CHƯƠNG 3VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN3.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN3.1.1 Khái niệmVật liệu dùng làm cách điện [còn gọi là chất điện môi] là các chất mà trongđiều kiện bình thường điện tích xuất hiện ở đâu thì ở nguyên ở chỗ đấy, tức là ởđiều kiện bình thường, điện môi là vật liệu không dẫn điện, điện dẫn của chúngbằng không hoặc nhỏ không đáng kể.Vật liệu cách điện có vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuậtđiện, Việc nghiên cứu vật liệu cách điện để tìm hiểu các tính chất, đặc điểm, để từđó chọn lựa cho phù hợp.3.1.2. Phân loại vật liệu cách điện3.1.2.1. Phân loại theo trạng thái vật lýTheo trạng thái vật lý, có: Vật liệu cách điện thể khí, Vật liệu cách điện thể lỏng, Vật liệu cách điện thể rắn.Vật liệu cách điện thể khí và thể lỏng luôn luôn phải sử dụng với vật liệucách điện ở thể rắn thì mới hình thành được cách điện vì các phần tử kim loạikhông thể giữ chặt được trong không khí.Vật liệu cách điện rắn còn được phân thành các nhóm: cứng, đàn hồi, có sợi,băng, màng mỏng.Ở giữa thể lỏng và thể rắn còn có một thể trung gian gọi là thể mềm nhãonhư: các vật liệu có tính bôi trơn, các loại sơn tẩm.3.1.2.2. Phân loại theo thành phần hóa họcTheo thành phần hoá học, người ta phân ra: vật liệu cách điện hữu cơ và vậtliệu cách điện vô cơ.1. Vật liệu cách điện hữu cơ: chia thành hai nhóm: nhóm có nguồn gốc trongthiên nhiên và nhóm nhân tạo.Nhóm có nguồn gốc trong thiên nhiên sử dụng các hợp chất cơ bản có trongthiên nhiên, hoặc giữ nguyên thành phần hóa học như: cao su, lụa, phíp,xenluloit,...Nhóm nhân tạo thường được gọi là nhựa nhân tạo gồm có: nhựa phênol,nhựa amino, nhựa polyeste, nhựa epoxy, xilicon, polyetylen, vinyl,polyamit,....2. Vật liệu cách điện vô cơ: gồm các chất khí, các chất lỏng không cháy, các loạivật liệu rắn như gốm, sứ, thủy tinh, mica, amiăng...3.1.2.3. Phân loại theo tính chịu nhiệtPhân loại theo tính chịu nhiệt là sự phân loại cơ bản, phổ biến vật liệu cáchđiện dùng trong kỹ thuật điện. Khi lựa chọn vật liệu cách điện, đầu tiên cần biết vậtliệu có tính chịu nhiệt theo cấp nào. Người ta đã phân vật liệu theo tính chịu nhiệtnhư bảng 3.2.Bảng 3.2. Phân loại vật liệu cách điệnCấpcáchđiệnNhiệt độcho phép[0C]Các vật liệu cách điện chủ yếuY90Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ và các vật liệu tươngtự không tẩm nhựa, các loại nhựa polyetylen, PVC,polistinol, anilin, abomitA105Giấy, vải sợi, lụa trong dầu, nhựa polyeste, cao su nhântạo, các loại sơn cách điện có dầu làm khô120Nhựa tráng Polyvinylphocman, poliamit, epoxi. Giấy éphoặc vải ép có nhựa phendfocmandehit [gọi chung làBakelit giấy]. Nhựa Melaminfocmandehit có chất độngxenlulo. Vải có tẩm thấm Polyamit. Nhựa Polyamit.Nhựa Phênol-Phurphurol có độn xenlulo.130Nhựa Polyeste, amiang, mica, thủy tinh có chất độn.Sơn cách điện có dầu làm khô dùng ở các bộ phận tiếpxúc với không khí. Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từnhựa phênol. Nhựa PhênolPhurol có chất độn khoáng,nhựa epoxi, sợi thủy tinh, nhựa Melaminfocmandehit.EBF155Sợi amiang, sợi thủy tinh có chất kết dínhH180Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dínhC>180Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ,Polytetraflotylen, Polymonoclortrifloetylen.3.6. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆNKhi lựa chọn, sử dụng vật liệu cách điện cần phải chú ý đến không những cácphẩm chất cách điện của nó mà còn phải xem xét tính ổn định của những phẩmchất này dưới các tác dụng cơ học, hóa lý học, tác dụng của môi trường xungquanh,...gọi chung là các điều kiện vận hành tác động đến vật liệu cách điện. Dướitác động của điều kiện vận hành, tính chất của vật liệu cách điện bị giảm sút liêntục, người ta gọi đó là sự lão hóa vật liệu cách điện. Do vậy, tuổi thọ của vật liệucách điện sẽ rất khác nhau trong những điều kiện khác nhau.Bởi thế cần phải nghiên cứu về tính chất cơ lý hoá, nhiệt của vật liệu cách điệnđể có thể ngăn cản quá trình lão hoá, nâng cao tuổi thọ của vật liệu cách điện.3.6.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điệnCác vật liệu cách điện với mức độ khác nhau đều có thể hút ẩm [hút hơi nướctừ môi trường không khí] và thấm ẩm [cho hơi nước xuyên qua].Nước là loại điện môi cực tính mạnh, hằng số điện môi tương đối = 80 81, độđiện dẫn =10-5 10-6 [1/cm] nên khi vật liệu cách điện bị ngấm ẩm thì phẩm chấtcách điện bị giảm sút trầm trọng.Hơi ẩm trong không khí còn có thể ngưng tụ trên bề mặt điện môi, đó lànguyên nhân khiến cho điện áp phóng điện bề mặt có trị số rất thấp so với điện ápđánh thủng.1. Độ ẩm của không khíTrong không khí luôn chứa hơi ẩm, lượng ẩm trong không khí được xác địnhbởi tham số gọi là độ ẩm của không khí. Độ ẩm gồm có độ ẩm tuyệt đối và độ ẩmtương đối.a. Độ ẩm tuyệt đối:Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng hơi nước trong 1 đơn vị thể tích không khí3[g/m ]. Ở nhiệt độ xác định, độ ẩm tuyệt đối không thể vượt qua mmax [mmax đượcgọi là độ ẩm bão hoà]. Nếu khối lượng nước nhiều hơn giá trị mmax thì hơi nước sẽrơi xuống dưới dạng sương.Quan hệ giữa độ ẩm bão hòa và nhiệt độ cho trên hình 3.6.b. Độ ẩm tương đối, %mMax90[g/cm3]8070Độ ẩm tương đối là tỷ số:% =m.100% [3-12]mmaxỞ trạng thái bão hòa của hơi nước6050trong không khí sẽ có % = 100%.40Thường các ẩm kế chỉ cho số liệu về30độ ẩm tương đối % nên khi cần xác20định độ ẩm tuyệt đối sẽ phải tínhtheo công thức:10-20 -10 010020 30 40 50 t [ C]Hình 3.6. Quan hệ giữa độ ẩm bão hoàmmax theo nhiệt độvà do mmax là hàm của nhiệt độ môi trường không khí [t] nên m = f[ %, t].Như vậy, từ các số liệu về độ ẩm tương đối và nhiệt độ của không khí có thểxấc định được độ ẩm tuyệt đối m [bằng cách tính toán, tra bảng số, đồ thị...].Theo quy ước quốc tế, điều kiện khí hậu chuẩn của không khí được qui định:Áp suất p = 760 mmHg.Nhiệt độ t = 200C.Độ ẩm tuyệt đối m = 11g/m3 [độ ẩm tương đối % khoảng 60 70%].Khí hậu Việt Nam khác xa với khí hậu chuẩn. Khí hậu Việt Nam thuộc vùngkhí hậu nhiệt đới. Ở miền Bắc, nhiệt độ trung bình hàng năm là 22,70C, nhiệt độcực đại có thể đạt tới 42,80C. Độ ẩm thường xuyên cao là một trong các đặc điểmnổi bật của khí hậu nước ta. Độ ẩm tuyệt đối trung bình hàng năm ở đồng bằng Bắcbộ là m = 24 26 g/m3, trong các tháng hè có thể lên tới 30 33g/m3 và trong cáctháng mùa đông cũng tới mức 13 17g/m3.2. Độ ẩm của vật liệu Độ ẩm của vật liệu là lượng hơi nước trong một đơn vị trọng lượng của vậtliệu.Khi đặt mẫu vật liệu cách điện trong môi trường không khí có độ ẩm % vànhiệt độ t [0C] thì sau một thời gian nhất định, độ ẩm của vật liệu sẽ đạt tới giớihạn được gọi là độ ẩm cân bằng [cb].Nếu mẫu vật liệu vốn khô ráo được đặt trong môi trường không khí ẩm [vậtliệu có độ ẩm ban đầu < cb] thì vật liệu sẽ bị ẩm, nghĩa là nó hút hơi ẩm trongkhông khí khiến cho độ ẩm sẽ tăng dần tới trị số cân bằng cb như đường 1 trênhình 3.7 [vật liệu bị ngấm ẩm].Ngược lại, khi mẫu vật liệu đãbị ẩm trầm trọng [có độ ẩm ban đầu > cb] thì độ ẩm mẫu sẽ giảm tới2 [vật liệu sấy khô]cbtrị số cb như đường 2 trên1 [vật liệu ngấm ẩm]hình 3.7. [vật liệu sấy khô].0t [h]Hình 3.7Đối với vật liệu xốp, loại vật liệu có khả năng hút ẩm rất mạnh, người ta đưara độ ẩm quy ước. Đó là trị số cb khi vật liệu được đặt trong không khí ở điều kiệnkhí hậu chuẩn.3. Tính thấm ẩmTính thấm ẩm là khả năng cho hơi ẩm xuyên thấu qua vật liệu cách điện. Khivật liệu bị thấm ẩm thì tính năng cách điện của nó giảm: [], , tg Eđt.Nếu vật liệu không thấm nước sẽ hấp thụ trên bề mặt một lượng nước hoặchơi nước.Căn cứ vào góc biên dính nước của giọt nước trên bề mặt phẳng của vật liệu[hình 3.6], người ta chia vật liệu cách điện hấp phụ tốt và hấp phụ yếu. < 900: vật liệu hấp phụ tốt [hình 3.8a]. > 900: vật liệu hấp phụ yếu [hình 3.8b].b]a]Hình 3.8Vật liệu hấp phụ tốt sẽ dễ bị phóng điện, dòng dò lớn do []. Sự hấp phụcủa vật liệu cách điện phụ thuộc vào loại vật liệu, kết cấu vật liệu, áp suất, nhiệtđộ, độ ẩm,...của môi trường.4. Nhận xétQua phân tích, ta thấy rằng tính hút ẩm của vật liệu cách điện không nhữngphụ thuộc vào kết cấu và loại vật liệu mà nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất,độ ẩm...của môi trường làm việc. Nó sẽ làm biến đổi tính chất ban đầu của vật liệudẫn đến lão hóa và làm giảm phẩm chất cách điện của vật liệu, tg, có thể dẫnđến phá hỏng cách điện. Đặc biệt là đối với các vật liệu cách điện ở thể rắn.Để hạn chế nguy hại do hơi ẩm đối với vật liệu cách điện cần sử dụng các biệnpháp sau đây:Sấy khô và sấy trong chân không để hơi ẩm thoát ra bên ngoài.Tẩm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện. Sơn tẩm lấp đầy các lỗ xốpkhiến cho hơi ẩm một mặt thoát ra bên ngoài, mặt khác làm tăng phẩm chấtcách điện của vật liệu.Quét lên bề mặt các vật liệu rắn lớp sơn phủ nhằm ngăn chặn hơi ẩm lọt vàobên trong.Tăng bề mặt điện môi, thường xuyên vệ sinh bề mặt vật liệu cách điện, tránhbụi bẩn bám vào làm tăng khả năng thấm ẩm có thể gây phóng điện trên bềmặt.3.6.3. Tính chất cơ học của vật liệu cách điệnTrong nhiều trường hợp thực tế, vật liệu cách điện còn phải chịu tải cơ học,do đó khi nghiên cứu vật liệu cách điện cần xét đến tính chất cơ học của nó.Khác với vật liệu dẫn điện kim loại có độ bền kéo σ k , nén σ n và uốn σ u hầunhư gần bằng nhau, còn vật liệu cách điện, các tham số trên chênh lệch nhau kháxa. Căn cứ các độ bền này, người ta tính toán, chế tạo cách điện phù hợp với khảnăng chịu lực tốt nhất của nó.Ví dụ: Thuỷ tinh có độ bền nén σ n = 2.104 kG/cm2 trong khi độ bền kéo σ k =5.102 kG/cm2 . Vì thế thuỷ tinh thường được dùng vật liệu cách điện đỡ.Ngoài ra, khi chọn vật liệu cách điện cũng cần phải xét đến khả năng chịu vađập, độ rắn, độ giãn nở theo nhiệt của vật liệu. Đặc biệt chú ý khi gắn các loại vậtliệu cách điện với nhau cần phải chọn vật liệu có hệ số giãn nở vì nhiệt gần bằngnhau.3.6.2. Tính chất hóa học của vật liệu cách điệnTính chịu nhiệt của vật liệu cách điện là khả năng chịu tác dụng của nhiệt độcao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Mỗi loại vật liệu cách điện chỉ chịu đượcmột nhiệt độ nhất định [tức là có độ bền chịu nhiệt độ nhất định]. Độ bền chịunhiệt được xác định theo nhiệt độ làm thay đổi tính năng của vật liệu cách điện.