Đang tải... (xem toàn văn)
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2330:1978 về Vật liệu cách điện rắn - Phương pháp xác định độ bền điện với điện áp xoay chiều tần số công nghiệp quy định phương pháp xác định độ bền điện của vật liệu cách điện rắn, kể cả các màng bằng hợp chất pôlyme với điện áp xoay chiều tần số công nghiệp từ 40 đến 62 Hz.
TIÊU CHUẨN NHÀ NƯỚC TCVN 2330 - 78 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN RẮN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN ĐIỆN VỚI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU TẦN SỐ CÔNG NGHIỆP Methods of testing solid electrical insulating materials Determination of electricstrengthat commercial power frequencies Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định độ bền điện vật liệu cách điện rắn, kể màng hợp chất pôlyme với điện áp xoay chiều tần số công nghiệp từ 40 đến 62 Hz ĐỊNH NGHĨA 1.1 Điện áp đánh thủng trị số đỉnh điện áp xoay chiều khu vực, chia cho dụng) xảy đánh thủng (giá trị hiệu 1.2 Độ bền điện vật liệu cách điện tỷ số điện áp đánh thủng chiều dày trung bình mẫu thử nằm điện cực Độ bền điện đo kV/mm Chú thích: Các kết thử mẫu thử có chiều dày khác khơng so sánh với Chỉ tiêu độ bền điện vật liệu, xác định theo phương pháp quy định tiêu chuẩn này, không đặc trưng cho độ bền điện vật liệu kết cấu YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ THỬ 2.1 Nguồn điện thiết bị thử, máy biến áp thử thiết bị điều chỉnh cần phải bảo đảm tạo dạng hình sin đường cong điện áp mẫu thử, với tần số từ 40 đến 62 Hz, cho hệ số biên độ điện áp thử (tỷ số điện áp lớn điện áp hiệu dụng) nằm giới hạn ± 5% hay 1,34 1,48 Máy biến áp phải chọn cho điện áp đánh thủng trung bình mẫu thử khơng nhỏ 15% điện áp danh định máy biến áp Công suất thiết bị thử phải bảo đảm đủ dòng điện 40mA phía thứ cấp máy biến áp tất khoảng điện áp làm việc hệ số cosφ (cosφ từ đến 1) Để thử vật liệu có độ dò điện lớn, cần có máy biến áp có dòng điện thứ cấp lớn 40mA Cho phép tiến hành thử thiết bị có trị số dòng điện ngắn mạch nhỏ hơn, kết thử thiết bị kết nhận thử thiết bị quy định tiêu chuẩn 2.2 Điện trở bảo vệ cần chọn theo tính ổn định động máy biến áp Khi khơng đủ số liệu tính ổn định động máy biến áp, điện trở bảo vệ phải nằm giới hạn từ 0,2 đến cho 1V điện áp phía thứ cấp máy biến áp thử đến 110kV 2.3 Ở thời điểm đánh thủng mẫu thử, rơ le dòng điện lớn phải tác động ngắt mạch sơ cấp máy biến áp Rơ le dòng điện lớn cần chọn lựa theo tính chất cách điện vật liệu thử công suất thiết bị thử, cho máy biến áp không bị ngắt trước lúc đánh thủng 2.4 Thiết bị điều chỉnh cần bảo đảm điều chỉnh điện áp Trong trường hợp điều chỉnh điện áp, nấc thay đổi điện áp điều chỉnh không vượt 0,5% điện áp danh định máy biến áp 2.5 Việc đo điện áp phép tiến hành phía điện áp cao (trực tiếp mẫu thử), phía điện áp thấp ưu tiên đo điện áp phía điện áp cao Ở phía điện áp cao tiến hành đo kilovon-mét, von mét với máy biến áp đo lường hay khí cụ đo đấu vào phận chịu áp, phía điện áp thấp đo von-mét Trong tất trường hợp, trừ trường hợp đo điện áp mẫu thử kilovon-mét biên độ, thang khí cụ đo cần phải chia độ dựa theo phóng điện đo lường hình cầu kilovon-mét biên độ Nếu điện áp