Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
BÀI 1 : ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN
I . Mục đích
Mục đích của bài thí nghiệm là phương pháp xác định điện trở suất mặt và điện
trở suất khối của các vật liệu cách điện thể rắn và nghiên cứu mối quan hệ của điện
trở suất với thời gian tác động điện áp và với điện áp.
II . Khái niệm
Trong thực tế tất cả các điện môi có điện dẫn nhất định. Điện dẫn đó lớn hay
nhỏ tùy thuộc vào điện môi và điều kiện làm việc của nó. Sự dẫn điện của điện môi
là do sự dịch chuyển của các điện tích tự do tồn tại trong điện môi cũng như các
ion tạp chất trong điện môi.
Các ion tự do không chỉ tồn tại trong thể tích điện môi mà còn ở trong các lớp
ẩm, lớp bụi bán trên bề mặt điện môi và cũng do đó dòng điện qua điện môi không
chỉ theo bề dày mà còn có khả năng theo bề mặt của điện môi.
Do đó mà đối với mỗi loại điện môi rắn người ta thường dùng hai khái niệm
điện trở suất khối ρ
v
và điện trở suất mặt ρ
s
để đặc trưng cho khả năng dẫn điện của
chúng.
1
v
v
γ
ρ
=

thì cần phải khử dòng điện khối I
v
.
Để thực hiện điều đó (nghĩa là để đảm bảo có kết quả thực hiện chính xác)
thường dùng hệ thống ba cực : cực đo lường, cực cao áp và cực bảo vệ.
1
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
Ví dụ: để xác định điện trở suất khối ρ
v
của mẫu điện môi phẳng thì dùng hệ thống
ba cực như hình 1.1
Hình 1.1: Hệ thống ba cực và mẫu điện môi phẳng để đo ρ
v
Theo hình 1.1 thấy rằng cực bảo vệ 2 có hai tác dụng :
- Làm cho điện trường giữa cao áp và đo lường phân phối đều hơn ( ở khu
vực mép cực )
- Đưa dòng điện mặt I
s
và phần dòng điện khối ở mép cực xuống đất không
qua cơ cấu đo.
+ Để xác định điện trở suất mặt ρ
s
của một mẫu điện môi phẳng cũng dùng
hệ thống 3 cực như hình 1.2.
Để cho kết quả thí nghiệm cũng như việc đánh giá phẩm chất của điện môi
được chính xác cần chú ý đến những quy định chung về mẫu điện môi và về các
cực.
2
Ho ng V n D ng à ă ũ

U
D
I
D
π
ρ
=
Trong đó: I
s
– dòng điện mặt (A)
U – điện áp một chiều tác dụng lên điện môi (V)
D
1
– đường kính trong của cực cao áp
D
2
– đường kính của cực đo lường
Điện trở suất mặt có đơn vị là Ω
3
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
IV. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
Trong bài thí nghiệm này sẽ sủ dụng phương pháp dùng đồng hồ mA như ở hình
1.3 để xác định điện trở suất.
Sơ đồ đã được đấu nối sẵn. Trong bài thí nghiệm này các điện cực có kích thước
như sau:
- đường kính trong của cực cao áp D
1
= 7 cm
- đường kính của cực đo lường D

làm độ lệch ban đầu của đồng hồ μA vượt ra khỏi thang đo.
Khi tiến hành thí nghiệm thì với mỗi giá trị điện áp tác dụng nên đo ở các vị trí
khác nhau để tránh ảnh hưởng của nhiệt độ (đo ở vị trí lâu có thể làm đienj môi
phát nóng, có thể gây ảnh hưởng đến điện trở của điện môi).
Kết quả tính toán được ghi vào bảng 1.3
5
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
6
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
7
Bảng 1.1 : Kết quả thí nghiệm đo điện trở suất của một số vật liệu cách điện
Loại
điện
Bề dày
d(mm)
Điện
áp
Trạng
thái
Dòng điện I(mA) Điện trở (Ω)
Khối Mặt Khối Mặt
1
1.85 222
Có cực
bảo vệ
0.06 0.01 392500000 414346221.8
1.85 406 0.13 0.02 331299376.3 378884157.8
1.85 663 0.27 0.04 260487988 309359848.1