Đối với vật liệu cách điện vô cơ, độ bền chịu nhiệt được biểu thị bằng nhiệtđộ mà nó bắt đầu có sự biến đổi rõ rệt các phẩm chất cách điện như tổn hao tgtăng, điện trở cách điện giảm sút...Đối với vật liệu cách điện hữu cơ, độ bền chịu nhiệt là nhiệt độ gây nên các biếndạng cơ học, những biến dạng này đương nhiên sẽ dẫn đến sự suy giảm các phẩmchất cách điện của nó.Về mặt hóa học, nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến tốc độ của các phản ứng hóa họcxảy ra trong vật liệu cách điện tăng [thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng hóahọc tăng dạng hàm mũ theo nhiệt độ]. Vì vậy, sự giảm sút phẩm chất cách điện củavật liệu gia tăng rất mạnh khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép.Bởi thế, ủy ban kỹ thuật điện quốc tế IEC [International ElectricalCommission] đã phân loại vật liệu cách điện theo nhiệt độ làm việc lớn nhất chophép [đã nêu ở bảng 3.2].3.1. HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆNMục đích của việc sử dụng vật liệu cách điện trong kỹ thuật điện là để duy trìkhả năng cách điện của chúng trong điện trường. Bởi vậy, khi nghiên cứu vật liệucách điện không thể không xét đến ảnh hưởng của điện môi trong điện trường.3.1.1. Khái niệm về điện trườngSở dĩ các điện tích có tác dụng lực tương tác với nhau vì điện tích tạo ra trongkhông gian quanh nó một điện trường.Để đặc trưng cho sự mạnh yếu của điện trường, người ta đưa ra khái niệmcường độ điện trường E:E=F, [V/m]q[3-1]trong đó:F: lực điện tác dụng lên điện tích thử tại điểm ta xét [N].q: điện tích thử dương [C].Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lý đặc trưng cho điệntrường về phương diện tác dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện trườngtác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó.3.1.2. Điện môiĐiện môi là những chất không không dẫn điện vì trong điện môi không cóhoặc có rất ít các điện tích tự do.Hằng số điện môi: từ công thứcD = .0.E[3-2]D: là cảm ứng điện thường gọi là véc tơ dịch chuyển điện tíchE: là điện trường: là hằng số điện môi0: hằng số điện môi trong chân không 0 =1/4.9.1011 [F/m]Trong chân không - thực tiễn- trong không khíD = 0.E[3-3]Còn trong môi trường có hằng số điện môi thìD = .0.E[3-4]Khi ta đặt giữa hai điện cực một tấm cách điện hình 3.1 thì có sự khác nhau giữađiện trường trong không khí và điện trường trong tấm cách điện. Trong không khísố đường sức điện trường và số đường dịch chuyển bằng nhau, và từ công thức[33] điện trường là:E= D/0=1A[3-5]=3C=1BHình 3.1.Tấm cách điện nằm giữa điện cựcTrong cách điện C có hằng số điện môi , điện trường giảm tỷ lệ nghịch với. Trên hình 3.1 cho thấy với =3 số đường sức điện trường bằng 1/ =1/3 sốđường sức trong không khí. Điện tích dịch chuyển đến bề mặt của cách điện C, thìmột số điện tích bị giữ lại, còn lại số điện tích tự do chuyển động qua được cáchđiện. Số điện tích tự do này tạo ra điện trường trong cách điện.Nếu khe hở E0 là điện trường trong không khí theo công thức[3.3] ta có:D = 0.E = E0Trong cách điện C với hằng số điện môi thì điện trường giảm lần tức là E=E0/3.1.3. Đặc điểm điện môi đặt trong điện trườngKhác với kim loại và các chất điện phân, trong điện môi không có các hạtmang điện tự do. Sự phân bố điện tích âm và điện tích dương trong phân tử thườngđối xứng, các trọng tâm điện tích dương và điện tích âm trùng nhau. Người ta gọicác phân tử đó là loại phân tử không phân cực.Khi đặt điện môi thuộc loại không phân cực trong điện trường [hình 3.2], điệntrường sẽ chuyển các phân tử thành các lưỡng cực điện. Các lưỡng cực điện đầudương hướng về phía cực âm của điện trường, đầu âm hướng về phía cực dươngcủa điện trường. Kết quả là trong điện môi hình thành điện trường mới gọi là điệntrường phân cực EP, ngược chiều với điện trường ngoài. Cường độ điện trườngphân cực EP nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài Eng nên cường độ điện trườngtổng hợp E trong chất điện môi có chiều cùng với chiều của điện trường ngoài vàcó trị số cường độ điện trường nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài cho trước.Nếu cường độ điện trường trong chân không là E0 thì khi đặt điện môi vào, cườngđộ điện trường sẽ là:E = E0gọi là hằng số điện môi tương đối của chất điện môi .