QUY TẮC AN TOÀN KHI LÀM VIỆC
Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐIỆN ÁP CAO
A. VỀ TỔ CHỨC
1. Chỉ những sinh viên đã đƣợc nghe báo cáo về kỹ thuật an toàn và nắm vững quy tắc
này mới đƣợc làm việc ở phòng thí nghiệm.
2. Với mỗi nhóm sinh viên, ngƣời hƣớng dẫn chỉ định sinh viên làm nhóm trƣởng theo
dõi việc thực hiện quy tắc an toàn, chỉ nhóm trƣởng mới đƣợc đóng cắt mạch điện khi
tiến hành thí nghiệm.
3. Trƣớc khi đóng nguồn lần thứ nhất, phải đƣợc ngƣời hƣớng dẫn kiểm tra các mạch.
Trong các lần sau thì làm theo chỉ dẫn của ngƣời hƣớng dẫn.
4. Trong thời gian làm thí nghiệm, sinh viên không đƣợc gây mất trật tự trong phòng thí
nghiệm, chỉ hoạt động trong khu vực thí nghiệm của nhóm mình.
B. VỀ KỸ THUẬT
1. Trƣớc khi đóng mạch. nhóm trƣởng cần kiểm tra lại sơ đồ, lấy tất cả các dụng cụ
không cần thiết cho thí nghiệm ra ngoài, tháo dây nối đất an toàn và yêu cầu mọi sinh
viên ra khỏi khu vực nguy hiểm, đóng cửa khu vực thí nghiệm và đóng mạch thí
nghiệm – khi đóng mạch, nhóm trƣởng phải nói to “đóng mạch”.
2. Thiết bị chỉ đƣợc mang điện áp trong thời gian tiến hành thí nghiệm và đo lƣờng. Sau
đó phải giảm ngay điện áp xuống. Khi có điều gì nghi ngờ trong quá trình làm thí
nghiệm hoặc tiến hành không đúng theo quy tắc thì phải cắt ngay nguồn điện áp.
Sau khi cắt mạch xong thì trƣởng nhóm phải nói to là “đã cắt mạch”.
3. Sau khi cắt mạch, trong trƣờng hợp cần thiết phải vào khu vực nguy hiểm để tiến hành
một việc gì thì trƣởng nhóm mở cửa khu vực nguy hiểm và làm các biện pháp an toàn
(cho tụ phóng điện, đặt dây nối đất an toàn). Chỉ sau khi thực hiện các biện pháp đó
mới đƣợc tiến hành các công việc cần thiết, trong thời gian sinh viên ở khu vực nguy
hiểm thì nhóm trƣởng phải giữ không cho cửa ra vào khu vực nguy hiểm đóng lại để
tránh khả năng có điện áp đƣa vào thiết bị.
4. Sau khi tiến hành các công việc cần thiết ở khu vực nguy hiểm thì tất cả các sinh viên
phải ra khỏi khu vựcnguy hiểm, mang tất cả các dụng cụ không cần thiết ra ngoài và
chỉ ngƣới ra cuối cùng mới tháo dây nối đất an toàn. trƣởng nhóm phải quan sát khu

BÀI 1
PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRÊN CHUỖI CÁCH ĐIỆN


tử cách điện đối với bộ phận nối đất của kết
cấu (cột, dây thu sét).
C
2
– điện dung của bộ phận kim loại của phần
tử cách điện đối với dây dẫn.
Thông thƣờng các phần tử cách điện đều có điện dung bản thân C nhƣ nhau. Nếu nhƣ
các điện dung ký sinh C
1
và C
2
rất nhỏ so với điện dung bản thân C thì sự phân bố điện áp dọc
chuỗi cách điện sẽ đều bởi vì dòng điện đi qua các điện dung C nhƣ nhau và do đó cùng gây
nên một điện áp giáng nhƣ nhau trên các phần tử. Trong thực tế do sự tồn tại của các điện
dung ký sinh C
1
= 4 pF – 5 pF và C
2
= 0,5 pF – 1 pF nên chúng có ảnh hƣởng rõ rêt. đến sự
phân bố điện áp trên chuỗi cách điện.
Xét ảnh hƣởng của điện dung ký sinh C
1
(cho C
2
= 0), sơ đồ thay thế còn lại ở hình
1.2.a. Dòng qua điện dung ở gần đất nhất sẽ bé nhất và ngƣợc lại dòng qua dòng qua điện
dung ở gần dây dẫn sẽ là lớn nhất. Do sự có mặt của C
1
nên điện áp giáng trên phần tử cách
điện ở gần dây dẫn là lớn nhất và sự phân bố điện áp dọc chuỗi cách điện có dạng nhƣ ở hình

3
ΔU
2
ΔU
1
C
C
2
Đường dây
Xà treo (nối đất)
1
2
3
4
5
6
ΔU
6
ΔU
5
ΔU
4
ΔU
3
ΔU
2
ΔU
1
100%
ω

1
=0; C
2
=0
Hình 1.2.a Hình 1.2.b

Hinh 1.2. Phân bố điện áp dọc theo chuỗi cách điện
Thực tế các điện dung C
1
và C
2
tồn tại và có trị số khác nhau đối với từng phần tử cách
điện (phụ thuộc vào vị trí phần tử trong chuỗi) và ảnh hƣởng đồng thời tới sự phân bố điện áp
trên chuỗi cách điện. Sự phân bố điện áp thực tế có đặc điểm sau:
Điện áp giáng trên phần tử gần dây dẫn nhất là lớn nhất.
Điện áp giáng nhỏ nhất là điện áp giáng trên phần tử ở gần đầu nối đất của chuỗi.
Nếu các điện dung ký sinh C
1
có cùng giá trị đối với tất cả các phần tử cách điện và đối
với C
2
cũng thế thì điện áp trên mỗi phần tử cách điện C trên sơ đồ ở hình 1.1 đƣợc xác định
theo công thức:

)1kn(ash)kn(ashC)1k(ash)ak(shC
)an(shCC
100

%100.
U

2k
theo điều kiện điện tích trên điện dung đối với dây dẫn cân bằng với điện tích trên điện
dung đối với đất để điện áp phân bố đều thì:

1-n1,k
kn
k
C
kn
k
CC)k
n
U
U(Ck
n
U
C
1k1k2k2k1 Sự phân bố điện dung này đã đƣợc áp dụng để cải thiện sự phân bố điện áp dọc trên
cuộn dây của máy biến áp.
Đối với đƣờng dây thì sự phân bố điện áp không đều trên chuỗi cách điện sẽ tạo điều
kiện để hình thành vầng quang. Điện áp vầng quang trên cách điện vào khoảng 20 – 25 kV. Ở
điện áp làm việc, vầng quang không đƣợc phép xuất hiện vì các sản phẩm của vầng quang sẽ
gây ăn mòn kim loại, gây nhiễu với các thiết bị vô tuyến. Ở các đƣờng dây từ điện áp 220 kV
trở lên, điện áp trên phần tử cách điện gần dây dẫn lớn hơn 20 kV nên ta phải có biện pháp cải
thiện sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện. Biện pháp thông dụng nhất hiện nay là dùng
đai (vành đẳng thế).
Đai có dạng hình tròn, số tám hay kiểu sừng đƣợc gắn vào đầu của chuỗi cách điện ở

C
2
~
R
3
R
4
R
1
R
2
V
U
U
B
A
A
B
U
R2
= ΔU
1

Hình 1.3. Mô hình chuỗi cách điện
6
Song song với chuỗi điện dung C có một biến trở R kẻ vạch theo % của trị số điện áp
tác dụng lên chuỗi sứ, ứng với một vị trí của con chạy trên biến trở thì trên dụng cụ chỉ không
(Vôn kế) sẽ cho biết trạng thái cân bằng thế giữa điểm đang xét và con chạy. Nhờ trị số trên
thang đo của biến trở R, ta sẽ tính đƣợc thế (theo %) so với điện áp tác dụng lên chuỗi điện
dung.

hằng số dù điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện có thay đổi. Từ các nhận xét đó suy ra
phƣơng pháp xác định sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện bằng phƣơng pháp đo trực tiếp
nhƣ dƣới đây.
Nếu mắc song song phần tử thứ k (trong chuỗi cách điện có n phần tử) với một bộ cầu
phóng điện có khoảng cách s cố định (nghĩa là điện áp phóng điện U
0
của quả cầu đó là hằng
số và đã biết trƣớc) và cho điện áp tác dụng lên chuỗi sứ tăng dần dần đến khi có phóng điện
trên bộ cầu, khi đó điện áp giáng trên phần tử thứ k là U
0
:
%100
U
U
%U
s
0
k

Với U
s
là điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện.
Cũng có thể chứng minh là điện áp tại điểm k nào đó trên chuỗi cách điện cũng chỉ phụ
thuộc vào các tham số của chuỗi C, C
1
, C
2
mà không phụ thuộc vào điện áp tác dụng lên
chuỗi cách điện.
Nhƣ vậy cũng có thể dùng một bộ cầu phóng điện có khoảng cách s cố định nối vào

0
Xà treo sứ (nối đất)
Dây dẫn
1
2
3
4
5
6
7
s,U
0
Đo ΔU
k
% Đo U
k
%

Hình 1.4. Đo sụt áp trên các phần tử cách điện
b. Cải thiện sự phân bố điện áp
Với mô hình đang dùng C = 2 μF và C
1
= 1μF, phải xác định các điện dung C
2k
sao cho
sự phân bố điện áp trên mô hình đƣợc đều. Việc tính toán C
2
phải đƣợc hoàn thành trƣớc khi
làm thí nghiệm.
2. Xác định ΔU

%, đem cầu phóng điện lần lƣợt nối song song với từng
phần tử cách điện nhƣ hình 1.4. Sau khi nối cầu phóng điện vào phần tử thứ k nào đó thì đóng
nguồn và cho điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện là U
s
. Từ đó tính đƣợc ΔU
k
%.
Từ các số liệu ở bảng 1.1. vẽ quan hệ ΔU
k
% = f(k) trong các trƣờng hợp có đai và
không có đai. Để xác định U
k
% thì nối cầu phóng điện vào điểm k đang xét và đất nhƣ hình
1.4.
Chú ý:
Điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện bao giờ cũng tăng từ không trở lên.
Khi cầu phóng điện thì phải giảm ngay điện áp bằng cách đƣa tay quay của máy biến
áp tự ngẫu về vị trí không.
3. Xác định quan hệ ΔU
1
% = f(n)
Số lƣợng phần tử n của chuỗi cách điện đƣợc thay đổi và ta xác định giá trị ΔU
1
%.
Khi điện áp phân bố đều thì điện áp trên mỗi phần tử sẽ bằng U
s
/n trong đó U
s
là điện áp
tác dụng lên chuỗi cách điện. Thực tế điện áp phân bố không đều và trên phần tử gần dây dẫn

= 0; C
2
= 1 μF
b. C = 2 μF; C
1
= 0; C
2
= 0
c. C = 2 μF; C
1
= 1 μF; C
2
= 0
9
2. Tính các điện dung C
2k
để cải thiện sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện đã cho –
giải thích cách xây dựng công thức đó.
5. Kết quả thí nghiệm
Điện áp phóng điện U
0
= ……..kV
5.1. Xác đinh ΔU
k
%
Bảng 1.1. Kết quả đo ΔU
k
%

Số TT phần tử 1 2 3 4 5 6 7

3
TB
Trƣờng hợp có đai
Điện áp U
S
, kV
1
2
3
TB

5.3. Xác định ΔU
1
% = f(n)
Bảng 1.3. Kết quả đo ΔU
1
% = f(n)

10
Số TT phần tử 1 2 3 4 5 6 7
Trƣờng hợp không có đai
Điện áp U
S
, kV
1
2
3
TB
Trƣờng hợp có đai
Điện áp U
11

PHẦN II. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
I. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
1. Xác định ΔU
k
%
Từ các kết quả thí nghiệm bảng 1.1, tính ΔU
k
% và vẽ phân bố ΔU
k
% dọc theo chuỗi cách điện
(hình 1.7).
STT
Điện áp phóng điện
U
0
, kV
Phân bố điện áp
Trƣờng hợp không đai Trƣờng hợp có đai
U
s
, kV ΔU
k
% U

k
ΔU
k
%
: không có đai
: có đai
12
STT
Điện áp phóng điện
U
0
, kV
Phân bố điện áp
Trƣờng hợp không đai Trƣờng hợp có đai
U
s
, kV U
k
% U
s
, kV U
k
%
1
2
3
4

Hệ số
không đồng nhất x
Trƣờng hợp không có đai bảo vệ
1
2
3
4
5
6
7
Trƣờng hợp có đai bảo vệ
1
2
3
4
5
6
7
k
U
k
%
: không có đai
: có đai
13
Bảng 1.4. Kết quả tính toán phân bố điện áp ΔU
k
%

n
ΔU
1
%
: không có đai
: có đai
14