Không
có cực
bảo vệ
0 0
0.5 495 0 0
0.5 870 0 0
4 1 174
Có cực
bảo
vệ
0.08 0.07 426843750 46393978.51
1 330 0.16 0.1 404765625 61592005.95
1 545 0.37 0.12 289070945.9 84766775.87
1 305
Không
có cực
bảo vệ
0.18 0.06 332534722.2 94876574.82
1 490 0.32 0.1 300507812.5 91454796.71
1 620 0.5 0.16 243350000 72323946.38
5 0.5 210
Có cực
bảo
vệ
0.01 0 8242500000
0.5 430 0.04 0.01 4219375000 802562501.8
0.5 746 0.14 0.01 2091464286 1392352619
0.5 268
Không
có cực

điện nên có thể gây ngắn mạch làm hỏng các thiết bị đo.
3. - Điện trở suất khối là điện trở của khối lập phương có cạnh bằng 1 cm
khi dòng điện đi qua hai mặt đối diện khối lập phương đó, đơn vị đo bằng (Ω.cm).
.
v v
S
R
h
ρ
=
[Ω.cm]
Trong đó : R
v
- điện trở khối của mẫu, [Ω].
S - diện tích của điện cực đo.
h - chiều dày của khối điện môi.
- Điện trở suất mặt là điện trở của một hình vuông bề mặt vật liệu khi dòng điện
đi qua hai cạnh đối điện :
.
s s
d
R
l
ρ
=
[Ω]
Trong đó : R
s
- điện trở mặt của khối vật liệu , [Ω]
D - chiều dài điện cực, [cm]

Để cho việc xác định phẩm chất của dầu được chính xác cần chú ý đến những
quy định chung về lọa cực, bình đựng dầu và các thủ tục tiến hành thí nghiệm.
9
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
III. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
1. Bình đựng dầu
Thí nghiệm xác định cường độ cách điện của dầu máy biến áp được tiến hành
trong bình sứ có thể tích vào khoảng 300-500 cm³.
Trong bình có gắn hai cực mà khoảng cách giữa chúng có thể thay đỏi được
hình 2.3
Cực có thể có dạng hình đĩa đường kính 25mm. Koảng cách tiêu chuẩn giữa 2
cực là 2.5mm. mặ cực yêu cầu phải sử lý phải thật cẩn thận và trong quá trình sử
dụng bình thí nghiệm phải thường xuyên kiểm tra trạng thái của bề mặt của cực.
Mức rong bình phải cao hơn mép cực it nhất là 15mm.
10
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
2. Nguồn
thí nghiệm được tiến hành với thiết bị dùng đẻ thử dầu làm việc vơi điện áp
xoay chiều tần só công nghiệp.
IV. NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH
Nội của bài thí nghiệm này gồm:
- Xác định cường độ cách điện của dầu và đánh giá phẩm chất cảu dầu theo
tiêu chuẩn quy định.
- Xác định quan hệ của điện áp phóng điện theo số lần phóng điện.
Để thực hiên những nội dung trên, trình tự thứ nghiệm như sau:
1. Lấy mẫu dầu
11
Ho ng V n D ng à ă ũ

Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
Sau khi đã ghi lại trị số điện áp phóng điện, trả tay quay tự ngẫu về vị trí “0”,
cắt nguồn cung cấp điện và chờ 5 phút mới được phóng điện lần tiếp theo.
Trong quá trình thí nghiệm cần chú ý ghi lại trong biên bản các trị số điện áp
xuất hiện tia lửa đầu tiên và điện áp phóng điện vì tỉ số giữa 2 điện áp đó cho phép
xác định mức độ bẩn của dầu. Với mốt mẫu dầu phải cho phóng điện 6 lần, mồi lần
cách nhau 5 phút (cần phải có thời gian giữa 2 lần phóng điện la để cho tạp chất
rắn và khí do dầu bị cháy gây nên lắng xuống đáy bình hoặc đi ra khoảng giữa 2
cực ). Có thể dùng que thủy tinh sạch va khô để khuấy đều để các tạp chất lắng
xuống nhanh hơn.
Trong 6 lần phóng điện thì chỉ lấy kết quả 5 lần phóng điện sau cùng (từ lần thứ
2 đến lần thứ 6), bỏ qua kết quả lần phóng điện thứ nhất vì cho là ban đầu, do trên
mặt cực còn có thể có thể có tạp chất nên kết quả có thể có sai lệch. Từ các kết quả
đó tính điện áp phóng điện trung bình (của 5 lần sau cùng) và tính cường độ cách
điện của dầu theo công thức.

( . ình)ct t b
d
U
E
S
=

Với S – cự ly giữa hai cực
4. Xác định quan hệ giữa điện áp phóng điện với số lần n phóng điện.
Trong phần này trình tự tiến hành như ở mục 3 và có thể dùng ngay kết quả của
6 lần phóng điện ở mục 3. Kết quả thí nghiệm ghi vào bảng 2.4
13
Ho ng V n D ng à ă ũ

35
110 và 220
330 và cao hơn
25
30
40
50
20
25
35
45
KẾT LUẬN : Dầu thí nghiệm là dầu đã sử dụng và dùng ở cấp điện áp 110
kV, theo bảng trên ta thấy dầu máy biến áp thí nghiệm có thể sử dụng được.
TRẢ LỜI CÂU HỎI
14
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến dầu máy biến áp
- Ảnh hưởng của nước và sợi bẩn : dầu máy biến áp càng lẫn nhiều tạp chất
thì điện áp phóng điện trong dầu máy biến áp càng thấp, và ngược lại.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Độ bền điện của điện môi lỏng tinh khiết hầu như
không phụ thuộc vào nhiệt độ khi nhiệt độ làm việc nhỏ hơn 80
o
C. Khi nhiệt độ
cao, điện môi lỏng có sự giãn nở nhiệt, chuyển động của các phân tử khí tăng lên
làm cho điện áp phóng điện sẽ giảm.
- Ảnh hưởng của áp suất : Cường độ cách điện của điện môi lỏng bình thường
thì không phụ thuộc vào áp suất nhưng khi điện môi lỏng có chứa các bọt khí thì
khi áp suất tăng cường độ cách điện cũng tăng, xong không nhiều vì số lượng bọt
khí có hạn.

Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
có ý nghĩa quan trọng bởi vì dầu quá nhớt sẽ làm giảm sự thoát nhiệt từ dây quấn
và lõi thép của máy biến áp ra ngoài.
Dầu máy biến áp là chất lỏng dễ cháy nên nhiệt độ chớp cháy của dầu máy biến
áp quy định không được thấp hơn 135
o
C nhiệt độ đông dặc của dầu không được
cao hơn – 45
o
C.
Trị số độ bền của dầu máy biến áp rất nhạy cảm với độ ẩm của dầu.
tgδ
0.024
0.021
0.018
0.015
0.012
0.009
0.006
0.003
10 20 30 40 50 60 70 80 t
Quan hệ tgδ với nhiệt độ của dầu biến áp (ở tần số 50 Hz)
16
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
Bài 3: PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ
I. MỤC ĐÍCH
1. Nghiên cứu quan hệ giữa điện áp phóng điện trong không khí với các loại
cực khác nhau và khoảng cách giữa chúng.

