TỔNG HỢP CÁC BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ CAO ÁP VÀ VẬT LIỆU ĐIỆN CỦA BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN (ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI)

82 833 9
TỔNG HỢP CÁC BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ CAO ÁP VÀ VẬT LIỆU ĐIỆN CỦA BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN (ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

CÁC BÁO CÁO BAO GỒM: 1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHÂN TÁCH CÁC PHẦN TỬ CÓ TÍNH ĐIỆN DẪN KHÁC NHAU BẰNG KỸ THUẬT CAO ÁP TĨNH ĐIỆN (Thầy Nguyễn Đình Thắng và Thầy Đinh Quốc Trí). 2. STREAMER INCEPTION IN MINERAL OIL UNDER AC VOLTAGE (Thầy Trần Văn Tớp). 3. ELECTROMAGNETIC CHARACTERISATION OF PANI PU IN MULTILAYERED STRUCTURE, APPLICATION FOR EMI PROTECTION AT MICROWARE FREQUENCY (Thầy Phạm Hồng Thịnh, Thầy Hoàng Ngọc Nhân và Cô Nguyễn Thị Lan Hương).

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN eBook for You   PHҪNI   CAOÁPVÀVҰT LIӊU ĈIӊN  Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 1 eBook for You 1 NGHIÊN CӬU CÔNG NGHӊ PHÂN TÁCH CÁC PHҪN TӰ CÓ TÍNH ĈIӊN DҮN KHÁC NHAU BҴNG KӺ THUҰT CAO ÁP TƬNH ĈIӊN STUDYING THE TECHNOLOGY FOR SEPARATING ELEMENTS WITH DIFFERENT ELECTRICAL CONDUCTIVITITES USING HV ELECTROSTATIC TECHNIQUE Nguy͍n Ĉình Th̷ng, Ĉinh Qu͙c Trí Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c Bách Khoa Hà N͡i TÓM TҲT Vi͟c tách các ph̿n t΅ có trͣ sͩ ÿi͟n d̓n khác nhau ÿ́ͻc ΁ng dͽng r̽t rͱng rãi trong các lƭnh vΉc công nghi͟p, nông nghi͟p, x΅ lý ch̽t th̻i ÿi͟n t΅… Bài báo trình bày mô hình thi͗t bͣ và k͗t qu̻ nghiên c΁u s΅ dͽng công ngh͟ phân tách các h̹t b͉ng kΏ thuͅt cao áp tƭnh ÿi͟n. Công ngh͟ ΁ng dͽng kΏ thuͅt cao áp tƭnh ÿi͟n ÿã ÿ́ͻc nghiên c΁u nhi͙u năm t̹i các ńͳc trên th͗ giͳi do có r̽t nhi͙u ́u ÿi͛m nh́ tiêu tͩn ít năng ĺͻng, có hi͟u su̽t cao và không gây ô nhi͝m môi tŕ͵ng. Tuy nhiên t̹i Vi͟t Nam, vi͟c nghiên c΁u sâu công ngh͟ và ̻nh h́ͷng cͿa các y͗u tͩ khác nhau nh́ ÿi͟n tŕ͵ng, môi tŕ͵ng tͳi hi͟u qu̻ thi͗t bͣ còn ch́a ÿ́ͻc ÿ̿u t́ thͧa ÿáng. ABSTRACT The separation of elements with different conductivities is widely applied in industry, agriculture, e-waste processing technology… This paper presents the developed device and the research results, implementing the technology of high- voltage electrostatic technique in particles separation. Application of the technology has been studied over the world for many years due to its advantages, such as low power consumption, high separation performance and environment-friendly. However in Vietnam, the deep research of technology and impact of different factors, such as the electric field and the environment, has not been invested sufficiently. Tӯ khóa: phân tách hҥt, xӱ lý chҩt thҧi ÿiӋn tӱ, cao áp tƭnh ÿiӋn. 1. MӜT SӔ ĈҺC TÍNH CӪA CÁC PHҪN TӰ CҪN PHÂN TÁCH 1.1 ĈiӋn dүn và trӑng lѭӧng riêng ĈӇ phөc vө cho viӋc nghiên cӭu công nghӋ và thí nghiӋm, các mүu ÿѭӧc chӑn chӭa phҫn tӱ cҫn phân tách là sa khoáng lҩy tӯ mӓ Cҭm hòa (Cҭm xuyên, Hà Tƭnh). Cѫ sӣ lҩy sa khoáng ÿӇ làm thí nghiӋm dӵa trên sӵ khác biӋt vӅ trӏ sӕ ÿiӋn trӣ suҩt cӫa các hҥt phҫn tӱ cҫn phân tách trong sa khoáng ÿѭӧc thӇ hiӋn trong bҧng 1 nhѭ sau (theo [1]): B̫ng 1. Ĉ̿c tính cͯa m͡t s͙ h̩t khoáng ch̭t ÿ˱ͫc phân tách TT Sa khoáng Trӑng lѭӧng riêng, g/cm 3 ĈiӋn trӣ suҩt, ȍ.cm Phân loҥi 1 Ilmenite 4,7 1-10 -3 Dүn ÿiӋn 2 Zircon 4,6-4,7 10 13 -10 15 ĈiӋn môi Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 eBook for You 2 3 Rutile 4,2-5,2 1-10 2 Dүn ÿiӋn 4 Thҥch anh 2,5-2,8 10 12 -10 17 ĈiӋn môi 5 Pirit 4,9-5,2 10 -5 -10 -1 Dүn ÿiӋn 1.2 Kích thѭӟc quy ÿәi cӫa các hҥt Trong thӵc tӃ các hҥt khoáng sҧn có hình dҥng rҩt ÿa dҥng, ÿӇ thuұn tiӋn cho tính toán và mô phӓng ngѭӡi ta thѭӡng quy vӅ hình cҫu, hình elip hoһc bán elip [2,3]. Bҵng thiӃt bӏ chuyên dөng và phѭѫng pháp quy hình dҥng các hҥt vӅ dҥng hình cҫu có thӇ tính ÿѭӧc bán kính tѭѫng ÿѭѫng cӫa các hҥt theo công thӭc sau [2,3,4]: 3 0,62 td rabc (1) Trong ÿó a, b và c tѭѫng ӭng là chiӅu dài, rӝng và cao cӫa hҥt. Các hҥt ÿӇ ÿo ÿҥc ÿѭӧc lҩy ngүu nhiên vӟi sӕ lѭӧng mүu là 400 hҥt. Tӯ kӃt quҧ ÿo ÿҥc và tính toán có thӇ rút ra kӃt luұn sѫ bӝ: bán kính tѭѫng ÿѭѫng cӫa các hҥt khoáng sҧn tҥi mӓ Cҭm hòa dao ÿӝng trong khoҧng tӯ 70 ÿӃn 230ȝm. Kích thѭӟc này rҩt phù hӧp vӟi viӋc dùng thiӃt bӏ kiӇu máng nghiêng và cho hiӋu suҩt tách cao [3,5]. 2. MÔ HÌNH CӪA THIӂT Bӎ Mô hình thiӃt bӏ thí nghiӋm do tác giҧ cùng các ÿӗng nghiӋp thiӃt kӃ, chӃ tҥo và lҳp ÿһt tҥi phòng thí nghiӋm cao áp và vұt liӋu cӫa Trѭӡng Ĉҥi hӑc Bách khoa Hà nӝi. ViӋc lӵa chӑn mô hình thiӃt bӏ kiӇu này dӵa trên mӝt sӕ cѫ sӣ sau:  Mô hình thiӃt bӏ này hiӋn còn chѭa ÿѭӧc ӭng dөng tҥi ViӋt N am.  ThiӃt bӏ ÿѭӧc nghiên cӭu có nhiӅu ѭu ÿiӇm so vӟi các thiӃt bӏ ÿang ÿѭӧc sӱ dөng tҥi ViӋt Nam: có công suҩt và hiӋu suҩt phân tách cao, dӉ dàng lҳp ÿһt vұn hành hiӋu chӍnh, tiêu hao ít năng lѭӧng.  ViӋc sӱ dөng mô hình này cho phép tiӃn hành thí nghiӋm theo các chӃ ÿӝ vұn hành thӵc tӃ, nhѭng vӟi ѭu ÿiӇm cҩu tҥo ÿѫn g iҧn nên dӉ dàng thay ÿәi các thông sӕ kӻ thuұt (chiӅu dài, hình dҥng, vӏ trí ÿiӋn cӵc…). Sѫ ÿӗ mô hình thiӃt bӏ trên hình 1: Hình 1. S˯ ÿ͛ cͯa mô hình thi͇t b͓ phân tách ki͋u máng nghiêng Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 3 eBook for You 3 1 - PhӉu chӭa nguyên liӋu; 2 - Máng nghiêng; 3 - ĈiӋn cӵc trên; 4 - ĈiӋn cӵc dѭӟi (hình trө); 5 - Khay hӭng sҧn phҭm; ĈӇ thuұn tiӋn cho viӋc phân tích các kӃt quҧ thí nghiӋm ӣ ÿây tác giҧ chӑn sӕ lѭӧng khay hӭng sҧn phҭm là 20, cho phép thu hӗi sҧn phҭm phân tách ÿѭӧc tҥi nhiӅu vӏ trí khác nhau. Các kӃt quҧ thí nghiӋm cho phép ÿánh giá nhӳng ÿһc tính cӫa các phҫn tӱ cҫn tách và phân tích nhӳng ҧnh hѭӣng cӫa ÿiӋn cao áp tƭnh ÿiӋn cNJng nhѭ mӝt sӕ ҧnh hѭӣng khác ÿӃn hiӋu suҩt cӫa mô hình thiӃt bӏ, trên cѫ sӣ ÿó có thӇ hiӋu chӍnh nhҵm hoàn thiӋn mô hình thiӃt bӏ. Mô t̫ quá trình ho̩t ÿ͡ng cͯa thi͇t b͓: ɚ. Tr˱ͥng hͫp ch˱a có ÿi͏n tr˱ͥng: Dѭӟi tác dөng cӫa th iӃt bӏ rung các hҥt sӁ chuyӇn ÿӝng tӯ phӉu xuӕng máng nghiêng. Lúc này các hҥt chuyӇn ÿӝng hoàn toàn dѭӟi tác dөng cӫa trӑng lӵc và bay vào các khay hӭng sҧn phҭm. Quӻ ÿҥo