CHƯƠNG III.PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM DẦU CÁCH ĐIỆN

CHƯƠNG III.PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM DẦU CÁCH ĐIỆN

Điều 1.Phương pháp thí nghiệm điện áp phóng điện

Thiết bị đo bao gồm các bộ phận sau:

- Bộ điều chỉnh điện áp

- Máy biến áp tăng áp.

- Bộ ngắt mạch tự động (thời gian cắt dưới 10ms, dòng điện cắt 10mA đến 25mA).

a. Cốc thí nghiệm

Dung tích cốc thí nghiệm phải trong phạm vi 350ml đến 600ml.

Cốc thí nghiệm phải được chế tạo từ vật liệu cách điện, trơ về hóa học và bền đối với chất lỏng cách điện cũng như các dung môi dùng để làm sạch.

Cốc thí nghiệm loại có nắp hoặc không có nắp và được chế tạo sao cho có thể dễ dàng tháo các điện cực với mục đích làm sạch và bảo dưỡng chúng, đảm bảo điều kiện tốt cho phép thử.

Hình dáng và kích thước của cốc thí nghiệm:

Hình 6: Cốc thí nghiệm có nắp gắn điện cực dạng cầu đường kính 12,5 ÷ 13mm.

- Các điện cực phải được chế tạo từ đồng thau hoặc thép không gỉ. Điện cực phải được mài bóng. Đường trục của hệ thống các điện cực phải nằm ngang và được đặt trong cốc thí nghiệm thấp hơn bề mặt chất lỏng đang thí nghiệm ít nhất là 40mm. Không phần nào của điện cực được cách thành cốc thí nghiệm hoặc thanh khuấy dưới 12mm.

Khoảng cách giữa các điện cực được xác định và kiểm tra nhờ một chiếc que cữ chuẩn với độ dày 2,5±0,05mm.

- Khuấy từ: Thanh khuấy dài 20 ÷ 25mm, đường kính 5 ÷ 10mm.

- Kết cấu của thanh khuấy phải đảm bảo dễ làm sạch, khi khuấy không được tạo bọt khí. Có thể lựa chọn khuấy hoặc không khuấy.

16.2. Chuẩn bị điện cực

- Điên cực trước khi thí nghiệm cần phải rửa sạch bằng dung môi phù hợp theo quy định kỹ thuật nếu không có quy định thì dung môi được lựa chọn bằng thực nghiệm.

- Mức độ sạch của điện cực được quan sát bằng mắt. Nếu có vết bẩn cần phải rửa lại. Sau khi rửa bằng dung môi, điện cực được rửa cẩn thận bằng nước cất sôi và sấy 1giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 90 ÷ 100^oC (gắn với cốc sứ). Nếu điện cực gắn liền với cốc thí nghiệm làm bằng nhựa cách điện, nhiệt độ sấy không quá 70^oC, tránh làm biến dạng cốc. Tốt nhất nên sấy bằng cách thổi gió nóng, nhiệt độ sấy không quá 70^oC.

- Không được sờ tay vào bề mặt của điện cực.

- Mẫu dầu cách điện dùng cho một lần thí nghiệm khoảng 350 ÷ 600ml. Trước khi thí nghiệm mẫu dầu cần đựng trong bình kín, để ổn định đến nhiệt độ trong phòng (nhiệt độ dầu không được chênh lệch với nhiệt độ không khí trong phòng quá 5^oC).

- Nhiệt độ của mẫu dầu khi thí nghiệm nằm trong khoảng 15^oC đến 35^oC.

- Ngay trước khi nạp dầu vào cốc thí nghiệm, chai đựng mẫu thí nghiệm phải được đóng nắp kín và đảo ngược vài lần để phân bố đều các chất bẩn sao cho không tạo bọt khí.

- Tiến hành rót dầu vào cốc thí nghiệm để xúc rửa 2÷3 lần bằng chính dầu cần thí nghiệm, tráng rửa các điện cực. Sau đó từ từ rót dầu vào cốc thí nghiệm sao cho không tạo bọt khí.

- Đo và ghi lại nhiệt độ của mẫu dầu thí nghiệm.

- Đặt cốc thí nghiệm đã nạp mẫu dầu vào thiết bị đo, bật máy khuấy nếu có sử dụng.

- Tiến hành nâng điện áp thí nghiệm lần đầu sau 5 phút.

- Khi thí nghiệm tốc độ nâng điện áp phải đều đặn và đạt 2 ± 0,2kV/giây cho tới khi sự phóng điện xảy ra.

- Điện áp chọc thủng là điện áp lớn nhất đạt được ở thời điểm mạch tự động ngắt mạch (khi phóng hồ quang) hoặc cắt bằng tay (nhìn thấy hồ quang và nghe thấy phóng điện).

