điện rắn lỏng * Chú ý: nhiên xuất bọt khí cách điện rắn làm phát sinh phóng điện cục → phá hủy cách điện từ từ Một số chất khí khác sử dụng làm chất cách điện như: N2, CO2, SF6… - SF6 (khí điện âm) dùng phổ biến máy cắt trung cao (GIS) - SF6 khí nhà kính khó phân hủy → xu hướng thay chân khơng TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức Các chất khí khác có đặc tính vật lý khác Rẻ tiền, dễ kiếm Đặc tính Tỷ trọng Nhiệt dẫn suất Hệ số tỏa nhiệt từ vật rắn sang khí Độ bền điện Khả chống cháy chống oxy hóa cao Khả làm mát, giảm ma sát cao Độ bền điện cao Khơng khí 1 N2 CO2 H2 SF6 0,97 1,08 1,52 0,64 0,07 6,69 5,2 1,03 1,13 1,61 1 0,9 0,6 2,5 TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức Độ bền điện chất khí tăng theo áp suất TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức III Vật liệu cách điện rắn 1) Giới thiệu Vật liệu cách điện rắn dùng làm cách điện thiết bị điện như: cáp điện lực, máy phát điện, máy biến áp đo lường Khi kết hợp với cách điện lỏng khí, vật liệu cách điện rắn dùng để: - Làm vật liệu kết cấu đường dây truyền tải không, máy biến áp điện lực máy cắt - Vỏ cách điện chứa chất lỏng khí - Màn chắn cách điện chất lỏng khí TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức j) Đặc tính hóa học Khả chống oxi hóa o Nếu dầu bị Oxi hóa → tạo cặn bao phủ cuộn dây, lõi thép, vỏ máy, khe dẫn dầu → ngăn cản chuyển động dầu đối lưu → giảm hiệu suất truyền nhiệt → gây nhiệt → tăng q trình tạo cặn axít → thúc đẩy q trình lão hóa dầu cách điện rắn → gây phóng điện → MBA bị hư sớm o Yêu cầu: khả chống oxi hóa cao Tác hại axít hữu o Gây ăn mòn tăng thối hóa cách điện rắn Tác hại lưu huỳnh axít sulphuric o Ăn mòn cuộn dây lõi thép Tác hại nước o Do hấp thụ nước dầu đặc biệt giấy cách điện ⇒ Giảm độ bền điện dầu giảm tuối thọ độ bền điện cấu trúc từ cellulose TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức Nồng độ Aromatic tối ưu ∼ 5-10% TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức k) Đặc tính điện Độ bền điện (khả chịu giá trị cường độ điện trường lớn mà khơng bị phóng điện, kV/mm) - Thơng số đặc trưng cho chức cách điện dầu Hệ số tổn hao điện môi điện trở suất - Hai thông số đặc trưng cho chức điện môi dầu (tanδ ≤ 0,05 25o C, ρ ≥ 106 Ωm) TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức Hệ thống điện cực dùng để đo điện áp phóng điện theo tiêu chuẩn ASTM D1816 TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức Tiêu chuẩn độ bền điện dầu máy biến áp Điện áp làm việc (kV) Điện áp phóng điện khe hở 2,5 mm Dầu Dầu vận hành ≤6 ≥ 25 ≥ 20 35 ≥ 30 ≥ 25 110 220 ≥ 40 ≥ 35 ≥ 330 ≥ 50 ≥ 45 Điện áp làm việc cao yêu cầu độ bền điện dầu lớn TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức l) Chất phụ gia Chất chống oxi hóa: cải thiện khả chống oxi hóa dầu (ví dụ: Butyl phenol) Chất hạ nhiệt độ đơng đặc: o Ngăn cản hình thành sáp nhiệt độ thấp sáp hình thành ngăn cản chuyển động dầu TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức m) Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình lão hóa dầu Nhiệt độ (điểm q nhiệt) Oxy Phóng điện cục Acid Dầu cũ Tăng q trình oxy hóa Tạo cặn, acid, dầu có màu sậm Dầu TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức n) Nhược điểm dầu máy biến áp Nguồn dầu thơ ngày cạn kiệt Khơng phân hủy hồn tồn, thời gian phân hủy dài Khơng thân thiện mơi trường Dễ cháy Yêu cầu phát triển loại dầu cách điện khác TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức 3) Các loại dầu cách điện khác Dầu Silicone (chống cháy nổ) Ester tổng hợp (thân thiện môi trường) Ester tự nhiên (thân thiện môi trường) TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức a) Dầu silicone Dầu tổng hợp Tên hóa học: Polydimethylsiloxane Khả chống oxi hóa tốt Độ bền điện cao Khơng độc Khó cháy, nhiệt độ chớp cháy cao Giá thành cao Độ phân hủy thấp Tính bơi trơn Ứng dụng MBA phân phối vị trí cần an tồn cháy nổ Dung lượng: 250 kVA ÷ MVA (11 kV36 kV) TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức b) Ester tổng hợp Hợp chất có nguồn gốc từ thực vật Độ độc thấp Nhiệt độ chớp cháy cao (310oC) Đặc tính bơi trơn tốt Phân hủy hồn tồn Giá thành cao Tên thương mại: Midel 7131 Ứng dụng MBA phân phối nội ô cao ốc R1, R2, R3: nhóm chức hữu TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay cơng bố rộng rãi hình thức c) Ester tự nhiên Nguồn gốc từ dầu trích ly từ hạt thực vật (hạt cải, hạt hướng dương ) Hồn tồn khơng độc Nhiệt độ chớp cháy cao (330oC) Độ ổn định hóa học cao Hoàn toàn phân hủy Giá thành thấp so với ester tổng hợp R, R’, R”: nhóm chức hữu Độ nhớt cao dầu máy biến áp Háo nước Độ ổn định chống oxi hóa thấp Tên thương mại: Envirotemp FR3, BIOTEMP Áp dụng cho MBA cấp trung TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Không phép chép hay công bố rộng rãi hình thức TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức Máy biến áp dùng dầu BIOTEMP sản xuất nhà máy ABB Hà Nội TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi hình thức ... ethylene propylene diene monomer Đặc tính cách điện tốt Khơng dính nước Dẻo Trọng lượng riêng thấp nước Khả kháng corona (kháng ozone) Ứng dụng: cáp điện lực, cách điện không Diene Ethylene Propylene... Trùng hợp từ loại monomer gọi copolymer → tính chất polymer phụ thuộc vào monomer xếp monomer Butadiene Styrene TS Nguyễn Văn Dũng 8/3/2015 Tài liệu có quyền Khơng phép chép hay công bố rộng rãi