Thông thường để đặc trưng cho độ không đồng nhất của trường dùng hệ số f
=1/a nghĩa là tỉ số giữa cường độ trường cực đại và trung bình.
Đối với các cực có dạng đơn giản ( khoảng cách giữa 2 quả cầu), các trụ
đồng trục và song song, trục và mặt phẳng thì có thể xác định hệ số sử dụng bằng
biểu thức giải tích hoặc từ thử nghiệm.
Bảng dướ đây cho hệ số f theo tỉ số s/r (s là khoảng cách giữa hai cực và r là
bán kính của cực của 2 quả cầu).
Bảng 1.3
s/r Hai quả cầu cách
điện
Một quả cầu nối đất
0,1 1,03 1,03
0,2 1,068 1,07
0,4 1,137 1,14
0,6 1,208 1,23
0,8 1,283 1,32
1,0 1,359 1,41
1,2 1,440 1,51
1,4 1,525 1,62
1,6 1,600 1,73
1,8 1,680 1,85
2,0 1,770 1,97
3,0 2,214 3,21
Điện áp phóng điện trong tường gần đồng nhất thường có thể được tính theo
công thức:
max
max
. .
pd
E s

k
1
và k
2
là các hệ số được xác định từ bài thí nghiệm.
Theo công thức tính E
max
thấy rằng nó phụ thuộc vào mật độ không khí và
bán kính cực và không phụ thuộc vào khoảng cách cực s và giảm khi khoảng cách
cực tăng.
Mật độ tương đối của không khí tính theo
δ =
273
386,0
+t
p
Trong đó: p là áp suất không khí
t nhiệt độ bách phân,
o
C
Sự thay đổi của điện áp phóng điện về điều kiện khí hậu tiêu chuẩn (p =
760mmHg, t=20
o
C và độ ẩm g/m³) sẽ như sau:
U = U΄
d
k
1
=
U

1
∕
2
chu kì có điện áp ra có thể biến thiên theo phạm vi rộng. Các
tham số của máy biến áp như sau:
-Công suất 2kVA
-Điện áp cung cấp định mức 180V
-Tần số 50Hz
-Điện áp ra 140kV
max
. Dòng điện chỉnh lưu 5Ma
IV. NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1. Sơ đồ thí nghiệm
20
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
Sơ đồ nguyên lý khi dùng nguồn xoay chiều như sau: (hình 3.1)
Khi dùng nguồn một chiều thì sơ đồ nguyên lý sẽ như sau: (hình 3.2)
Khi tiến hành thí nghiệm cần chú ý một điểm sau:
i. Kiểm tra khoảng cách giữa 2 cực lúc đầu bằng không nghĩa là 2 cực tiếp
xúc nhau, sau đó mới điều chỉnh cực để có các khoảng cách cần thiết để thí
nghiệm.
ii. Đưa tay quay của máy biến áp tự ngẫu về vị trí 0
21
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ
iii. Khi làm thí nghiệm thì cho điện áp tăng lên dần dần với vận tốc không đổi
trong mọi lần thí nghiệm. Khi xảy xa phóng điện phải theo dõi chỉ số của vôn met
trên mạch hạ áp của máy biến áp thí nghiệm.
iv. Khi có phóng điện thì bộ phận bảo vệ sẽ tự ngắt nguồn cung cấp vào máy

S U (xoay chiều) U (một chiều)
1 7 10
2 18 30
3 29 42
4 31 50
5 36 54
Đồ thị :
24
Ho ng V n D ng à ă ũ
KT K53–Đ

Nhận xét: - Như vậy qua đồ thị mối quan hệ giữa điện áp phóng điện và khoảng
cách giữa 2 cực thì thấy rằng điện áp phóng điện tăng tỉ lệ thuận với khoảng cách
giữa 2 cực mũi nhọn – mũi nhọn trong cả hai trường hợp là điện áp xoay chiều và
một chiều.
- Điện áp phóng điện cực đại khi khoảng cách lớn nhất của điện áp một chiều
lớn hơn điện áp xoay chiều
- Điện áp phóng điện ở đoạn đầu và đoạn cuối tăng chậm hơn đoạn giữa.
- So với điện áp phóng điện ở 2 cực cầu – cầu thì điện áp phóng điện ở 2 cực
mũi nhọn – mũi nhọn thấp hơn khá nhiều
25