Bài giảng Cao áp và vật liệu điện

n
 -Th«ng thêng ngêi ta sö dông kh¸I niÖm U phãng ®iÖn 50%
 *Y nghÜa cña ®êng ®Æc tÝnh V/s NÕu Uphãng diÖn ë phÇn ®Çu sãng =>gi¸ trÞ tøc thêi
*§Ó x¸c ®Þnh U50% cÇn thùc hiÖn rÊt nhiÒu lÇn thÝ nghiÖm.§ßng ®Æc tÝnh V-s cã ý nghÜa gi¸ trÞ trong viÖc phèi hîp c¸ch ®iÖn gi÷a thiÕt bÞ cÇn b¶o vÖ vµ thiÕt bÞ b¶o vÖ 
 V V
 S S
 ®­îc kh«ng ®­îc
 Bµi 5.7. Phãng ®iÖn trong ®iÖn m«i ch©n kh«ng
-C¬ chÕ phãng ®iÖn trong ch©n kh«ng hoµn toµn kh¸c c¬ chÕ phãng ®iÖn trong c¸c ®iÖn m«i kh¸c
-Qóa tr×nh x¶y ra trªn c¸c ®iÖn cùc
1>C¸c qu¸ tr×nh gi¶i tho¸t ®iÖn tö trong ch©n kh«ng
a.C¬ chÕ ®èt nãng anod: C¸c e tho¸t ra ë catot b¾n ph¸ anot vµ g©y ra sù ph¸t triÓn côc bé nhiÖt ®é ë anod ®ång thêi gi¶i phãng c¸c khÝ vµ h¬i vµo trong ch©n kh«ng,c¸c e nµy g©y ion ho¸ nguyªn tö khÝ ë anod vµ sinh ra c¸c ion +
c¸c ion (+) nµy sÏ chuyÓn ®éng ®Õn catot vµ g©y ra 2 hiÖu øng:
+Lµm t¨ng ®iÖn tr­êng t¹o bëi ®iÖn tÝch kh«ng gian do sinh ra c¸c ®iÖn tö s¬ cÊp
+B¾n ph¸ anod ®Ó sinh ra c¸c e thø cÊp
Qóa tr×nh cø tiÕp diÔn cho ®Õn khi x¶y ra phãng ®iÖn 
b.C¬ chÕ tho¸t bëi ®iÖn tr­êng
-C¬ chÕ ®èt nãng anod
2>C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh trÞ sè ®iÖn ¸p Uct
a.Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 ®iÖn cùc
d<2mm,bÒ mÆt ®iÖn cùc s¹ch,U ph¸t triÓn ®Õn 1 gi¸ trÞ nµo ®ã th× x¶y ra qu¸ tr×nh tiÒn phãng ®iÖn
b.VËt liÖu lµm ®iÖn cùc
c¸c ®iÖn cùc lµm b»ng vËt liÖu kh¸c nhau cã Uct kh¸c nhau
c.¸p suÊt
-kho¶ng c¸ch nhá,nÕu gi¶m p th× kh«ng lµm thay ®æi Uct
-Kho¶ng c¸ch lín,nÕu p t¨ng th× Uctgi¶m ®Õn cùc tiÓu sau ®ã l¹i t¨ng
Ch­¬ng 6. §iÖn m«i láng
 Bµi 1.Giíi thiÖu ®iÖn m«i láng
-So víi chÊt khÝ : mËt ®é vËt chÊt lín nªn Uct cao 
-So víi chÊt r¾n: kh¶ n¨ng lÊp ®Çy mäi kho¶ng kh«ng cÇn ®­îc c¸ch ®iÖn nªn h¹n chÕ ®­îc sù ph¸t triÓn côc bé cña E
-Kh¶ n¨ng t¶n nhiÖt tèt lµm m¸t mba
 Bài 2. HiÖn t­îng dÉn ®iÖn cña ®iÖn m«i láng
1>ChÊt láng cùc tÝnh vµ kh«ng cùc tÝnh
+Cùc tÝnh: dÔ bÞ hoµ tan,nÕu cã lÉn t¹p chÊt sÏ cã ®iÖn dÉn cao
+Kh«ng cùc tÝnh: cã h»ng sè ®iÖn m«i thÊp