chuyӇn ÿӝng cӫa các hҥt chӍ chӏu tác ÿӝng cӫa trӑng lӵc, lӵc này ÿѭӧc tính theo công thӭc (2) nhѭ sau: 3 4 cos 3 gtd Fmg rg u S J D (2) Trong ÿó: m - khӕi lѭӧng cӫa hҥt; r td - bán kính tѭѫng ÿѭѫng cӫa hҥt; J - tӹ trӑng riêng cӫa hҥt; g - gia tӕc rѫi tӵ do vӟi trӏ sӕ g = 9,8m/s 2 ; D - góc nghiêng cӫa máng. TiӃn hành nhiӅu thí nghiӋm vӟi viӋc thay ÿәi trӏ sӕ góc nghiêng cӫa máng ta cNJng dӉ dàng nhұn thҩy thay ÿәi cӫa sӵ phân bӕ lѭӧng hҥt trong các khay thu hӗi sҧn phҭm (hình 2). Nguyên nhân chӫ yӃu là do ҧnh hѭӣng cӫa tӕc ÿӝ chuyӇn ÿӝng ban ÿҫu cӫa các hҥt. Có thӇ kӃt luұn trong trѭӡng hӧp này sӵ phân bӕ các hҥt trong các khay thu hӗi phө thuӝc v ào kích thѭӟc và tӹ trӑng riêng, nhѭng hiӋu suҩt phân tách không cao (hàm lѭӧng Ilmenite nhұn ÿѭӧc là 50%, ÿӕi vӟi Zircon là 45%). Hình 2. Phân b͙ kh͙i l˱ͫng các h̩t trong các khay theo góc nghiêng cͯa máng. b. Tr˱ͥng hͫp có ÿi͏n tr˱ͥng: (ÿiӋn cӵc phía trên ÿѭӧc cҩp ÿiӋn áp cӵc tính âm, còn ÿiӋn cӵc phía dѭӟi – cӵc tính dѭѫng). ĈiӋn trѭӡng sӁ xuҩt hiӋn giӳa các ÿiӋn cӵc vӟi máng nghiêng. Khác vӟi trѭӡng hӧp ÿҫu, các hҥt chuyӇn ÿӝng theo máng nghiêng sau ÿó chuyӇn ÿӝng trong ÿiӋn t rѭӡng. ĈiӋn trѭӡng tác ÿӝng lên các hҥt này và làm thay ÿәi quӻ ÿҥo chuyӇn Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 4 eBook for You 4 ÿӝng cӫa chúng tùy theo tính chҩt cӫa hҥt. Thay ÿәi trӏ sӕ ÿiӋn áp ÿһt lên ÿiӋn cӵc tӭc là thay ÿәi cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng, khi ÿó có thӇ thҩy rҩt rõ và ghi lҥi sӵ thay ÿәi quӻ ÿҥo cӫa các hҥt. Phѭѫng trình chuyӇn ÿӝng cӫa các hҥt sa khoáng theo ÿӏnh luұt 2 Newton nhѭ sau: . dv mF dt ¦ G JG (3) m- khӕi lѭӧng cӫa hҥt sa khoáng, - vecto vұn tӕc chuyӇn ÿӝng cӫa hҥt, tәng cӫa các lӵc tác ÿӝng lên hҥt, t- thӡi gian chuyӇn ÿӝng. Các lӵc tác ÿӝng lên hҥt sa khoáng bao gӗm nhӳng thành phҫn sau: - Tr͕ng l͹c: 3 4 cos 3 gtd Fmg rg u S J D - L͹c tác ÿ͡ng cͯa ÿi͏n tr˱ͥng: . e FEq Vӟi E - cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng, q - ÿiӋn tích cӫa các hҥt. - L͹c do s͹ phân b͙ ÿi͏n tr˱ͥng không ÿ͉u: 3 0 1 4. . . . . 2 p F r E gradE H SH H Vӟi H 0 - hҵng sӕ ÿiӋn môi tuyӋt ÿӕi và bҵng 8,854.10 -12 F/m, H - hҵng sӕ ÿiӋn môi. - L͹c c̫n cͯa môi tr˱ͥng: 2 0,5. . . . cx FcvS J Vӟi c x - HӋ sӕ khí ÿӝng hӑc cӫa môi trѭӡng, v - vұn tӕc chuyӇn ÿӝng cӫa hҥt, S - tiӃt diӋn cӫa hҥt. Ĉһc biӋt khi ta tăng ÿiӋn áp ӣ cӵc trên vѭӧt quá mӝt trӏ sӕ nào ÿó sӁ xuҩt hiӋn hiӋn tѭӧng có mӝt sӕ hҥt khi chuyӇn ÿӝng trong ÿiӋn trѭӡng mҥnh có xu hѭӟng bay lên và va ÿұp vào ÿiӋn cӵc trên sau ÿó quay ngѭӧc trӣ lҥi vào máng nghiêng. Ĉӗng thӡi mӝt sӕ hҥt có xu hѭӟng bӏ hút vӅ phía cӵc dѭӟi (cӵc tính dѭѫng). ĈiӅu này chӭng tӓ ÿã xҧy ra hiӋn tѭӧng tích ÿiӋn vӟi cѭӡng ÿӝ cao cӫa các hҥt. So sánh vӟi trѭӡng hӧp trѭӟc (khi chѭa có ÿiӋn trѭӡng), các hҥt sӁ phân bӕ trên sӕ lѭӧng các khay thu hӗi nhiӅu hѫn (xem hình 3). Hình 3. Phân b͙ kh͙i l˱ͫng các h̩t trong các khay theo ÿi͏n áp ÿ̿t lên ÿi͏n c͹c 3. KӂT LUҰN: Quan sát khay thu hӗi sҧn phҭm bҵng mҳt thѭӡng dӉ dàng nhұn thҩy ӣ phía nhӳng khay nҵm ӣ phía xa ÿiӋn cӵc chӭa các hҥt có