cuộn dây thứ cấp máy biến áp thử biến đổi đáng kể đấu mẫu thử, việc chia độ hệ thống đo cần tiến hành mẫu thử đấu vào máy biến áp Sai số đo điện áp không vượt 4% ĐIỆN CỰC 3.1 Các điện cực phải bảo đảm tiếp xúc tốt với mẫu thử Có thể dùng vật liệu sau làm điện cực: thép không gỉ, đồng thau hay đồng Bề mặt làm việc điện cực cần phẳng có độ nhẵn không thấp cấp theo TCVN 1063-71 3.2 Nếu điện cực có kích thước khác nhau, điện cực có kích thước lớn cần nối với đầu tiếp địa cuộn dây cao áp máy biến áp thử Nếu đầu cuộn dây cao áp máy biến áp cách địa, điện cực lớn nối với đầu mà gần với đất 3.3 Các điện cực quy định tiêu chuẩn bắt buộc dùng để thử vật liệu cách điện rắn Trong trường hợp có sở kỹ thuật, cho phép dùng điện cực kiểu kích thước khác 3.4 Vật liệu cách điện dạng tấm, lá, cuộn màng có chiều dày đến 3mm thử hai điện cực hình trụ Một điện cực phải có đường kính 25mm chiều cao khơng nhỏ 25mm, điện cực thứ phải có đường kính 75mm chiều cao 15mm Cạnh điện cực phải vê tròn bán kính 3mm Các điện cực đặt đồng trục theo hình Tấm có chiều dày lớn 3mm thử điện cực quy định trên, điện cực bố trí theo cách sau: a) Điện cực có đường kính 75mm đặt chỗ kht sâu mẫu Chiều dày mẫu vị trí đặt điện cực phải ± 0,2mm b) Các điện cực đặt mẫu thử giữ nguyên chiều dày Để thử đạt áp lực lớn, tiêu chuẩn vật liệu quy định, phép chọn điện cực bên có chiều cao lớn Hình 3.5 Để thử vật liệu gốm, dùng điện cực phẳng có đường kính 75mm, điện cực hình bán cầu, hình cầu có đường kính 25mm Trên mẫu tạo hốc hình cầu có bán kính ½ đường kính điện cực (hình 2) Cho phép dùng điện cực keo than chì 3.6 Các băng hẹp loại vật liệu màng thử điện cực hình trụ có đường kính 6mm với bán kính mép vê 1mm Các điện cực bố trí đồng trục thiết bị thử để mẫu giữ bề mặt mút điện cực Khối lượng điện cực 50 ± 2g Các điện cực sử dụng với điện cực quy định điều 3.4 để thử màng hợp chất pô-li-me, ví dụ cách bố trí điện cực mẫu rõ hình (a,b) A – Điện cực (điện cực động); B – Điện cực dưới: C – Mẫu; D - Ống lót đồng thau; E – Đĩa đệm đồng thau để nối điện cực dưới; F – Đĩa đệm vật liệu cách điện; C – Vỏ vật liệu cách điện Cho phép dùng hai điện cực kim loại giống nhau, có dạng chữ nhật chiều rộng 5mm, chiều dài 100 mm, có bán kính vê tròn 0,5mm Chiều cao không nhỏ 5mm, mép điện cực khơng dịch chuyển so với Hình dạng điện cực không dịch chuyển so với Hình dạng điện cực rõ hình Để tránh khả phóng điện bề mặt thử mẫu hẹp, cho phép nối màng vật liệu cách điện vào mẫu thử Đối với điện cực hình trụ, cho phép dùng vòng bảo vệ với đường kính đủ điện cực vòng rãnh có chiều rộng không nhỏ 1,5mm 3.7 Đối với ống cách điện mềm có đường kính đến 12mm, dùng kim loại để làm điện cực Đường kính chọn cho ống áp khít vào thanh, lắp khít ống khơng phép dãn ra, Điện cực làm kim loại có chiều rộng 25mm chiều dày khơng lớn 0,025mm, cuộn chặt xung quanh ống Các mẫu có đường kính lớn 12mm cắt thành mảnh hay dải để thử theo điều 3.6 Cho phép dùng điện cực bột kim loại nhỏ, than chì nước, có khơng gây biến đổi tính chất dẫn điện vật liệu 3.8 Để thử ống rắn có đường kính đến 100mm chiều dày thành ống đến mm, cho phép dùng kim loại có chiều rộng 25 mm làm điện cực ngoài; kim loại ép sát vào bề mặt ống Dùng kim