[3-6]Eng+_ +_ +_ +_ +_ +_ +Ep_ +_ +_ +_ +E_ +_ +-Hình 3.2 Sự phân cực của điện môiTuy nhiên khi điện môi đặt trong điện trường thì cónhững biến đổi cơ bản khi đó điện môi chịu tác dụngcủa cường độ điện trường E được xác định như sau:hUTrong đó: U là điện áp đặt lên hai cực điện môiHình 3.3 Điện môi khi đặttrong điện trườngh là chiều dầy khối điện môiĐiện môi trong điện trường phụ thuộc vào:- Cường độ điện trường [mạnh, yếu, xoay chiều , một chiều]- Thời gían điện môi nằm trong điện trường [ dài, ngắn]- Yếu tố môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất …Về cơ bản dưới tác dụng của điện trường có thể xảy ra bốn hiện tượng cơ bản sau:- Sự dẫn điện của điện môi- Sự phân cực điện môi- Tổn hao điện môi- Phóng thủng điện môi3.1.4. Độ bền cách điệnTrong điện môi có lẫn tạp chất có khả năng tạo ra một số điện tử tự do. Trongđiều kiện bình thường độ dẫn điện của điện môi rất thấp, dòng điện qua điện môigọi là dòng điện rò, trị số rất bé.Khi cường độ điện trường đủ lớn, lực tĩnh điện tác dụng lên điện tử, có thểbứt điện tử ra khỏi mối liên kết với hạt nhân trở thành điện tử tự do. Độ dẫn điệncủa điện môi tăng lên. Dòng điện qua điện môi tăng lên đột ngột, điện môi trởthành vật dẫn. Đó là hiện tượng đánh thủng cách điện.Cường độ điện trường đủu để gây ra hiện tượng đánh thủng điện môi gọi là cườngđộ đánh thủng Eđt. Điện môi có Eđt càng lớn thì độ bền cách điện càng tốt. Vì thếcường độ đánh thủng được gọi là độ bền cách điện.Cường độ đánh thủng của điện môi phụ thuộc vào trạng thái của vật liệu cáchđiện như: độ ẩm, nhiệt độ, tác dụng của các tia bức xạ,...Để đảm bảo cho điện môi làm việc tốt, cường độ điện trường đặt vào điện môikhông vượt quá trị số giới hạn gọi là cường độ cho phép Ecp. Thông thường chọntrị số Ecp nhỏ hơn Eđt từ hai đến ba lần:Eđt = kat Ecp[3-9][kat - hệ số an toàn, thường lấy kat= 2-3 ].Căn cứ vào độ dày [d] của điện môi có thể xác định trị số điện áp đánh thủngUđt và điện áp cho phép Ucp của thiết bị:Uđt = Eđt .d[3-10]Ucp = Ecp.d[3-11]Bảng 3.1 nêu lên thông số đặc trưng của một số vật liệu cách điện thường gặp.Ví dụ: Xác định điện áp cho phép và điện áp đánh thủng của một tấm carton cáchđiện có bề dày d = 0,15 cm áp sát vào hai điện cực, cho biết hệ số an toàn bằng 3.GiảiTra bảng [3-1], được cường độ đánh thủng của cáctông cách điện lấy trung bình Eđt= 100 kV/cm. Ta có điện áp đánh thủng theo [3-10]:Uđt = Eđt .d = 100. 0,15 = 15 kVĐiện áp cho phép:Ucp = Uđt/ kat = 15/3 = 5 kVBảng 3.1 Thông số kỹ thuật một số vật liệu cách điện thường gặpVật liệuGiấy tẩm dầuKhông khíVảI sơnĐá hoaParaphinPolietylenCao suThủy tinhThủy tinh hữu cơVải thủy tinhMicaDầu XovonDầu biến ápSứEbonitCáctông cách điệnEđt, kV/cm100 25030100 40030 50200 250500150 200100 150400 500300 400500 100015050 180150 200600 80080 1203,6134782 2,22,25366 103345,45,32 2,55,53 3,53 3,5 , cm1011 1013108 10111016 10171014 10161013 101410141014 10165.10135.10-3 10145.1014 5.10151014 10151015 1016108 10101011 10133.2. ĐIỆN DẪN ĐIỆN MÔIXác định bởi cách điện có hướng của các điện tích tự do tồn tại trong cácchất điện môi dưới tác dụng của điện trường ngoài đặt lên điện môi. Dưới tác dụngcủa lực điện trường F= E.q các điện tích dương cách điện theo chiều điện trường,các điện tích âm cách điện ngược lại. Như vậy trong điện môi xuất hiện một dòngđiện gọi là dòng điện điện dẫn, dòng điện này phụ thuộc vào mật độ điện tích tự dotrong điện môi, dòng điện điện dẫn còn gọi là dòng điện rò [thường có giá trị rấtnhỏ]Điện dẫn điện môi gồm :- Điện dẫn điện tử : Thành phần mang điện là các điện tử tự do- Điện dẫn ion : Thành phần mang điện là các ion dương và ion âm- Điện dẫn điện ly : Thành phần mang điện là các nhóm các phần tử tíchđiện, các tạp chất tồn tại trong điện môi.3.3. PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI3.3.1. Hiện tượng phân cực điện môiKhi đưa một thanh điện môi vào trong điện trường của một vật mang điện , thì trêncác mặt giới hạn của thanh điện môi sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Mặt đốidiện được tích điện trái dấu , mặt còn lại tích điện cùng dấuHiện tượng trên thanh điện môi, khi đặt trong điện trường có xuất hiện cácđiện tích gọi là hiện tượng phân cực điện môi. Hiện tượng này trông bề ngoàigiống như hiện tượng điện trường trong kim loại, nhưng về bản chất thì khác hẳnnhau. Trong hiện tượng phân cực điện môi, ta không thể tách riêng các điện tích đểchỉ còn lại một loại điện tích. Trên thanh điện môi điện tích xuất hiện ở đâu thì sẽđịnh hướng ở đó, không dịch chuyển tự do được, vì vậy chúng được gọi là các điệntích liên kết.3.3.2. Phân tử phân cực và phân tử không phân cựcMỗi phân tử hay nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương còn các điện tửmang điện tích âm.Khi xét tương tác của mỗi electron với các điện tích bên ngoài coi một cách gầnđúng nhe e đứng yên tại một điểm nào đóTác dụng của e trong phân tử tương đương với tác dụng của