mҫu sүm hѫn (các hҥt Ilmenite) Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 5 eBook for You 5 còn các khay ӣ gҫn phía dѭӟi ÿiӋn cӵc có mҫu sáng hѫn (Zircon và thҥch anh). Các mүu sҧn phҭm nhұn ÿѭӧc trong khay thu hӗi quһng ÿã ÿѭӧc tiӃn hành ÿánh giá nhҵm hoàn thiӋn thiӃt bӏ. Căn cӭ vào kӃt quҧ thӱ nghiӋm trên mô hình thiӃt bӏ vӟi viӋc thay ÿәi nhiӅu thông sӕ có thӇ nhұn ÿѭӧc kӃt quҧ tách vӟi hiӋu suҩt cao. Khi lӵa c hӑn ÿѭӧc thông sӕ tӕi ѭu nhѭ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng, kích thѭӟc, vӏ trí và góc nghiêng cӫa ÿiӋn cӵc…, kӃt quҧ phân tách sa khoáng tӯ mӓ Cҭm Hòa có thӇ ÿҥt ÿѭӧc nhӳng tӹ lӋ nhѭ sau:  Mүu tinh quһng Ilmenite nhұn ÿѭӧc có chӭa 99,6% Ilmenite;  Mүu tinh quһng Zircon nhұn ÿѭӧc chӭa 99,0% Zircon. Nhѭ vұy có thӇ thҩy viӋc sӱ dөng mô hình thiӃt bӏ và công nghӋ cao áp tƭnh ÿiӋn vӟi viӋc lӵa chӑn ÿúng các thông sӕ kӻ thuұt liên quan (cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng, góc nghiêng cӫa ÿiӋn cӵc, vӏ trí các ÿiӋn cӵc…) cho phép nâng cao ÿáng kӇ hiӋu suҩt làm giҫu quһng. Các kӃt quҧ nghiên cӭu trên khҷng ÿӏnh lҥi mӝt lҫn nӳa lӧi thӃ cӫa dҥng mô hình thiӃt bӏ này khi áp dөng ÿӇ tách các loҥi khoáng sҧn khác có tính chҩt gҫn giӕng vӟi sa khoáng cӫa mӓ Cҭm Hòa. TÀI LIӊU THAM KHҦO: 1. Mesenhiashin Ⱥ.I. ɗɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɫɟɩɚɪɚɰɢɹ ɜ ɫɢɥɶɧɵɯ ɩɨɥɹɯ, Ɇ., ɇɟɞɪɚ, 1978. 2. Vereshagin I.P., Levitov V.I., Mirdabekian G.D., Pashin Ɇ.Ɇ. Ɉɫɧɨɜɵ ɝɚɡɨɞɢɧɚɦɢɤɢ ɞɢɫɩɟɪɫɧɵɯ ɫɢɫɬɟɦ. Ɇ., ɗɧɟɪɝɢɹ, 1974. 3. Ĉinh Quӕc Trí, S.Ⱥ. Ʉrivov. Ɉɰɟɧɤɚ ɪɟɠɢɦɚ ɷɥɟɤɬɪɨɫɟɩɚɪɚɰɢɢ ɧɚ ɨɫɧɨɜɟ ɝɪɚɧɭɥɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɦɢɧɟɪɚɥɶɧɵɯ ɱɚɫɬɢɰ ɦɟɫɬɨɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ Ʉɚɦɯɨɚ (ȼɶɟɬɧɚɦ). /ɋɛ. ɞɨɤ. XII ɦɟɠɞɭɧɚɪɨɞɧɚɹ ɧɚɭɱɧɨ-ɬɟɯɧɢɱɟɫɤɚɹ ɤɨɧɮɟɪɟɧɰɢɹ ɫɬɭɞɟɧɬɨɜ ɢ ɚɫɩɢɪɚɧɬɨɜ. Ɍ.3- ɂɡɞɚɬɟɥɶɫɬɜɨ Ɇɗɂ, 2006 ɝ, ɫ 440-441. 4. Fraas F. Electrostatic Separation of granular Materials. Bull. U.S Mines, 603,1962. 5. Berlinxki Ⱥ.I. Ɋɚɡɞɟɥɟɧɢɟ ɦɢɧɟɪɚɥɨɜ, Ɇ., ɇɟɞɪɚ. 1988. Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 6 eBook for You 6 Ĉӏa chӍ liên lҥc: Ĉinh Quӕc Trí, ĈT. (04)38692009 Bӝ môn HӋ thӕng ÿiӋn, trѭӡng Ĉҥi hӑc Bách Khoa Hà Nӝi Sӕ 1, Ĉҥi Cӗ ViӋt, Hà Nӝi. Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 7 eBook for You Streamer inception in mineral oil under ac voltage Influence of electrode geometry, liquid conditioning, and consequences for test methods of liquids O. Lesaint Grenoble Electrical Engineering Laboratory (G2E lab) CNRS, Grenoble-INP and Joseph Fourier University Grenoble, France olivier.lesaint@grenoble.cnrs.fr T.V. Top now at: Hanoi Polytechnic Institute (IPH) Hanoi, Vietnam Abstract—This paper describes an experimental study of streamer inception in mineral oil under ac voltage, with rod and point electrodes. Positive and negative streamer inception frequencies versus voltage are investigated in gaps up to 40 cm with different electrode shapes and different conditioning of the oil (filtered oil, addition of cellulose particles, water). Streamer inception probability