loại hay ống kim loại làm điện cực trong, ép sát vào mặt ống mẫu thử Cho phép dùng nước, bột than chì bột kim loại làm điện cực trong, chúng không ngấm vào bên thành mẫu thử không làm thay đổi tính chất vật liệu thử Mép vê điện cực phải nhơ khỏi điện cực ngồi không nhỏ 25mm Cho phép thoa lên kim loại dầu pa-ra-fin, dầu biến áp, mỡ va-dơ-lin hay mỡ si-lic hữu để rà khít vào mặt ống mẫu thử, không ảnh hưởng đến kết thử 3.9 Khi thử ống hình trụ có đường kính lớn 100mm chiều dày thành đến 3mm, dùng dải kim loại có chiều rộng 75 mm làm điện cực ngồi, điện cực đĩa kim loại có đường kính 25mm, rà khít vào bề mặt ống Cách bố trí điện cực rõ hình 3.10 Khi thử ống có chiều dày thành ống lớn 3mm, điện cực chọn phù hợp với đường kính ống theo điều 3.8 3.9 Các điện cực kim loại có chiều rộng thích hợp, bố trí theo cách sau: a) Điện cực đặt lỗ khoét mẫu, chiều dày thành mẫu nơi đặt điện cực phải ± 0,2mm; b) Điện cực đặt mẫu thử giữ nguyên chiều dày 3.11 Các mẫu chế tạo bột ép vật liệu đúc thử dạng hay đĩa, có chiều dày chỗ thử 3mm hay 1mm Hình dạng mẫu quy định tiêu chuẩn vật liệu 3.12 Sơn vécni thử dạng màng, tráng lên giấy, vải thủy tinh lên đồng mỏng theo quy định tiêu chuẩn vật liệu Khi thử vật liệu này, dùng điện cực quy định điều 3.4 3.6 Đối với màng sơn tráng lên kim loại, dùng làm điện cực 3.13 Để xác định độ bền điện mặt song song mẫu độ bền điện dọc theo lớp (ở vật liệu ép lớp), dùng điện cực hình có độ 1:50, điện cực lắp vào lỗ khoảng cách trục 25 ± mm; lỗ doa mũi doa hình có độ 2% Sau doa, đường kính lớn lỗ phải nằm giới hạn từ đến 5,5mm Các đầu điện cực phải nhơ mẫu khơng nhỏ 2mm (hình 6a) Đối với vật liệu có độ bền điện lớn, sinh tượng phóng điện bề mặt, cho phép bố trí điện cực hình 6b, điều quy định tiêu chuẩn vật liệu Các điện cực có đường kính ± 0,05 mm bán kính vê tròn 2,5 ± 0,05mm 3.14 Kiểu, vật liệu kích thước điện cực chọn theo tiêu chẩn theo yêu cầu tiêu chuẩn vật liệu cách điện Áp lực điện cực nén lên mẫu thử phải phù hợp với dẫn tiêu chuẩn vật liệu, chưa có tiêu chuẩn vật liệu, 9,8 KN/m (100 G/cm2) MẪU THỬ 4.1 Hình dạng, kích thước, số lượng phương pháp gia cơng mẫu quy định tiêu chuẩn vật liệu Kích thước mẫu cần phải cho bề mặt mẫu khơng có tượng phóng điện mặt Việc gia cơng mẫu khơng làm biến đổi tính chất vật liệu Bề mặt mẫu cần phải sạch, điện cực phải áp sát bề mặt mẫu Bề mặt mẫu cần phải sạch, điện cực phải áp sát bề mặt mẫu Khi cần thiết, bề mặt mẫu cần làm dung dịch đó, khơng gây ảnh hưởng đến tính chất mẫu 4.2 Số lượng mẫu quy định tiêu chuẩn vật liệu cách điện tương ứng Số lần thử (số lần đánh thủng) khơng lần Nếu kết khác 15% trị số trung bình xác định qua lần thử, cần phải tăng số lần thử lên gấp lần Độ bền điện tính theo 10 lần thử Số lần thử (số lần đánh thủng) màng hợp chất pô-li-me quy định bảng (theo chiều dày màng đường kính điện cực cao áp) Bảng Chiều dày màng, mm Số lần thử với đường kính điện cực cao áp mm 25 mm Đến 0,02 30 20 Lớn 0,02 đến 0,05 20 10 Lớn 0,05 đến 0,5 10 10 (5) Khi đó, hệ số biến thiên độ bền điện lớn 10% trị số trung bình số học, kết khơng chấp nhận phải tiến hành loại thử thứ hai với số lần gấp đơi 4.3 Thường hóa điều kiện hóa mẫu, cần tiến hành theo yêu cầu tiêu chuẩn