§iÖn m«i lµ:hexan,benzen,silicon...øng dông lµm c¸ch ®iÖn trong nghµnh kÜ thuËt ®iÖn
2>Qóa tr×nh ®iÖn dÉn ë b¶n th©n ®iÖn m«i
-Khi ®Æt trong E ,c¸c e trong ®iÖn m«i láng sÏ tham gia dÉn ®iÖn t¹o thµnh dßng dÉn
-C¸c e cã c¸c nguån gèc kh¸c nhau:c¸c ion t¹p chÊt tõ tr­íc ,sù ph©n li cña c¸c phÇn tö ®iÖn m«i vµ sù x©m nhËp ®iÖn tö tõ ®iÖn cùc
a.B¶n chÊt vµ nguån gèc cña c¸c ®iÖn tÝch tù do trong ®iÖn m«i láng
-Do ph©n ly
-§iÖn dÉn ®iÖn di
b.Quan hÖ mËt ®é dßng:J vµ E
 J
Bµi 6.3. qu¸ tr×nh phãng ®iÖn chäc thñng trong chÊt
láng
1>Lý thuyÕt phãng ®iÖn g©y bëi c¸c phÇn tö chÊt r¾n
c¸c phÇn tö chÊt r¾n trong ®iªn m«i chÞu t¸c dông bëi lôc F
 F=r3()gradE/(2)
NÕu th× F cã h­íng vÒ vïng Emax nªn c¸c phÇn tö chÊt r¾n sÏ di chuyÓn vÒ phÝa ®iÖn cùc n¬i cã Em¹nh Vµ t¹o nªn c¸c cÇu nèi gi÷a c¸c ®iÖn cùc g©y phãng ®iÖn chäc thñng
2>Nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh phãng ®iÖn b»ng ph­¬ng ph¸p quang häc streamer
+Giai ®o¹n ph¸t triÓn cña streamer cã d¹ng bôi víi tèc ®é kh«ng lín,chØ quan s¸t víi ®iÖn cùc mòi nhän cã b¸n kÝnh nhá vµ kho¶ng c¸ch giò¨ c¸c ®iÖn cùc bÐ
+Th­êng gÆp trong c¸ch ®iÖn ë Ucao,U1c
Bµi 6.4. HiÖn t­îng phãng ®iÖn chäc thñng trong
øng dông c«ng nghiÖp
C¸c kÕt qu¶ vÒ ®o Updct d­íi ¶nh h­ëng cña:
 +thêi gian t¸c dông cña U
 +Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc,kÝch th­íc ®iÖn cùc,Uch©t láng
 +¶nh h­ëng cña hµm l­îng t¹p chÊt
 +C¸c thµnh phÇn ho¸ häc cña chÊt láng
C¸c biÖn ph¸p ®Ó t¨ng ®é bÒn ®iÖn:
-Lo¹i bá t¹p chÊt
-c¶i thiÖn ®iÖn cùc
-Ulv
Ch­¬ng 7.Phãng ®iÖn trong vËt liÖu thÓ r¾n
Bµi 1.dÉn ®iÖn trong vËt liÖu c¸ch ®iÖn r¾n
1>Phãng ®iÖn men theo bÒ mÆt sau ®ã tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn ®­îc phôc håi,nÕu lµ polime th× c¸ch ®iÖn bÞ gi¶m
2>Phãng ®iÖn côc bé: ë c¸c lç trèng trong khi chÕ t¹o
a.C¬ chÕ phãng ®iÖn ®iÖn tö
-Do mËt ®é ph©n tö khÝ lín lµm x¸c suÊt x¶y ra ion ho¸ do va ch¹m gi¶m lµm E phãng ®iÖn ë trÞ sè cao
b.C¬ chÕ phãng ®iÖn nhiÖt
-c¸c vËt liÖu chÊt r¾n d­íi Engoµi dÉn ®iÖn vµ ph©n cùc g©y tæn hao ®iÖn m«i ë bªn trong vËt liÖu,x¸c ®Þnh qua c¸c hÖ sè tæn hao biÕn 1 phÇn E®iÖn to¶ ra m«i tr­êng xung quanh lµm vËt nãng lªn lµm tæn hao