increases exponentially versus field, and it is not possible to simply define an “inception voltage”. A voltage (or field) value correlated to an inception probability must be used to properly compare different experiments (comparison between liquids, influence of pollution, etc.). Under ac, several effects are superposed to reduce dielectric strength: “scale effects”, influence of pollution, long time duration. With sharp points, injected space charges considerably influence experiments, and the results obtained cannot be extrapolated to practical applications in which the effect of space charge is mostly absent. I. INTRODUCTION It has been known for a long time that initiation of breakdown in liquids under ac voltage is a very complex process. Even in the simplest situation (a liquid between two metallic electrodes), many parameters are able to influence the initiation of breakdown: - the liquid chemical nature; - “scale” effects. Breakdown voltage in quasi-uniform field decreases when the stressed liquid volume and/or electrode surface area are increased [1,2]. "Volume" or "electrode surface area" effects are usually interpreted in terms of "weak points” able to trigger breakdown (solid particles in the liquid volume, or electrode surface defects). The probability to get large weak points increases with stressed liquid volume, and electrode surface area; - pollution: breakdown voltage in quasi-uniform field under ac decreases when solid particles (metallic, hydrated cellulose fibers, …) and water are present [3, 4]; - time: breakdown initiation shows a large statistical variation, and is strongly affected by the time duration of voltage application (the longer the time, the lower the initiation voltage); - injected space charge may also have an influence: field reduction by homocharges, or increase with heterocharges. It remains very difficult to model and predict the initiation of breakdown in practical situations. This study is devoted to obtain a more comprehensive and quantitative description of these phenomena under ac voltage. Since breakdown results from the initiation and propagation of streamers, the study of initiation can be done with two main types of experiments: - under moderately divergent field, the average field in the gap is very high, and all initiated streamers propagate to breakdown. The measured breakdown voltage is equal to the voltage required to initiate a streamer; - under divergent field (point-plane or rod-plane at large gaps), streamers can appear due to a high local field, but are unable to propagate to breakdown. It is thus necessary to detect streamer inception with more sophisticated techniques. The main practical advantage of these experiments is the absence of breakdown (no destruction of electrodes, limited degradation of the oil). On the other hand, experiments with large rod electrodes impose us to use high voltage and very large gaps to avoid breakdown. A previous study of streamer initiation was carried out with impulse voltage [5] over a wide range of electrode shapes (from sharp points of μm size to large rounded rods, and with fixed metallic particles on a flat electrode). This study mainly highlighted the effect of “electrode surface” under impulse voltage. Under ac, the problem becomes much more complex, since the liquid pollution, time, and injected space charges will have a large influence. With short impulses these parameters have a small influence: the time duration is too small to allow motion of particles from the liquid volume up to electrodes, and space charge development is also very limited. The experiments carried out here are done with the objective to separate (as far as possible) the effects of electrode shape, time, and pollution by solid particles and water. II. E XPERIMENTAL TECHNIQUES The test cell used was a 150 liter transparent PMMA container (Fig. 1). The high voltage electrode is facing a grounded aluminum plane, 50x50 cm in size. Steel points (tip radius of curvature r p = 10 to 100 μm), and rods with a Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 8 eBook for You hemispherical end (radii r p = 0.5 to 20 mm) were used. Gap distances d were investigated up to 40 cm. Both the high voltage electrode and the distance could be changed without opening the test cell, and without changing or circulating the oil, in order to keep exactly the same oil condition. The high voltage supply was a 300 kV test transformer. To get very clean oil, the test cell was included in a closed loop including an oil processing system (1μm filter, degassing and drying). An insulating tube allowed us to take oil samples in the test cell to measure particle and water contents. To avoid particle sedimentation and get an homogeneous and stable particle content, the oil was continuously stirred with two polyethylene propellers. Cellulose particles, metallic perticles and water can be added to clean oil. Table 1 shows typical results of particle counting when different amounts of cellulose were added to filtered oil. Pollution inlet Drying and filtration unit PM Oil sampling stirrers HV electrode Figure 1. Test cell TABLE I. Typical particle countings. Particle size (μm) Filtered oil + 0,7 mg/l cellulose + 18 mg/l cellulose + 70 mg/l cellulose 2 -5 252 748 9690 16316 5-10 20 34 6060 806 10-15 4 16 56 76 15-25 2 8 18 18 25-50 1 4 6 6 50-100 0 2 4 5 100-150 0 0 0 0 >150 0 0 0 0 Streamer detection has to fulfill several main requirements. The size of streamers vary considerably in the experiments: very small streamers with sharp points at low voltage (charge: a few pC, duration <1μs), and very large ones at high voltage with large rods (charge > 1μC, duration > 100μs). Detection must be very sensitive in order to detect all streamers. During propagation of a long streamer, a large number a fast current pulses is detected. Conventional PD measurement systems based on pulse detection are unable to record properly streamers: counting of all current pulses leads to considerably overestimate the streamer number actually generated. The