vật liệu TCVN 2329 – 78 Thường hóa mẫu hàng pơ-li-me thực nhiệt độ 23 ± 0C, độ ẩm tương đối khơng khí 50 ± 5% 96 TIẾN HÀNH THỬ 5.1 Nên thử vật liệu điều kiện mà sử dụng Nếu việc tạo điều kiện vật khó khăn, phóng điện mặt phóng điện theo mép điện cực, cho phép thử môi trường có độ bền lớn, ví dụ: chất lỏng cách điện khí nén 5.2 Việc thử khơng khí với nhiệt độ cao, thực điều nhiệt có kích thước thích hợp, khơng có tượng phóng điện mặt thử Mẫu trước thử cần có nhiệt độ quy định suốt chiều dày mẫu Các phương tiện thử phải đảm bảo trì nhiệt độ quy định xung quanh mẫu (ví dụ: nhờ tuần hồn khơng khí) Tốt nhiệt độ hai điện cực, vị trí gần mẫu thử Các điều kiện thử phải phù hợp với tiêu chuẩn vật liệu, chưa có tiêu chuẩn vậy, thử phòng có nhiệt độ 15 – 350C độ ẩm tương đối 45 – 90% 5.3 Thử chất lỏng Chất lỏng dùng xác định độ bền điện, phải thỏa mãn yêu cầu quy định tiêu chuẩn vật liệu Chất lỏng không ảnh hưởng đến vật liệu thử Nên cho chất lỏng tuần hồn để trì nhiệt độ khơng đổi xung quanh mẫu thử Phải cho mép điện cực khơng có bọt khí Khi thử màng hợp chất pô-li-me, đọ thấm điện môi chất lỏng cần xấp xỉ 2,2 Thời gian tiếp xúc mẫu thử với chất lỏng q trình thử khơng phút Điều kiện thử phải phù hợp với quy định tiêu chuẩn vật liệu Nếu khơng có tiêu chuẩn tiến hành với nhiệt độ chất lỏng ứng với nhiệt độ khơng khí xung quanh (điều kiện phòng 15 – 350C) 5.4 Việc đo điện áp đánh thủng thực sau điều kiện hóa theo quy định sau đo chiều dày mẫu Chiều dày mẫu thử vật liệu cách điện rắn, xác định trị số trung bình số học kết đo điểm mặt điện cực, với sai lệch không ± (1% + 0,002mm) Khi dùng điện cực hình trụ theo điều 3.6, chiều dày mẫu vật liệu cách điện rắn đo điểm, chiều dày màng pơ-li-me đo điểm Khi đo chiều dày màng pơ-li-me, khí cụ đo, diện tích đo lực nén chọn tùy theo tính chất chiều dày màng, quy định tiêu chuẩn vật liệu Đối với vật liệu gốm; đo chiều dày tiến hành vị trí có chiều dày nhỏ mẫu 5.5 Việc xác định độ bền điện nâng điện áp thực cách nâng điện áp từ không, với tốc độ: kV/s mẫu có điện áp đánh thủng đến 20 kV, khơng 10s: kV/s mẫu có điện áp đánh thủng lớn 20kV Việc thử đòi hỏi phải có số hiểu biết vật liệu thực hai lần thử sơ Cần phải cho trị số trung bình số học thời gian đánh thủng nằm khoảng trị số nói trên, số trị số thời gian đánh thủng nằm ngồi khoảng 5.6 Tiến hành xác định độ bền điện nâng nấc điện áp theo hai phương án sau đây: 5.6.1 Phương án A Điện áp cần phải nâng nấc trì nấc 20 giây Điện áp thử nấc thứ chọn theo bảng cho trị số xấp xỉ 40% điện áp đánh thủng xác suất, xác định nâng điện áp thử Nếu trị số dự kiến điện áp đánh thủng xác định trị số theo phương pháp quy định điều 5.5 Nếu mẫu chịu điện áp đấu 20 giây, chuyển sang nấc điện áp tiếp sau, cao hơn, theo bảng Thời gian chuyển điện áp từ nấc sang nấc khác, phải nằm giới hạn – giây Thời gian nâng điện áp gộp vào thời gian thử nấc điện áp cao Nếu tượng đánh thủng xảy vào lúc nâng điện áp, điện áp nấc trước coi điện áp đánh thủng Nếu tượng đánh thủng xảy vào lúc xảy sau khoảng thời gian nhỏ phút, cần giảm trị số điện áp nấc thứ theo bảng Trị số điện áp thử để xác định độ bền điện vật liệu cách điện phương pháp nâng điện áp nấc Bảng 0,50 1,0 2,0 5,0 10 20 