Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Chương 5 - Ngô Quang Ước

CHƯƠNG V SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI 5.1. KHÁI NIỆM - Khi đặt U lên 2 đầu ĐM, vượt quá một giới hạn nào đó sẽ xảy ra phóng điện chọc thủng ĐM, khi đó ĐM bị mất hoàn toàn tính chất cách điện, Hiện tượng đó chính là sự phóng điện chọc thủng của ĐM hay là sự phá huỷ độ bền ĐM. -Phóng điện chọc thủng còn gọi là đánh thủng ĐM hay phóng điện xuyên qua ĐM. Trị số điện áp mà ở đó xảy ra đánh thủng ĐM được gọi là điện áp đánh thủng (Uđt) trị số tương ứng của cường độ điện trường là cường độ đánh thủng hay cường độ điện trường cách điện của ĐM (Eđt). Eđt = đt h = K. đm đt - Cường độ điện trường cách điện của ĐM “E” = Eđt chính là điện áp đánh thủng ĐM trên 1 mm chiều dày ĐM. Khi tính toán để chọn chiều dày ĐM của một thiết bị làm việc ở điện áp định mức nào đó (Uđm), cần tính đến hệ số an toàn K - Thực tế có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới E cách điện của ĐM: dạng điện trường, dạng điện áp, thời gian tác dụng của điện áp, điều kiện môi trường như áp suất, nhiệt độ, độ ẩm,.. 5.2.1. Yêu cầu chung đối với các chất khí cách điện - Phải là loại khí trơ, tức là không gây ra phản ứng hoá học với các chất cách điện khác trong cùng kết cấu cách điện hoặc với kim loại của thiết bị điện. - Có cường độ cách điện cao. Sử dụng cách chất khí có cường độ cách điện cao sẽ giảm được kích thước kết cấu cách điện và của thiết bị. - Nhiệt độ hoá lỏng thấp, để có thể sử dụng chúng ở trạng thái áp suất cao - Phải rẻ tiền, dễ tiềm kiếm và chế tạo. - Tản nhiệt tốt. Ngoài nhiệm vụ cách điện của chất khí còn có nhiệm vụ làm mát (trong máy điện) thì còn yêu cầu dẫn nhiệt tốt. 5.2. SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI KHÍ - Các chất khí chủ yếu là không khí thường được dùng làm chất cách điện của các thiết bị điện làm việc trong không khí và của đường dây tải điện trên không. - Vì vậy đặc tính cách điện của chất khí có ý nghĩa rất quan trọng trong kỹ thuật điện cao áp. Khi chúng mất khả năng cách điện sẽ gây nên hiện tượng ngắn mạch và dẫn đến các sự cố trong các thiết bị điện và hệ thống điện . - Trong nội bộ các điện môi rắn và lỏng cũng thường tồn tại các bọt khí, đó là các điểm cách điện suy yếu vì cách điện của các điện môi này bị hư hỏng thường bắt nguồn từ các quá trình phóng điện của bọt khí. - Vì vậy nghiên cứu quá trình phóng điện trong điện môi khí với mục đích khắc phục và loại trừ sự cố trong các thiết bị và hệ thống điện. 5.2.2. Các dạng ion hoá xảy ra trong chất khí - Quá trình ion hoá là quá trình biến một phân tử trung hoà thành ion dương và điện tử tự do. Năng lượng cần thiết để cung cấp cho phân tử trung hoà để phân tử đó bị ion hoá gọi là năng lượng ion hoá (Wi). - Ngược lại với quá trình ion hoá là quá trình kết hợp giữa các ion dương với điện tử hay ion âm để trở thành phần tử trung hoà. Năng lượng ion hoá phân tử của chất khí khác nhau thì cũng khác nhau, nó phụ thuộc vào năng lượng liên kết giữa hạt nhân và điện tử của phân tử các chất khí đó. Năng lượng dùng để ion hoá khi trước sẽ được trả theo công thức: lại dưới dạng bức xạ với độ dài sóng xác định h = W + ΔW - Nếu nếu năng lượng cung cấp cho phân tử trung hoà W < Wi thì chỉ làm kích thích dao động của điện tử trong phần tử, sau 1 thời gian rất ngắn chúng trở lại trạng thái ban đầu. và trả lại năng lượng dưới dạng bức xạ Quá trình ion hóa - + - - E - - - - - - - - + - - - - - -- - + + - -+ - - - + - - + - + + - + - - + - - + - - - + -- ... - tailieumienphi.vn