một điện tích tổngcộng -q của chúng tại một điểm nào đó trong phân tử, điểm này gọi là trọng tâmcủa điện tích âm.Tương đương như vậy, tác dụng của hạt nhân tương đương với tác dụng của điệntích tổng cộng +q của chúng đặt tại trọng tâm của điện tích dương.Phân tử không phân cực là loại phân tử có phân bố các e đối xứng xungquanh hạt nhân, tức là tâm điện tích dương trùng với tâm điện tích âm, phân tửkhông phải là lưỡng cực điện có mô men điện của nó bằng không.Phân tử phân cực là loại phân tử có phân bố các e không đối xứng xungquanh hạt nhân, tức là tâm điện tích dương không trùng với tâm điện tích âm, phântử là lưỡng cực điện có mô men điện của nó khác không.3.3.3. Phân cực điện môi# Trường hợp điện môi cấu tạo bởi phân tử phân cực- Khi chưa đặt điện môi trong điện trường ngoài, do chuyển động nhiệt các lưỡngcực phân tử cách điện hỗn loạn nên tổng mô men điện của lưỡng cực bằng không.- Khi đặt điện môi trong điện trường ngoài, các lưỡng cực phân tử trong điện môiquay theo hướng điện trường ngoài, nên tổng mô men điện của lưỡng cực kháckhông*/ Trường hợp điện môi cấu tạo bởi phân tử không phân cực- Khi chưa đặt điện môi trong điện trường ngoài, phân tử điện môi chưa phải làmột lưỡng cực [ vì tâm của chúng trùng nhau]- Khi đặt điện môi trong điện trường ngoài, các phân tử trong khối điện môi trởthành các lưỡng cực điện do sự biến dạng của lớp vỏ e của phân tử [ sự dịchchuyển trong tâm điện tích âm]*/ Trường hợp điện môi tinh thể- Điện môi tinh thể ion có mạng tinh thể ion lập phương, có thể coi tinh thể nhưmột [phân tử khổng lồ] các mạng ion âm và dương trùng nhau.- Dưới tác dụng của điện trường các mạng ion dương dịch chuyển theo chiều điệntrường, các mạng ion âm dịch chuyển theo chiều ngược lại gây ra hiện tượng phâncực điện môi gọi là phân cực ion.Kết luận: Như vậy phân cực là qúa trình xê dịch trong phạm vi nhỏ của các điệntích ràng buộc hoặc sự xoay hướng của các phân tử lưỡng cực dưới tác dụng củađiện trường ngoài.Trong chất điện môi tồn tại rấy ít các điện tích tự do, còn lại đa số các điệntích có liên kết chặt chẽ với những phân tử bên cạnh gọi là những điện tích ràngbuộc.Dưới tác dụng của điện trường, chúng không thể cách điện xuyên suốt quađiện môi để tạo thành dòng điện, mà chỉ có thể xê dịch rất ít hoặc xoay hướng theochiều điện trường.*/ Các dạng phân cực chính của điện môi- Phân cực điện tử : là dạng phân cực do sự xê dịch có giới hạn của các quỹ đạochuyển động của các điện tử dưới tác dụng của E ngoài.- Phân cực ion: là dạng phân cực do sự xê dịch của các ion liên kết dưới tác dụngcủa E ngoài.- Phân cực lưỡng cực : là dạng phân cực gây nên bởi sự định hướng của các lưỡngcực [ các phân tử có cực tính]- Phân cực kết cấu: là dạng phân cực đặc trưng cho điện môi có kết cấu khôngđồng nhất.- Phân cực tự phát: là dạng phân cực đăc trưng cho các sécnhét điện [ điện môi sécnhét có đặc điểm nổi bật là phân cực khi E ngoài bằng không].3.4. TỔN HAO ĐIỆN MÔITrong điện môi xảy ra quá trình phân cực, phía cực dương xuất hiện điện tíchâm, phía cực âm xuất hiện điện tích dương. Điện môi sẽ tạo thành tụ điện. Hai quátrình điện dẫn và phân cực nói trên tác động lên điện môi làm cho nó phát nónggây tổn hao điện môi.Phần điện năng tiêu hao để các hạt điện tích thắng lực liên kết khi chuyểnđộng trong điện môi dưới tác dụng của điện trường bên ngoài Eng gọi là tổn haođiện môi.Khi khai thác các thiết bị điện, vấn đề tổn hao điện môi cần được chú ý đến,đặc biệt khi chúng làm việc ở điện áp cao hoặc tần số cao. Bởi trong điện trường,tổn hao điện môi có thể phá vỡ sự cân bằng nhiệt hoặc phá vỡ các liên kết hóa họctrong điện môi, có thể dẫn đến phá hỏng cách điện dẫn đến điện môi mất hẳn khảnăng cách điện.Tổn hao điện môi có thể đặc trưng bởi suất tổn hao điện môi, đó là công suấttổn hao tính trong một đơn vị thể tích của điện môi.Ở điện áp xoay chiều, người ta thường dùng góc tổn hao điện môi và ứngvới nó là tg. Góc tổn hao điện môi là góc phụ của góc lệch pha giữa dòng điện ivà điện áp u trong điện môi.Để đơn giản, ta xét tổn hao điện môi của chất điện môi giữa hai bản cực củamột tụ điện.Biết hằng số điện môi là , tụ được nối vào một điện áp xoay chiều U.Khi đó: Dòng điện tích điện cho tụ điện It sẽ gồm hai thành phần [hình 3.2]:Dòng tích điện thực sự, IC sớm pha 900 so với điện áp đặt vào tụ mang tíchchất điện dung có trị số:IC = .C.U, [A]hay IC = 2f.C.U,[A]IR[3-12][3-13]ICtrong đóItC: điện dung của tụ [F]f: tần số dòng điện [Hz]U: điện áp đặt vào tụ [V]: tần số góc, = 2f [rad/s]0UCHình 3.4. Sơ đồ phức của dòng điệnvà điện áp trên tụ điệnDòng điện IR gây tổn hao, làm nóngđiện môi, đồng pha với điện áp U. Dòng tích điện:It =2IC IR2[3-14]trong đó:IC = It cosIR = It sin IR tgδhay IR = ICtg = .C.U.tgICCông suất tổn hao điện môi:P = U.IR = .C.U2.tg[W][3-15][3-16]nếu thay: C = .C0C0: điện dung của tụ điện với chất điện môi là không khí: hằng số điện môi tương ứngvào [3-10], ta được:P = ..C0.U2.tgVới:: góc tổn hao điện môi[3-17]tg: hệ số tổn hao điện môi, tgδ IR .IC.tg: số tổn hao.Từ [3-17] ta thấy P thay đổi tỷ lệ thuận theo tg.Sự thay đổi thành phần IC chứng tỏ cách điện bị xuống cấp [sự thay đổi của ICcó thể do điện môi: bị ẩm hoặc có các lớp bị ngắn mạch, kích thước hình học thayđổi]. Thành phần IR đặc trưng cho tổn hao công suất trong điện môi do dòng điệnrò.