50 110 0,55 1,1 2,2 5,5 11 22 55 120 0,60 1,2 2,4 6,0 12 24 60 130 0,65 1,3 2,6 6,5 13 26 65 140 0,70 1,4 2,8 7,0 14 28 70 150 0,75 1,5 3,0 7,5 15 30 75 160 0,80 1,6 3,2 8,0 16 32 80 170 0,85 1,7 3,4 8,5 17 34 85 180 0,90 1,8 3,6 9,0 18 36 90 190 0,95 1,9 3,8 9,5 19 38 95 200 - - 4,0 - - 40 100 - - - 4,2 - - 42 - - - - 4,4 - - 44 - - - - 4,6 - - 46 - - - - 4,8 - - 48 - - 5.6.2 Phương án B Điện áp nâng nấc, nấc giữ phút Điện áp nấc thứ đặt lên mẫu cách nâng Điện áp nấc thứ phải 50% trị số điện áp đánh thủng, xác định nâng điện áp Điện áp thử nấc sau, cần nâng thêm 10% trị số điện áp thử nấc thứ Thời gian chuyển từ nấc sang nấc khác không lớn 10 giây Nếu việc đánh thủng xảy vào lúc nâng điện áp, điện áp nấc trước coi điện áp đánh thủng Lấy trị số hiệu dụng làm trị số điện áp đánh thủng 5.7 Thử mẫu màng hợp chất pô-li-me thực lớp màng cách nâng điện áp 5.8 Tiêu chuẩn tượng đánh thủng điện Khi đánh thủng điện, dòng điện chạy qua mạch thử tăng lên, điện áp mẫu thử giảm xuống: thiết bị thử ngắt Trong trường hợp cá biệt xảy phóng điện mơi trường xung quanh, cần theo dõi thử quan sát mẫu, kết quan sát phải ghi vào biên thử Khi thử vng góc với lớp mẫu vết đánh thủng dễ phát Khi thử song song với bề mặt hay dọc theo mẫu, cần phải kiểm tra tượng đánh thủng cách tiến hành thử lặp lại Khi thử lặp lại việc đánh thủng cần phải xảy với điện áp thấp Thực tế thử lặp lại, điện áp đánh thủng lần đầu sử dụng, nửa điện áp nâng xảy đánh thủng cách giống thử lần đầu Nếu thử nghiệm thực cách nâng nấc điện áp, đấu lặp lại, lấy điện áp khơng thấp nấc TÍNH TỐN KẾT QUẢ 6.1 Trị số trung bình số học điện áp đánh thủng E dt tính theo cơng thức E dt đó: n n i Ui ti Ui: Điện áp đánh thủng mẫu, kV; t i : Chiều dày trung bình số học mẫu thử điện cực, mm; n: Số lần đo 6.2 Độ lệch trung bình tiêu chuẩn trị số độ bền điện S tính theo cơng thức: Trong đó: 6.3 Hệ số biến thiên K tính theo cơng thức: BIÊN BẢN THỬ Biên thử cần có nội dung sau: a) Tên, ký hiệu mô tả vật liệu thử; b) Việc chuẩn bị mẫu trước thử; c) Mô tả thiết bị thử đo lường; d) Mô tả hệ thống điện cực; d) Môi trường tiến hành thử, nhiệt độ độ ẩm tương đối thử khơng khí, nhiệt độ chất lỏng tên chất lỏng; e) Phương pháp nâng điện áp; thử theo cách nâng nấc, trị số điện áp đầu tiên; tần số danh định; g) Tốc độ nâng điện áp nâng đều, kV/s; h) Điện áp đánh thủng chiều dày trung bình mẫu; i) Trị số trung bình số học độ bền điện, kV/mm; Độ lệch trung bình tiêu chuẩn số mẫu; k) Các tượng quan sát thấy mắt đánh thủng (phóng điện, kiểm tra mẫu); l) Vật liệu làm thử màng sơn; m) Hệ số biến thiên thử màng hợp chất pô-li-me ... phải phù hợp với dẫn tiêu chuẩn vật liệu, chưa có tiêu chuẩn vật liệu, 9,8 KN/m (100 G/cm2) MẪU THỬ 4.1 Hình dạng, kích thước, số lượng phương pháp gia công mẫu quy định tiêu chuẩn vật liệu Kích... điều quy định tiêu chuẩn vật liệu Các điện cực có đường kính ± 0,05 mm bán kính vê tròn 2,5 ± 0,05mm 3.14 Kiểu, vật liệu kích thước điện cực chọn theo tiêu chẩn theo yêu cầu tiêu chuẩn vật liệu... với tiêu chuẩn vật liệu, chưa có tiêu chuẩn vậy, thử phòng có nhiệt độ 15 – 350C độ ẩm tương đối 45 – 90% 5.3 Thử chất lỏng Chất lỏng dùng xác định độ bền điện, phải thỏa mãn yêu cầu quy định tiêu