detection system must also have a very low level of spurious noise, typically less than 1 shot per hour (in some experiments, a very low number of streamers can appear, typically 1 per hour). The system must be able to count properly such rare events. In this study, inception was detected by the streamer light emission using a photomultiplier (PM). This provided a very sensitive detection. A “dead time” of 200 μs was fixed after each detection to avoid overcounting streamers. The detection threshold was fixed above the background noise of the PM, and the test cell was placed in a totally dark room. III. S TREAMER INCEPTION FREQUENCY Fig. 2 shows a typical result obtained with a rod electrode of medium size (r p = 0.5 mm, distance d = 40 cm), in oil of technical quality without filtration (figures 2 to 4 correspond to the same oil sample, i.e. without opening the test cell or circulating the oil). 10 -3 10 -1 10 1 10 3 100 150 200 250 Streamer inception frequency F (minute -1 ) Crest voltage (kV) Positive Streamer Negative Streamer Figure 2. Inception frequency of positive and negative streamers in oil without filtration, 20ppm water content. Rod radius r p = 0.5mm, gap distance d = 40 cm. The average inception frequency F increases exponentially versus voltage, up to a value ≈ 10 3 streamers / minute (corresponding to about 1 streamer initiated every half-wave). The increase of F at higher voltage is then much slower. At very low voltage, the exponential variation is still observed down to very low discharge rates (< 10 -2 discharge / minute, i.e. less than 1 streamer per hour). To obtain significant measurements at very low rates, total durations up to 2 days were used in some experiments. In all experiments, no indication of a “threshold minimum voltage” for streamer inception could be obtained. The number of positive and Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 9 eBook for You [...]... Africon −533− Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 20 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 21 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 22 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 23... You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 24 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 25 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 26 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn. .. You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 31 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 32 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 33 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn. .. 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 27 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 28 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 29 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 30 eBook... II: Influence of a metallic protrusion on a flat electrode", IEEE Trans on DEI, Vol.9, pp.92-96, 2002 11 eBook for You 0 a) eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 12 Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 EMTP Simulation of Induced Overvoltage in Low Voltage System Thinh Pham Nhung Pham and Top V Tran Institute of Material... still beyond that needed for corona discharge As shown in the figure 4, electric field intensifies as far from the ground-fitting-end and reaches the highest −531− Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 18 Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 end and pin-fitting regions From the point of view of field distribution, the presence of pollution layer plays a positive role in linearizing... of 14.5 S 1500 750 0 0 8 14.5 20 conductivity ( S) Figure 10: Influence of pollution layer conductivity on electric field stress Influence of dry band width −532− Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 19 Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 As mentionned in introduction paragraph, the flashover in polluted insulator are initiated by the formation of one (or more) dry band In order... heavy pollution levels Morever, the effect of mortar layers is neglected in the model RESULTS AND DISCUSSION Potential and electric field distribution in clean −530− Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 17 Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 insulator string Figure 5: Electric field stress along creepage path of unit 1 in clean string eBook for You Figure 3: Equipotential distribution... hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 33 eBook for You Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 34 Tổng hợp các bài báo khoa học giai đoạn 2007-2012 (OHFWURPDJQHWLF FKDUDFWHULVDWLRQ RI 3DQL38 LQ PXOWL OD\HUHG VWUXFWXUH DSSOLFDWLRQ IRU (0, SURWHFWLRQ DW PLFURZDYH IUHTXHQF\ 3KDP +RQJ 7KLQK... stroke current has the shape of step-function with the maximum value I0, which propagates along the lightning channel with a constant velocity ν 978-1-4244-6301-5/10/$26.00 @2010 IEEE Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội • This return stroke generates an electric field which is given by: → → e (r , z, t ) = − ∇ φ (r , z, t ) − ∂ → A(r , z, t ) ∂t (1) Ԧ where: φ is the scalar potential, ‫ ܣ‬is . calculation of the electrical field distribution along a string of cap and pin porcelain insulator using in current transmission lines in Vietnam. Pollution level and dry band width are varied in. different conditioning of the oil (filtered oil, addition of cellulose particles, water). Streamer inception probability increases exponentially versus field, and it is not possible to simply. Bách Khoa Hà N i 17 eBook for You insulator string Figure 3: Equipotential distribution along a clean string Figure 4: Electric field distribution along a clean string The calculation is firstly

Ngày đăng: 18/08/2014, 14:22

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Front Cover

  • Phần I: Cao áp và Vật liệu điện

    • Đinh Quốc Trí

    • Trần Văn Tớp

    • Phạm Hồng Thịnh

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan