IV. Thử nghiệm phóng điện cục bộ của máy biến áp khô

1. Phân tích dạng sóng của phóng điện cục bộ

Điện áp trên trở kháng dò Zm (tức là tín hiệu dò) khá nhỏ và cần được khuếch đại để hiển thị rõ ràng trên thiết bị. Giá trị đỉnh của tín hiệu xung được khuếch đại bởi bộ khuếch đại có thể được đo bằng máy hiện sóng. Ngoài ra, máy hiện sóng cũng có thể thấy pha nào của phóng điện xảy ra ở tần số nguồn, xác định dạng sóng xung và thời gian phóng điện, và quan sát các đặc điểm của toàn bộ quá trình phóng điện cục bộ. Để xác định vị trí và bản chất gần đúng của phóng điện. Máy hiện sóng có thể được quét theo chiều ngang và chiều elip. Quét ngang được thực hiện với độ lệch toàn màn hình tương đương với một chu kỳ và được đồng bộ hóa với điện áp thử nghiệm để xác định pha của xung. Quét elip cũng tương đương với một chu kỳ điện áp thử nghiệm trên mỗi chu kỳ quét. Hình 4-1 Sơ đồ dạng sóng trên màn hình của hai chế độ quét.

HÌNH 4-1

Trong thử nghiệm phóng điện cục bộ, ngoài phóng điện cục bộ bên trong lớp cách điện, sự kết nối của dây dẫn, tiếp điểm điện và đèn huỳnh quang, hiện tượng phóng điện hào quang ở điện cực cao áp, v.v., cũng có thể ảnh hưởng đến dạng sóng của phóng điện cục bộ. Vì vậy, cần phải phân biệt dạng sóng của phóng điện cục bộ với các nhiễu khác bên trong lớp cách điện. Hình 4-2 là một số dạng sóng điển hình.

HÌNH 4-2

2. Nhận dạng phổ của phóng điện cục bộ

Hình 4-3 thể hiện các loại dao động đồ phóng điện cục bộ khác nhau, thu được gần điện áp ban đầu. Hình (a), (b), (c) và (d) là các dạng cơ bản của phóng điện cục bộ, còn (e), (f) và (g) là các dạng cơ bản của sóng giao thoa.

HÌNH 4-3

Trong hình (a), chỉ có một khe hở không khí vuông góc với hướng của điện trường trong cấu trúc cách điện, và xung phóng điện được chồng lên vị trí giữa đỉnh dương và đỉnh âm. Biên độ và tần số xung ở cả hai phía đối xứng về cơ bản là bằng nhau. Nhưng đôi khi biên độ trên và dưới của sự bất đối xứng 3:1 vẫn bình thường. Mối quan hệ giữa phóng điện và điện áp thử nghiệm là sau khi phóng điện ban đầu, phóng điện tăng lên đến một mức nhất định, và phóng điện vẫn không thay đổi khi điện áp thử nghiệm tăng lên. Điện áp dập tắt xấp xỉ bằng hoặc thấp hơn một chút so với điện áp khởi đầu.

Trong hình (b), cấu trúc cách điện chứa các khe hở không khí với kích thước khác nhau, chủ yếu là các cấu trúc cách điện đúc. Khi xung phóng điện chồng lên vị trí trước đỉnh dương và đỉnh âm, biên độ và tần số của hai phía đối xứng của xung về cơ bản bằng nhau, nhưng đôi khi sự bất đối xứng của biên độ trên và dưới là 3:1 vẫn bình thường. Lúc bắt đầu phóng điện, xung phóng điện có thể được phân giải, sau đó điện áp tăng lên, một số xung phóng điện di chuyển về phía vị trí điện áp thử nghiệm bằng không, đồng thời sẽ có một xung lớn hơn, độ phân giải xung giảm dần cho đến khi không thể phân giải được. Sau khi phóng điện ban đầu, phóng điện tăng đều đặn cùng với sự tăng của điện áp, và điện áp dập tắt về cơ bản bằng hoặc thấp hơn điện áp ban đầu.

Trong hình (c), chỉ có một khe hở không khí trong cấu trúc cách điện. Phản ứng phóng điện của khe hở không khí trên bề mặt điện cực khác với phản ứng trong chất điện môi. Xung phóng điện chồng lên các đỉnh dương và âm của điện áp, và biên độ của cả hai phía không đối xứng, tần số của biên độ lớn thấp, và tần số của biên độ nhỏ cao. Tỷ lệ thường lớn hơn 3:1 và đôi khi là 10:1. Có thể phân biệt được phản ứng phóng điện tổng thể. Một khi quá trình phóng điện bắt đầu, lượng phóng điện về cơ bản không thay đổi và không liên quan đến sự tăng điện áp. Điện áp dập tắt bằng hoặc thấp hơn một chút so với điện áp khởi động.
 