Để tính tổn hao điện môi, có thể sử dụng sơ đồ thay thế khác nhau của điệnmôi phụ thuộc vào yêu cầu và mục đích tính toán. Dùng sơ đồ thay thế sẽ cho phépgiải tích hóa một cách đơn giản các quá trình xảy ra trong điện môi [tổn hao, phâncực,...] và còn để mô hình hóa chúng trên các mô hình mạch điện.Sơ đồ thay thế gồm hai thành phần điện dung C và điện trở R. Các sơ đồ thaythế cần được chọn sao cho thỏa mãn điều kiện công suất tổn hao của sơ đồ thay thếphải bằng công suất tổn hao trong điện môi và góc lệch pha của chúng cũng phảibằng nhau ở cùng một điện áp và cung một tần số.Một sơ đồ thường hay dùng trong các mô hình mạch điện là sơ đồ đơn giảnđấu song song phần tử R và C [hình 3.5].RHình 3.5. Sơ đồ thay thế của điện môi đặttrong điện trường.CU*/Cách tính tổn thất điện môi- Dù sơ đồ thay thế ở dạng bất kỳ cũng đưa về hai dạng sơ đồ chính là sơ đồsong song và sơ đồ nối tiếp- Vẽ đồ thị véc tơ- Xác định góc lệch pha, góc tổn hao điện môi*/ Tính tổn hao điện môi trong sơ đồ nối tiếpCSIRSII/CSURSVẽ giản đồ véc tơ:Từ giản đồ véc tơ ta cótg I .RS RS .C S .I /[.C S ]Công suất tổn hao điện môiPS RS .I 2 RSU2U2tg2R.[C] C S U 2SS2222[ RS C S . ][ RS C S ] 11 tg 2*/ Tính tổn hao điện môi trong sơ đồ song songRpCpVẽ giản đồ véc tơ:U.CP.U/RPUURP1tg RCU .C P .P PCông suất tổn hao điện môiPS RP .I 2 RPU 2 U 2 C P U 2 C P U 2 tg2RPR P C PRPVì vậy trong hai sơ đồ tổn hao điện môi đều phụ thuộc tg*/ Mối quan hệ giữa hai sơ đồDo hai sơ đồ đều thay thế cho cùng một khối điện môi nên cho nên tổn hao điệnmôi và góc tổn hao điện môi trong hai sơ đồ phải bằng nhauTổn hao điện môi trong hai sơ đồ:PS PP nên C S U 2tg C P U 2 tg21 tg nên C P CS1 tg 2góc tổn hao điện môi bằng nhau:tg RS .C S . 1RP C P 1 tg 2 RS C S RP C P thế Cp vào ta có:Vì vậy: RP RS1 tg 21 tg 2RS[ RP C P ] 2tg 2*/ suất tổn hao điện môiP = ..C0.U2.tg0 1F /m4 9.10 9C0 0Svới d là khoảng cách giữa hai bản cực [m], S diện tích bề mặt bản cựcd[m2]U=E/d , E cường độ điện trường trong khe hở [V/m] =2f là tần số đặt vàoP CU 2 tg 1S1. .2 . f .E 2 .d 2 .tg .. f .E 2 .S .d .tg994 9.10 d18.10*/ Các nguyên nhân gây ra tổn hao điện môi- Tổn hao điện môi do phân cực: Tổn hao này do hiện tượng phân cực gây ra,thường thấy ở các chất có cấu tạo lưỡng cực và cấu tạo ion ràng buộc khôngchặt chẽ. Tổn thất này gây ra do sự chuyển động nhiệt của các ion hoặc cácphân tử lưỡng cực dưới tác dụng của điện trường, sự phá hủy trạng thái này làmmất mát năng lượng và làm cho điện môi bị nóng lên. Tổn hao do phân cựctăng theo tần số điện áp đặt vào điện môi. Tổn hao do phân cực phụ thuộc vàonhiệt độ, tổn hao đạt cực đại tại một nhiệt độ nhất định đặc trưng cho mối chấtđiện môi.- Tổn hao do dòng điện rò: Trong bất kỳ điện môi nào luôn tồn tại các điện tử tựdo, dưới tác dụng của điện trường các điện tử tự do này sẽ dịch chuyển theochiều tác dụng của điện trường, tạo nên dòng điện rò. Dòng điện rò này kết hợpvới điện trở điện môi gây nên tổn thất nhiệt. Tổn hao do dòng điện rò được xácđịnh theo biểu thức sau đây:P1,8.1012 . f .Trong đó: - là hằng số điện môif – là tần số điện áp - là điện trở suất của khối điện môiKhi nhiệt độ tăng thì tổn hao điện môi càng tăngP = P0 .e.tTrong đó P0 là tổn hao điện môi ở nhiệt độ 200C, là hệ số nhiệtT là độ chênh nhiệt so với 200C- Tổn hao do ion hóa: Tổn hao này thường gặp trong các chất khí, khi trong môitrường có xảy ra ion hóa, Tổn hao này được xác định theo biểu thức:Pi = Ai.f[U-U0]3Trong đó: Ai là hằng số đối với từng chất khíF là tần số đặt vàoU0 là điện áp bắt đầu gây ion chất khíTrị số Uo phụ thuộc vào từng loại chất khí, nhiệt độ và áp suất làm việc của từngchất khí, tuy nhiên còn phụ thuộc vào mức độ đồng nhất của điện trường, Cùngmột giá trị điện áp đặt vào nhưng điện trường đều sẽ khó gây ion hóa hơn so vớiđiện trường đều.- Tổn hao do cấu tạo không đồng nhất: Tổn hao này xảy ra trong các vật liệu cocấu tạo không đồng nhất, để xác định tổn hao điện môi trong trường hợp này taphải xem điện môi gồm hai điện môi ghép nối tiếp nhau.11C1C2R1R222EGóc tổn hao điện môitg 2 .n mM 3 NVới m= R1 + R2n = C22 R22 R1+ C21 R21 R2M= C1 R21 + C2 R22N= C22 R22 C1 R21 + C21 R21 C2 R223.7. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỂ KHÍ- Hằng số điện môi gần bằng 1, là hằng số- Điện trở cách điện rất lớn- Tổn hao điện môi nhỏCác khí cách điện thường dùng trong kỹ thuật điện là: không khí, sunfuahaxaflo[SF6 ], Hyđrô [H2], Nitơ [N2]...3.7.1. Không khíTrong số vật liệu cách điện ở thể khí vừa nêu, trước tiên phải kể đến khôngkhí bởi nó được sử dụng rất rộng rãi để làm cách điện trong các thiết bị điện, phốihợp với chất cách điện rắn và lỏng, trong một số trường hợp nó là cách điện chủyếu [Ví dụ: đường dây tải điện trên không]. Nếu lấy cường độ cách điện của khôngkhí là đơn vị thì một số loại khí được dùng trong kỹ thuật điện cho ở bảng 3.3Bảng 3.3Tính chấtKhông khíN2CO2H2Tỷ trọng10,971,520,07Hệ số tản nhiệt11,031,131,51Cường độ cách điện11,000,900,60Nhận xét: Đa số chất khí có cường độ cách điện kém hơn không khí tuy nhiênchúng vẫn được sử dụng nhiều: Ví dụ: N2 vì nó không có oxi nên nó không bị oxihóa các kim loại tiếp xúc với nó.Trong thực tế điện áp đánh thủng của không khí được xác định như sau: VớiU xoay chiều có f =50 Hz thì cứ 1cm khoảng cách không khí chịu được 3,2 đến3,5Kv [ ứng với trường hợp điện trường rất không đồng nhất] như vậy khoảng cácha cần thiết để khỏi bị đánh thủng là :aUcm3,2[3-14]3.7.2. Sunfua haxaflo [SF6 ]SF6 còn có tên gọi êlêgaz là chất khí nặng hơn không khí 5 lần, hóa lỏng ởnhiệt độ -180C. Ở trạng thái bình thường, SF6 không mùi, không vị, không độc,không ăn mòn, không cháy và rất trơ. Hệ số cách điện của nó cao hơn của khôngkhí 23 lần, có độ ổn định cao, có khả năng dập tắt hồ quang tốt.Nó được dùng làm môi trường cách điện chủ yếu trong các máy cắt cao áp,trung áp. Ngoài ra còn được dùng trong tụ điện, cáp điện lực,….Tuy nhiên, khi sử dụng cần chú ý: SF6 là khí tự phục hồi. Đó là do khí hấp thụcác điện tử tự do do hồ quang tạo ra làm ion hóa khí. Các ion tái hợp lại tạo khíSF6. Không phải tất cả ion và nguyên tử tự do tái hợp lại, vì vậy khí SF6 bị hồquang tạo nên các sản phẩm độc hại, thường là sunfua.Sau nhiều lần thao tác khí có mùi trứng thối, nếu có mùi này cần tiến hành cácbước sau:Tháo khí khỏi thiết bị.Mở cửa, thông gió cưỡng bức.Tách các sản phẩm hồ quang [thể rắn] trước khi đưa vào thiết bịCác sản phẩm hồ quang phải chứa trong thùng chất dẻo và đặt trong thùngkín để đảm bảo an toàn.3.7.3. Nitơ [N2]Nitơ đôi khi được dùng để thay không khí trong các tụ điện khí do nó cócường độ cách điện gần không khí [Nếu lấy cường độ cách điện của không khí là 1thì của Nitơ cũng khoảng gần 1]. Mặt khác, vì nó không chứa oxy O2 nên không cóhiện tượng oxyt hóa các kim loại nó tiếp xúc.3.7.4. Hyđrô [H2]Hydro là một loại khí rất nhẹ [nếu lấy tỷ trọng của không khí là 1 thì tỷ trọngcủa H2 là 0,07] lại có hệ số tản nhiệt cao [nếu không khí 1 thì H2 là 1,51] cho nênnó được dùng nhiều để làm mát các máy điện thay cho không khí. Do không cóoxy nên nó sẽ làm chậm được tốc độ lão hóa vật liệu cách điện hữu cơ và khử đượcsự cố cháy cuộn dây khi có ngắn mạch ở bên trong máy điện. Khi làm việc trongmôi trường H2 cách điện, chổi than được cải thiện hơn.Song khi dùng H2 để cách điện cần phải bọc kín máy điện lại và phải giữ choáp suất của khí H2 lớn hơn áp suất khí quyển để không cho không khí lọt vào tránhxảy ra cháy nổ.3.7.5. Các khí khácNgoài các khí kể trên người ta còn dùng các khí như Argon, Nêon, hơi thủyngân, hơi Natri, ... trong các dụng cụ chân không. Chẳng hạn các loại đèn điệndùng chiếu sáng trong kỹ thuật và đời sống sinh hoạt.3.8. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Ở THỂ LỎNGTrong số vật liệu cách điện ở thể lỏng, dầu mỏ và các loại dầu khác cónguồn gốc từ dầu mỏ được dùng nhiều trong kỹ thuật điện.Dầu mỏ được khai thác trong thiên nhiên. Sau khi qua các biện pháp lọc đơngiản để khử nước và bùn rồi qua các biện pháp tinh luyện tương đối phức tạp sẽđược loại dầu tốt được sử dụng nhiều trong công nghiệp.Dầu mỏ là hợp chất của các cacbua hyđro [hàm lượng C khoảng 8587% cònH là 1114%], ngoài ra còn có một số hợp chất khác của oxy, hợp chất sunfua, hợpchất Nitơ...].Trong dầu mỏ có nhiều loại cacbua hyđro, ví dụ parafin CnH2n+2, loại cacbuakhông no CnH2n, loại cacbua thơm CnH2n-6...Hợp chất của oxy chủ yếu là các loại axit, ví dụ axit naptenic C6H11COOH,các chất keo, hắc ín,...làm cho dầu có màu sắc và có cặn.Hợp chất sunfua có nhiều toại như từ sunfit hyđrogen [khí sunfurơ H2S] đếnbisunfit cao phân tử.Ngoài ra do quá trình tinh luyện trong dầu mỏ còn có thêm một số chất khác,ví dụ sunfit sodium [SO4Na], các hạt cao lanh rất nhỏ và chưa lọc được hết.Như vậy, trong dầu mỏ có nhiều thành phần và hàm lượng của mỗi thànhphần khác nhau, vì thế ảnh hưởng của chúng đến tính chất của dầu cũng khác nhau.Dưới đây ta xét một số loại dầu mỏ phổ biến thường dùng trong kỹ thuật điện.3.8.1. Dầu máy biến ápDầu máy biến áp là hỗn hợp của cacbua hyđrô ở thể lỏng, có màu sắc khácnhau.Loại dầu này được dùng trong các máy biến áp với mục đích:Lấp kín các lỗ xốp của vật liệu cách điện sợi, lấp kín các khoảng trống giữacác cuộn dây, giữa các cuộn dây và vỏ để làm tăng khả năng cách điện củavật liệu.Cải thiện điều kiện tản nhiệt do tổn hao công suất trong cuộn dây và lõi máybiến áp [dầu tản nhiệt tốt hơn không khí trung bình khoảng 28 lần].Ngoài ra, dầu máy biến áp còn được dùng trong các máy cắt điện có dầu, tụđiện, cáp điện lực,...