a.Phãng ®iÖn c¬ ®iÖn
Khi cã t¸c dông c¬ kÐo lµm d¹n g©y ®iÖn tr­ßng cao ë khu vùc nµy lµm chªnh lÖch phãng ®iÖn x¶y ra ë khu vôc nµy
 Bµi 2.Phãng ®iÖn bÒ mÆt
-Trong m«i tr­êng khÝ, phãng ®iÖn x¶y ra men theo bÒ mÆt ngoµi cña ®iÖn m«i
 Up®<Uct 
*Gi¶i thÝch :
+Do E ph¸t triÓn t¹i mét sè ®iÓm thuéc bÒ mÆt
+Do chªnh lÖch h»ng sè ®iÖn m«i r¾n khÝ
*C¸c tr­êng hîp :
a.Do bÒ mÆt ®iÖn cùc kh«ng hoµn toµn ph¼ng lµm bÒ mÆt tån t¹i líp kh«ng khÝ,khi ®i tõ m«i tr­êng nµy sang m«i tr­êng kh¸c,kh«ng khÝ cã ®é bÒn ®iÖn kÐm sÏ lµ ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho phãng ®iÖn 
b.Do bÒ mÆt cña ®iÖn m«i cã Èm bôi lµm líp nµy ph©n bè kh«ng ®Òu,g©y phãng ®iÖn t¹i ®ã
*BiÖn ph¸p t¨ng Up®:
-ChiÒu dµi ®­êng rß ®iÖn t¨ng
-Gi¶m kh¶ n¨ng b¸m dÝnh(tr¸ng men)
-VÖ sinh,lau röa,kiÓm tra ®Þnh k×
 Bµi 3.Phãng ®iÖn côc bé
-X¶y ra ë c¸c bäc khÝ tói khÝ ë trong vËt liÖu cÊch ®iÖn r¾n lµm vËt liÖu mÊt ®i tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn hoµn toµn vµ cã nguy c¬ gi¶m c¸ch ®iÖn 
+Do cÊu t¹o
 d 
 bªn trong chÊt r¾n c¸ch ®iÖn cã bät khÝ sÏ lµm cÇu nèi cho sù phãng ®iÖn sím h¬n
 Ch­¬ng 8. TÝnh chÊt c¬ lý ho¸ cña vËt liÖu 
 c¸ch ®iÖn
 Bµi 1. C¸c tÝnh chÊt nhiÖt cña vËt liÖu c¸ch 
 ®iÖn
1>§é dÉn nhiÖt
-§Æc tr­ng b»ng nhiÖt dÉn
-¶nh h­ëng lín ®Õn sù ph¸t nãng cña phÇn dÉn ®iÖn vµ tõ trong thiÕt bÞ
2>TÝnh chÞu nãng vµ ®é bÒn nhiÖt
-§Æc tr­ng bëi ®é bÒn chÞu nãng(kh¶ n¨ng lµm viÖc l©u dµi d­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é cao mµ kh«ng thay ®æi tÝnh chÊt)
-§é bÒn nhiÖt:Kh¶ n¨ng lµm viÖc l©u dµi cho phÐp d­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é mµ kh«ng thay ®æi tÝnh chÊt
 Bµi 2.TÝnh hót Èm thÊm Èm
+N­íc lµ ®iªn m«i cùc tÝnh
+§é thÊm n­íc=> tiªu chÈun vÒ ®é thÊm n­íc
1>Sù ng­ng tô h¬i trªn bÒ mÆt ®iªn m«i
-do kh¶ n¨ng b¸m dÝnh cña vËt liÖu lµm c¸c h¹t n­íc trªn bÒ mÆt cÊch ®iÖn
 Bµi 3.TÝnh chÊt c¬ häc
1.§é bÒn khi uèn,kÐo,nÐn
2.tÝnh gißn.Kh¶ n¨ng vËt liÖu chÞu ®­îc t¶i c¬ häc ®éng
3.§é cøng
4.§é nhít
Ch­¬ng 9. VËt liÖu c¸ch ®iÖn thÓ khÝ
 Bµi 1.giíi thiÖu c¸ch ®iÖn thÓ khÝ
I>giíi thiÖu
-®iÒu kiÖn ®Ó ®iªn m«i khÝ lµ vËt liÖu c¸ch ®iÖn:®é bÒn ®iÖn,tÝnh chÊt lý ho¸,gi¸ thµnh vµ ¶nh h­ëng sinh th¸i,kh¶ n¨ng dËp hå quang
-Do mËt ®é ph©n tö khÝ bÐ nªn h»ng sè ®iÖn m«i nhá nhÊt trong c¸c ®iÖn m«i 
-®é bÒn ®iÖn bÐ h¬n vËt liÖu c¸ch ®iÖn thÓ r¾n
 Bµi 2.C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n
1>H»ng sè ®iÖn m«i 
-HÇu hÕt c¸c chÊt khÝ cã =1
-lµ chÊt trung tÝnh
 n=p/KT
 mËt ®é ph©n tö phô thuéc nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt
2>®iÖn dÉn vµ tæn hao ®iÖn m«i
-trong E yÕu th× ®iÖn dÉn bÐ
 J=E
-®iÖn dÉn trong E m¹nh t¨ng rÊt nhanh do hiÖn t­îng ion ho¸ va ch¹m
-Tæn hao ®iÖn m«i trong c¸c chÊt khÝ bÐ h¬n nhiÒu vµ chØ x¸c ®Þnh bëi ®iÖn dÉn
3>§é bÒn ®iÖn phô thuéc
-§é ®ång nhÊt E
-tr¹ng th¸i bÎn chÊt bÒ mÆt ®iÖn cùc
-Quuy tr×nh thêi gian t¸c dông cña U
-®iÒu kiÖn m«i tr­êng:P,t0,®ä Èm
 Bµi 3.LÜnh vùc sö dông
*Kh«ng khÝ 
-s¶n xuÊt,biÕn ®æi truyÒn t¶i vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng b»ng c¸c thiÕt bÞu ®iÖn n»m trong m«i tr­êng kh«ng khÝ
*SF6
-§é bÒn ®iÖn kh¶ n¨ng dËp hå quang lín h¬n kh«ng khÝ
-sö dông trong m¸y c¾t cao ¸p
*C¸p ®iÖn dïng kh«ng khÝ ,SF6
-Cã tæn hao,®iÖn dung nhá,t¶n nhiÖt lµm m¸t tèt h¬n
-SF6 cã tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn tèt h¬n nh­ng gi¸ thµnh cao,chiÕm 10% gi¸ thiÕt bÞ,nã cã tÝnh chÊt xÊu ®Õn tÇng «z«n
*hydro
-Dé bÒn ®iÖn thÊp nh­ng nhiÖt dÉn cao nªn lµm m¸tv tèt
*nit¬
dïng trong mba
 Ch­¬ng 10. C¸ch ®iÖn thÓ láng
 Bµi 1.Giíi thiÖu
sö dông trong mba,tô ®iÖn,c¸p ®iÖn lùc,m¸y c¸t cao ¸p
a.Vai trß
-Ng©m tÈm c¸c lo¹i vËt liÖu c¸ch ®iÖn thÓ r¾n lµm t¨ng ®é bÒn,tr¸nh phãng ®iÖn côc bé
-L­îng dÇu tõ Ýt ®Õn nhiÒu
-T¶n nhiÖt vµ dËp hå quang
*NÕu dÇu nhít qu¸ th× kh¶ n¨ng lµm m¸t gi¶m
 Bµi 2.TÝnh chÊt c¸ch ®iÖn
1>§iÖn dÉn vµ tæn hao ®iÖn m«i
 =1012:1017m
 Bµi 3.DÇu má c¸h ®iÖn
DÇu má t¹o bëi ch­ng cÊt,cã c¸c lo¹i nh­ x¨ng dÇu nhên...lµ lo¹i ®iªn m«i láng cã c­êng ®é c¸ch ®iÖn cao vµ gi¸ thµnh thÊp nhÊt trong c¸c chÊt láng c¸ch ®iÖn.Do ®ã ®­îc sö dông réng r·i trong vËt liÖu c¸ch ®iÖn
1>DÇu m¸y biÕn ¸p
-TÈm c¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn sîi,xèp,lÊp ®Çy c¸c kho¶ng trèng giò¨ c¸c cuén d©y,vµ cuén d©y víi m¸y biÕn ¸p,c¶i thiÖn t¶n nhiÖt
-DËp t¾t hå quang trong c¸c m¸y c¾t dÇu
*§iÓm chíp nh¸y:lµ nhiÖt ®é t¹i ®ã dÇu sÏ bèc ch¸y
Ch­¬ng 11.C¸ch ®iÖn thÓ r¾n
 Bµi 1. Ph©n lo¹i vËt liÖu c¸ch ®iÖn thÓ r¾n
-VËt liÖu v« c¬:Gèm,mica,sø,th¹ch anh.thuû tinh
-VËt liÖu h÷u c¬:cao su,polime
1>Mica vµ c¸c s¶n phÈm cña mica
-Lµ kho¸ng s¶n tån t¹i trong tù nhiªn,nã lµ hçn hîp cña c¸c tinh thÓ silicat,nh«m vµ kali
-cÊu tróc tÊm
-®é bÒn ®iÖn phô thuéc ph­¬ng cña E
2>Thuû tinh kÜ thuËt ®iÖn
-Lµ vËt liÖu cÊu t¹o v« c¬ tõ c¸c tinh thÓ th¹ch anh
-thuû tinh tô ®iÖn ®­îc dïng lµm ®iªn m«i trongc¸c tô ®iÖn
-®é bÒn c¬ cao,kh«ng bÞ ¨n mßn chÞu t¸c dông cña m«i tr­ßng
-sîi thuû tinh ®­îc sö dông lµm c¸ch ®iÖn trong c¸c cuén d©y
-chÞu nhiÖt ®ä cao,kh«ng hót Èm
3>Gèm c¸h ®iÖn sø c¸hc ®iÖn
-Lmµ tõ c¸c vËt liÖu v« c¬ ®Æc biÖt lµ siliccat 
-Trén thµnh hçn hîp vµ xö lý t¹o h×nh trong ®iÒu kiÖn kh« hoÆc Èm
 Bµi 2.VËt liÖu c¸ch ®iÖn cao ph©n tö polime h÷u c¬
1>VËt liÖu nhiÖt dÎo
-cã tÝnh chÊt dÎo khi bÞ nung nãng vµ r¾n l¹i khi lµm l¹nh
a.Polime(PE)
CÊu tróc ®èi xøng,nªn lµ ph©n tö trung tÝnh
®­îc sö dông trong s¶n xuÊt d©y dÉn vµ c¸p tõ nh÷ng n¨m 30
-PE ë d¹ng th« cïng víi d©y dÉn ®Ó t¹o thµnh c¸ch ®iÖn cho c¸p
b.PVC
-®iÒu chÕ b»ng ph¶n øng trïng hîp
-cÊu tróc kh«ng ®ãi xøngmlµ ph©n tö cùc tÝnh
-ë pcao,liªn kÕt C-Cl lµm PVC cã m«men l­ìng cùc lín t¹o nªn liªn kÕt Vanderwall
Bµi 3.VËt liÖu c¸ch ®iÖn gèc xenlul«
*Nguyªn liÖu cã nguån gèc lµ sîi thùc vËt
1>Gç
-rÎ ,®é bÒn cao
-Ph¶i gia c«ng ®Î t¨ng ®é bÒn chèng mèi mät
-lµm cét,xµ ®iÖn
-nh­îc ®iÓm:tÝnh hót Èm cao,tÝnh c¸ch ®iÖn kh«ng cao
2>GiÊy tô ®iÖn
-cã tÝnh n¨ng tèt nhÊt,chiÒu dµy nhá,®é bÒn ®iÖn t¨ng th× ®é dµy c¸ch ®iÖn cµng máng
Ch­¬ng12. VËt liÖu tõ
 Bµi 1.Kh¸i niÖm
1>tÝnh chÊt tõ cña nguyªn tö
-hiÖu øng tõ:
+hiÖu øng tõ do e chuyÓn ®éng
-hiÖu øng tõ spin