Trong (d), (1) một cụm khe hở không khí có kích thước khác nhau nằm trên bề mặt điện cực, nhưng chúng là loại kín; (2) Khe hở điện giữa điện cực và môi trường cách điện không kín. Tỷ lệ biên độ giữa hai phía thường là 3:1 và đôi khi là 10:1 trước khi xung phóng điện chồng lên đỉnh âm của điện áp. Khi điện áp tăng, một phần của xung di chuyển về vị trí 0. Sau khi bắt đầu phóng điện, độ phân giải xung khá tốt. Tiếp tục tăng áp suất, độ phân giải giảm cho đến khi không thể phân biệt được. Sau khi phóng điện ban đầu, cường độ phóng điện tăng dần theo sự tăng của điện áp, và điện áp tắt bằng hoặc thấp hơn một chút so với điện áp ban đầu. Nếu điện áp duy trì trong 10 phút, phản ứng phóng điện sẽ thay đổi phần nào.

(e) Nguồn gây nhiễu là môi trường chất lỏng giữa đầu kim và tấm phẳng hoặc mặt đất. Hiện tượng phóng điện hào quang xảy ra ở điện áp thấp hơn, và xung phóng điện được chồng lên vị trí điện áp đỉnh. Ví dụ như tại đỉnh âm. Công suất phóng điện ở điện thế cao; nếu nằm ở vị trí đỉnh dương thì nguồn điện ở điện thế thấp. Điều này giúp xác định vị trí điểm 0 của điện áp, và một cặp xung xuất hiện đối xứng tại các đỉnh điện áp dương hoặc âm, với khoảng thời gian bằng nhau cho mỗi cụm xung phóng điện. Tuy nhiên, biên độ và khoảng thời gian của hai cụm khác nhau, và cụm nhỏ hơn có cùng biên độ và mật độ cao hơn. Xung lớn hơn có điện áp ban đầu thấp hơn và sự phóng điện tăng lên khi điện áp tăng. Điện áp ban đầu của một cụm xung nhỏ hơn cao hơn, và lượng phóng điện không phụ thuộc vào điện áp và vẫn không thay đổi. Khi điện áp tăng, mật độ tần số xung tăng lên, nhưng vẫn có thể phân biệt được. Khi điện áp tăng, nó trở nên không thể phân biệt được.

(f) Đầu kim tiếp xúc với môi trường khí phẳng hoặc trên mặt đất. Hiện tượng phóng điện hào quang xảy ra ở điện áp thấp hơn, và xung phóng điện chồng lên vị trí điện áp đỉnh. Ví dụ, nếu ở đỉnh âm, nguồn điện có điện thế cao; nếu ở đỉnh dương, nguồn điện có điện thế thấp. Điều này giúp xác định điểm 0 của điện áp. Sau khi phóng điện ban đầu, điện áp tăng lên và lượng phóng điện không thay đổi, nhưng mật độ xung khuếch tán sang cả hai phía và tần số phóng điện tăng lên, tuy nhiên vẫn có thể phân biệt được. Khi điện áp tăng, tần số xung phóng điện tăng dần đến mức khó phân biệt.

(g) Phóng điện thế treo. Sự phóng điện giữa hai vật kim loại được treo trong một điện trường, hoặc giữa một vật kim loại và mặt đất.

Có hai loại dạng sóng:

1. Cực dương và cực âm có cùng biên độ xung, khoảng thời gian và tần số;

2. Các xung ở cả hai phía xuất hiện theo cặp, với khoảng cách giữa các cặp bằng nhau, và đôi khi di chuyển qua lại trên đường cơ sở.

Có ba loại phóng điện ban đầu:

(1) Lượng phóng điện vẫn không thay đổi, không phụ thuộc vào điện áp, và điện áp tắt hoàn toàn bằng điện áp khởi động.

(2) Điện áp tiếp tục tăng và ở một điện áp nhất định, sự phóng điện đột ngột biến mất. Khi điện áp tiếp tục tăng rồi giảm, nó sẽ phóng điện trở lại ở điện áp biến mất trước đó.

(1) Khi điện áp tăng, công suất phóng điện giảm dần, xung phóng điện tăng.