- Tiến hành thí nghiệm tiếp theo 5 lần điện áp chọc thủng đối với một mẫu dầu, mỗi lần cách nhau 2 phút. Kiểm tra xem có bọt khí tạo ra giữa khe hở của điện cực không. Nếu sử dụng khuấy, thì chúng phải hoạt động liên tục trong suốt quá trình thí nghiệm.

- Ghi lại giá trị điện áp chọc thủng của mỗi lần thí nghiệm.

16.5. Tính toán

- Giá trị điện áp chọc thủng được chấp nhận là giá trị trung bình của 6 lần thí nghiệm, được tính như sau:

Trong đó:

U_i: giá trị của điện áp chọc thủng lần thí nghiệm thứ i, kV

- Độ lệch chuẩn của các giá trị điện áp chọc thủng được tính theo công thức:

(2)

n : số lần thí nghiệm

- Đánh giá độ tin cậy của kết quả thí nghiệm:

• 
  Hệ số dao động là tỷ số giữa độ lệch chuẩn và giá trị trung bình của điện áp chọc thủng được tính theo công thức:
  

• 
  Nếu hệ số dao động lớn hơn 0,20 thì trong trường hợp này cần phải tiến hành thí nghiệm bổ sung thêm một lần nữa với việc nạp cốc thí nghiệm bằng chất lỏng lấy từ cùng một chai mẫu đã thí nghiệm (sau khi đã trộn đều chất lỏng trong chai như tiến hành trước đây), thực hiện thêm 6 lần xác định điện áp chọc thủng và tính toán theo các công thức (1) đến (3) với n=12.
  

• 
  Nếu hệ số dao động vẫn lớn hơn 0,20 mẫu thí nghiệm được coi là không đạt yêu cầu. Cần lấy lại mẫu để thí nghiệm.
  

Điều 2.Phương pháp thí nghiệm tang góc tổn thất điện môi (tgδ), hằng số điện môi và điện trở cách điện của chất lỏng cách điện

- Sử dụng cùng một cốc thí nghiệm để thí nghiệm hằng số điện môi, tang góc tổn thất điện môi (tgδ) và điện trở cách điện của chất lỏng cách điện.

- Cốc thí nghiệm phù hợp cho mục đích thí nghiệm này đạt các yêu cầu sau:

• 
  Cấu tạo của cốc thí nghiệm sao cho dễ dàng tháo, lắp không làm thay đổi điện dung của cốc thí nghiệm khi không chứa dầu, cho phép đo và điều chỉnh ổn định nhiệt độ theo yêu cầu với sai số theo yêu cầu. Muốn vậy, cốc thí nghiệm có thể đặt trong bồn ổn nhiệt hoặc được trang bị bộ gia nhiệt điện bên trong.
  
• 
  Vật liệu chọn để chế tạo cốc thí nghiệm không xốp và có khả năng chịu nhiệt, không bị ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ.
  
• 
  Bề mặt của các điện cực đảm bảo đủ độ nhẵn để dễ dàng làm sạch khi tiếp xúc với chất lỏng cần thí nghiệm. Điện cực không được phản ứng hóa học với chất lỏng thí nghiệm. Điện cực được chế tạo từ thép không gỉ đáp ứng yêu cầu này. Điện cực chế tạo từ nhôm không phù hợp khi xúc rửa bằng dung môi kiềm tính.
  
• 
  Vật liệu cách điện cứng dùng để làm giá đỡ điện cực phải có trị số tg nhỏ và điện trở cao. Chúng không hấp thụ chất lỏng làm sạch, chất lỏng thí nghiệm. Vật liệu thường dùng cho mục đích này là sứ thạch anh.
  
• 
  Khoảng cách giữa bề mặt chất lỏng thí nghiệm và vật liệu cách điện cứng, giữa điện cực bảo vệ và các điện cực đo phải đủ lớn chịu được điện áp thí nghiệm.
  
• 
  Cốc thí nghiệm đáp ứng các yêu cầu trên đều phù hợp cho phép thí nghiệm. Điện áp thí nghiệm đối với chất lỏng cách điện có độ nhớt thấp có thể nâng tới 2000V.
  
• 
  Tang góc tổn thất điện môi của cốc thí nghiệm khô-sạch phải nhỏ hơn 10^-6 ở 50Hz.
  
• 
  Để giảm tối đa ảnh hưởng của chất bẩn bám trên bề mặt điện cực, nên sử dụng tỷ số nhỏ giữa diện tích bề mặt điện cực với thể tích chất lỏng (ví dụ:K< 5cm^-1).
  
• 
  Loại cốc thí nghiệm 3 cực
  
• 
  Loại cốc thí nghiệm 2 cực
  

Hình 7: Cốc thí nghiệm 3 cực dùng thí nghiệm chất lỏng 1: Điện cực trong 5: Vòng đệm Silica 2: Điện cực ngoài 6: Vòng đệm Silica 3: Vòng bảo vệ 7: Giới hạn mức tối thiểu chất lỏng 4: Tay cầm

- Điện cực sau khi vệ sinh và sấy khô, không được sờ tay lên bề mặt. Chú ý không được để nhiễm bẩn do ngưng hơi hoặc bám bụi.

- Để hạn chế ảnh hưởng khi làm sạch điện cực tới thí nghiệm tiếp theo cần xúc rửa cốc thí nghiệm bằng chất lỏng thí nghiệm. Chất lỏng có độ nhớt cao cần có thời gian dài hơn để ổn định.

b. Nạp cốc thí nghiệm

- Xúc rửa cốc thí nghiệm 3 lần bằng mẫu dầu thí nghiệm. Trong trường hợp cần tháo điện cực trong ra chú ý nơi để, đảm bảo không bị bám bụi bẩm và làm xước bề mặt.

- Nạp dầu để thí nghiệm chú ý tránh tạo bọt khí. Gia nhiệt cốc thí nghiệm đến nhiệt độ yêu cầu. Thời gian đạt được nhiệt độ yêu cầu phụ thuộc vào phương pháp gia nhiệt, đa phần mất khoảng 10 đến 30 phút. Tiến hành thí nghiệm khi nhiệt độ yêu cầu ổn định 10 phút với dao động ± 1^oC.

- Chú ý tránh nhiễm bẩm từ mẫu này sang mẫu khác.

- Chú ý tới ảnh hưởng của hơi hoặc khí tới chất lượng mẫu thí nghiệm.

c. Nhiệt độ thí nghiệm

- Phương pháp này phù hợp cho thí nghiệm chất lỏng cách điện với khoảng nhiệt độ rộng. Nhiệt độ đo có thể ổn định tới ±0,25^oC.

- Điện áp thí nghiệm: Đặt điện áp xoay chiều (AC) vào cốc thí nghiệm trong khoảng từ 0,03kV/mm đến 1kV/mm, điện áp phải ổn định. Tần số nguồn điện trong khoảng 40Hz đến 62Hz.

- Tiến hành đo:

• 
  Khi cốc thí nghiệm không được tự động gia nhiệt, khi nhiệt độ ổn định 10 phút với dao động ±1^oC đưa điện áp thí nghiệm vào để đo.
  
• 
  Tiến hành xả và nạp lại để đo lần 2 (tiến hành như lần 1).
  
• 
  Chênh lệch giữa hai lần đo không quá 25% giá trị lớn hơn cộng với 0,0001
  
• 
  Nếu chênh lệch giữa hai lần đo lớn hơn giá trị trên tiến hành đo lần thứ 3. Chênh lệch của hai giá trị đo gần nhau phải thoả mãn yêu cầu trên, kết quả mới được chấp nhận.
  

- Đo điện dung của cốc thí nghiệm sạch, lúc đầu với không khí khô như là chất điện môi và sau đó nạp chất lỏng cần thí nghiệm với hằng số điện môi biết trước ε_n, tính hằng số điện cực C_e và điện dung hiệu chỉnh C_g theo công thức sau:

Trong đó:

C_n: điện dung của cốc thí nghiệm với chất điện môi biết trước hằng số điện môi ε_n

C_a: điện dung của cốc thí nghiệm với không khí khô như là chất điện môi

- Đo điện dung C_x của cốc thí nghiệm được nạp chất lỏng thí nghiệm với hằng số điện môi

- Lặp lại thí nghiệm, chênh lệch giữa hai giá trị đo không lớn hơn 5% giá trị cao

hơn. Kết quả đo chấp nhận được.

- Khi sử dụng cốc thí nghiệm 3 cực, chấp nhận độ chính xác thấp hơn có thể bỏ qua giá trị C_g , hằng số điện môi tính như sau:

- Điện áp thí nghiệm: điện áp một chiều đặt vào cốc thí nghiệm là 250V/mm

Thời gian duy trì trường điện: 60±2 giây.

- Tiến hành đo: sau khi đo tg, sau 60s đặt điện áp một chiều vào và đo điện trở khối.

- Nếu chỉ đo điện trở khối thì tiến hành đo ngay khi có thể, không lâu hơn 10 phút khi nhiệt độ ổn định với dao động ±1^oC.

- Thiết lập sơ đồ đấu dây sao cho điện cực trong nối với đất. điện áp một chiều

(DC) nối với cực ngoài, sau giai đoạn cấp điện ghi lại dòng điện và điện áp.

- Ngắn mạch các cực của cốc thí nghiệm 5 phút.

- Xả bỏ mẫu đã đo, nạp lại mẫu tiến hành đo lần thứ 2.

- Tính điện trở theo công thức:

Trong đó:

U: số đọc điện áp thí nghiệm (V)

I : số đọc dòng điện (A)

K: hằng số cốc đo (m)

Hằng số cốc thí nghiệm K được tính từ điện dung:

K(m) = 0,113× điện dung của cốc thí nghiệm không nạp môi chất (pF)

- Chênh lệch giá trị giữa hai lần đo không lớn hơn 35% giá trị lớn nhất, kết quả chấp nhận được.