- Dầu biến thế có ưu điểm sau:+/ Độ bền cách điện cao: khoảng 160kV/cm với dầu mới+/ Hằng số điện môi = 2,2 2,3 gần bằng một nửa điện môi chất rắn+/ Sau khi đánh thủng, khả năng cách điện khả năng cách điện của dầu phụhồi trở lại.+/ Có thể xâm nhập vào các khe rãnh hẹp, vừa có tác dụng cách điện vừa cótác dụng làm mát.+/ Cỏ thể sử dụng làm môi trường dập tắt hồ quang trong MCĐ [ máy cắtdầu hiện nay ít dùng]- Dầu biến thế có nhược điểm sau:+/ Khả năng cách điện của dầu biến đổi lớn khi dầu bị bẩn, sợi bông, giấynước, muội than…Với dầu MBA sạch, độ bền cách điện: 20-25 kV/mm, nhưng nếu hàm lượng nướctrong dầu lớn hơn 0,05% thì độ bền cách điện chỉ còn 4-5kV/mm.+/ Khi có nhiệt độ cao, dầu có sự thay đổi về hóa học, sự thay đổi đó là cóhạn, đó là sự hóa già của dầu.+/ Dễ nổ, dễ cháy.- Dầu biến thế có các tính chất sau:+/ Điện trở suất lớn 1014 – 1016 cm+/ Hằng số điện môi = 2,2 2,3 gần bằng một nửa điện môi chất rắn+/ Nhiệt độ làm việc ở chế độ dài hạn 90- 950C không bị hóa già nhiều+/ Độ bền cách điện rất caoQuy định cường độ cách điện và tổn hao điện môi ở các cấp điện áp:Tiêu chuẩn về cường độ cách điện của dầu máy biến áp ở các cấp điện áp cho ởbảng 3.4Bảng 3.4Cấp điện áp [kV]Cường độ cách điện củadầu mới [kV/mm]Cường độ cách điện của dầutrong vận hành [kV/mm]Đến 6 kV1286 kV 35 kV1210Trên 35 kV1614Nước, khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cường độ cách điện của dầu. Càng xấu hơnnữa khi trong dầu có các sợi vải, giấy là các vật liệu dễ hút ẩm.Vì vậy nếu kết quả thí nghiệm thấp hơn các trị số nêu ở bảng 3.3 thì cần phải thaythế dầu hoặc lọc và tái sinh.+/ Tổn hao điện môi bé:tg không được vượt quá 0,003 khi ở nhiệt độ 200C.tg không được vượt quá 0,025 khi ở nhiệt độ 700C.Độ nhớt cũng quan trong đối với khả năng làm mát của dầu biến thế < 6,63E[Engler ] ở nhiệt độ là 20 C hoặc < 1,8 E ở nhiệt độ 500 CnTd 0[ E]Tn[3-15]Td : thời gian chảy của 200ml dầu ở nhiệt độ thí nghiệmTn : thời gian chảy của 200ml nước cất ở nhiệt độ 200 CĐường kính lỗ chaỷ =2,8mm, chiều dài lỗ chảy l=2mm vật liệu là thép trắng+/ Nhiệt độ chớp cháy: là nhiệt độ tối thiểu tại dó ngọn lửa xuất hiện khi hơidầu tiếp xúc với ngọn lửa trẵn sau đó lại tắt ngay gọi là nhiệt độ chớp cháy, nhiệtđộ chớp cháy của dầu MBA > 135 C+/ Trị số áxit [mg KOH /G dầu ] hàm lượng nước : Nhỏ hơn quy định tùytường loại dầu .Trong quá trình vận hành, dầu thường bị sấu đi, phẩm chất của nó giảm đólà sự già cuỗi của dầu. Khi dầu bị già cuỗi, thương có mầu tối hoặc đặc, đó là dầuhình thành nhiều màng keo, nhựa hắc ín …tốc độ lão hóa của dầu tăng khi- Có sự xâm nhập của không khí lỏng: ẩm, ôxi …- Có nhiệt độ cao- Có tiếp xúc với các kim lọai: Đồng, sắt, chì …Khi dầu bị gìà cỗi, để dùng lại thì phải tái sinh nó bằng cacg lọc và hắp thụ nhằmloại bỏ nước và tạp chất- Việc lọc được tiến hành trong các trường hợp: trước khi cho dầu mới vàoTB hay khi phát hiện trong dầu có nước cặn hay các chỉ tiêu kỹ thuật vươt quá quyđịnh.- Để lọc bỏ nước người ta dùng phương páhp lọc ly tâm để lọc bỏ cặn ngườita dùng giấy lọc, để lọc các thành phần khác người ta dùng các chất hấp thụ như:Siliccagen – kiềm, Siliccagen – cao lanh…- Xác định điện áp đánh thủng:+/ Trường hợp điện trường đồng nhất [ hai điện cực phẳng hoặc điện cực trụvà điện cực phẳng]U đt 40.a 25[kV ][3-16]a: là khoảng cách điện cực với a= 3- 40cm và bán kính điện cựchình trụ lớn hơn 25cm+/ Trường hợp điện trường rất không đồng nhất [ giữa hai điện cực nhọn]U đt 403 a 2 [kV ][3-17]+/ Trường hợp điện trường không đồng nhất [ điện cực nhọn và điện cựcphẳng]U đt 193 a 4 [kV ][3-18]- Một số điểm cần lưu ý khi sử dụng dầu máy biến ápa. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lão hóa của dầu:Trong quá trình vận hành, dầu thường bị xấu đi, phẩm chất cách điện của nógiảm. Đó là sự lão hóa của dầu. Khi dầu bị lão hóa thường có màu tối và đặc, điềuđó là do trong dầu hình thành nhiều keo, nhựa, hắc ín...gọi chung là bị nhiễm bẩntrong quá trình vận hành. Tốc độ lão hóa của dầu tăng nhanh khi:Không khí xâm nhập vào dầu,Trong không khí chứa nhiều hơi nước và dầu lại rất nhạy cảm với độ ẩm. Mặtkhác, quá trình lão hóa của dầu còn liên quan đến sự oxyt hóa bởi oxy có trongkhông khí.Nhiệt độ cao.Dầu có sự thay đổi về hóa, sự thay đổi này có hại và tạo bọt trong dầu, làmcho độ nhớt giảm và làm nghẹt các khe hở trong cuộn dây và trong các bộ phậncủa máy biến áp.Tiếp xúc với ánh sáng, một số kim loại như Cu, Fe, Pb...và một số hóa chấtkhác có tác dụng như chất xúc tác của sự lão hóa dầu khi dầu tiếp xúc vớiánh sáng.b. Biện pháp khắc phục lão hóa dầu: