Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4759:1993 quy định các yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử và các thông số cơ bản đối với sứ đỡ (sứ đứng) bằng vật liệu gốm sứ, dùng cho các đường dây tải điện trên không có điện áp danh định từ 1 kV đến 35 kV và tần số không quá 100 Hz. Dưới đây là nội dung tóm tắt chi tiết và chuyên sâu về Phần mở đầu và các điều khoản đầu tiên (từ Điều 1 đến Điều 4) của tiêu chuẩn này.
- Điều 1: Phạm vi áp dụng
Điều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn, cụ thể:
- Tiêu chuẩn áp dụng cho các loại sứ đỡ bằng sứ (gốm điện kỹ thuật) dùng để cách điện và đỡ dây dẫn trên các đường dây tải điện trên không, trạm biến áp có điện áp xoay chiều danh định từ 1 kV đến 35 kV, tần số dòng điện không quá 100 Hz.
- Quy định điều kiện môi trường làm việc tiêu chuẩn của sứ đỡ, bao gồm nhiệt độ môi trường xung quanh dao động từ âm 10 độ C đến dương 40 độ C, độ cao so với mực nước biển không vượt quá 1000 mét.
- Không áp dụng cho các loại sứ làm việc trong môi trường có chất ăn mòn hóa học mạnh, môi trường dễ cháy nổ hoặc các điều kiện vận hành đặc biệt khác khi chưa có sự thỏa thuận riêng giữa nhà sản xuất và khách hàng.
- Điều 2: Tiêu chuẩn trích dẫn
Để đảm bảo tính đồng bộ và chuẩn xác trong việc đánh giá chất lượng sứ đỡ, TCVN 4759:1993 viện dẫn các tiêu chuẩn liên quan sau:
- Các tiêu chuẩn về phương pháp thử nghiệm cách điện, thử nghiệm cơ lý của vật liệu gốm sứ điện.
- Các tiêu chuẩn về dung sai kích thước hình học và ren của đầu sứ, đảm bảo khả năng lắp lẫn với các phụ kiện kim loại (ty sứ, xà đỡ).
- Các quy định chung về bao gói, ghi nhãn, vận chuyển và bảo quản sản phẩm sứ cách điện.
- Điều 3: Thông số và kích thước cơ bản
Điều khoản này quy định các thông số kỹ thuật cốt lõi định hình thiết kế và khả năng vận hành của sứ đỡ:
- Phân loại theo điện áp danh định: Sứ đỡ được phân chia cụ thể theo các cấp điện áp lưới điện tương ứng bao gồm 1 kV, 6 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV, 24 kV và 35 kV.
- Kích thước hình học: Quy định chi tiết về chiều cao toàn bộ của sứ, đường kính tán sứ lớn nhất, chiều dài đường rò điện tối thiểu (creepage distance) nhằm đảm bảo khả năng cách điện trong điều kiện sương muối hoặc ô nhiễm môi trường.
- Ký hiệu quy ước: Thiết lập hệ thống ký hiệu mã sản phẩm bao gồm chữ cái thể hiện loại sứ (sứ đỡ đường dây), số thể hiện cấp điện áp định mức và lực phá hủy cơ học định mức (tính bằng kilonewton - kN).
- Dung sai kích thước: Cho phép sai lệch kích thước chế tạo trong giới hạn nghiêm ngặt để không ảnh hưởng đến khả năng lắp ráp cơ khí và khoảng cách an toàn điện.
- Điều 4: Yêu cầu kỹ thuật
Đây là nội dung trọng tâm quy định chất lượng chế tạo và các chỉ tiêu cơ - điện của sứ đỡ:
- Yêu cầu về vật liệu và ngoại quan: Sứ phải được chế tạo từ đất sét, cao lanh và các phụ gia chất lượng cao, được nung chín đều. Bề mặt ngoài của phần sứ phải được phủ một lớp men bóng, đều màu (thường là màu nâu hoặc màu trắng), không bị bong tróc, nứt nẻ, bọt khí hoặc có các tạp chất cơ học làm giảm độ bền cách điện.
- Yêu cầu về cơ học: Sứ đỡ phải chịu được tải trọng uốn đơn phương định mức mà không bị nứt vỡ hoặc biến dạng. Lực uốn phá hủy thực tế không được nhỏ hơn giá trị quy định cho từng loại sứ cụ thể.
- Yêu cầu về điện học: Sứ phải vượt qua các thử nghiệm nghiêm ngặt về điện áp phóng điện tần số công nghiệp ở trạng thái khô và trạng thái ướt (mưa nhân tạo), điện áp xung sét, và đặc biệt là điện áp đánh thủng trong dầu (không được xảy ra hiện tượng đánh thủng xuyên qua thân sứ trước khi phóng điện bề mặt).
- Khả năng chịu nhiệt độ thay đổi đột ngột: Sứ phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột (thử nghiệm sốc nhiệt) giữa nước nóng và nước lạnh mà không bị nứt, rạn men hoặc vỡ vụn.
- Yêu cầu về phần kim loại và chất liên kết: Đối với các loại sứ có ty hoặc phụ kiện kim loại gắn liền, chất liên kết (xi măng chuyên dụng) phải có độ bám dính cao, không bị co ngót gây nứt sứ và phần kim loại phải được mạ kẽm nóng để chống ăn mòn hiệu quả.
SỨ ĐỠ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN ÁP TỪ 1 ĐẾN 35 kV
Porcelain pin-type insulators for voltage 1 - 35 kV
Tiêu chuẩn này áp dụng cho sứ cách điện có chân kim loại dùng để cách điện và cố định dây dẫn trên các đường dây truyền tải năng lượng điện và trong các thiết bị phân phối của nhà máy điện và trạm điện, điện áp xoay chiều từ 1 đến 35 kV tần số đến 100 Hz.
1.1 Sứ cách điện được chế tạo theo các cấp 6, 10, 15, 20 và 35 tương ứng với trị số điện áp danh định của đường dây truyền tải năng lượng điện (hoặc thiết bị điện) tính bằng kilôvôn.
1.2 Mỗi cấp điện áp có thể có nhiều kiểu, dạng sứ khác nhau về kết cấu và kích thước hình học.
2.1 Sứ cách điện phải được chế tạo phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn này, các yêu cầu kỹ thuật đối với từng kiểu kết cấu cụ thể theo các tài liệu kỹ thuật có liên quan.
2.2 Yêu cầu chất lượng bề mặt sứ cách điện
2.2.1 Bề mặt sứ cách điện trừ những chỗ để gắn chân kim loại, gắn các phần tử của sứ cách điện, đối với sứ cách điện nhiều phần tử và theo yêu cầu của công nghệ, phải được phủ một lớp men đều, mặt men phải láng bóng, không có vết gợn rõ rệt, vết men không được nứt, nhăn.
2.2.2 Sứ cách điện không được có vết rạn nứt, sứt, rỗ và có hiện tượng nung sống.
2.2.3 Các khuyết tật được phép có trên bề mặt sứ cách điện phải phù hợp với các quy định sau:
a) Các vết chấm màu, vết tạp chất có diện tích bề mặt từng vết không được lớn hơn 1 mm2 và không có quá 2 vết trên 1 cm2.
b) Tổng diện tích các khuyết tật trên bề mặt phủ men không được lớn hơn 0,6 cm2.
2.3 Khoảng cách cách điện theo bề mặt sứ từ dây dẫn đến chân kim loại được quy định trong bảng 1.
Bảng 1
| Cấp điện áp, kV | Khoảng cách cách điện theo bề mặt sứ từ dây dẫn đến chân kim loại, mm, không nhỏ hơn |
| 6 10 15 20 35 | 158 240 270 360 595 |
2.4 Sai lệch cho phép của khối lượng sứ cách điện so với khối lượng danh định, được quy định cụ thể cho từng kiểu kết cấu như sau:
± 6 % đối với sứ cách điện có khối lượng danh định không lớn hơn 5 kg.
± 5 % đối với sứ cách điện có khối lượng danh định lớn hơn 5 kg.
2.5 Sứ cách điện phải chịu được tác động của điện áp xoay chiều tần số 50 Hz có trị số sao cho trên bề mặt sứ cách điện tạo ra dòng tia lửa điện liên tục nhưng không tạo thành hồ quang.
2.6 Sứ cách điện phải chịu được xung nhiệt sau 3 chu kỳ thay đổi đột ngột nhiệt độ với độ chênh nhiệt 70 oC. Sau chu kỳ thứ 3, sứ cách điện phải được thử nghiệm theo điều 2.5.
2.7 Lực phá hủy cơ học quy định khi uốn của sứ cách điện phải phù hợp với quy định trong bảng 2.
Bảng 2
| Cấp điện áp, kV | Lực phá hủy cơ học quy định khi uốn, N, không nhỏ hơn |
| 6 10 15 20 35 | 12200 12500 12700 13000 16000 |
Chân kim loại phải được chế tạo từ vật liệu có lực phá hủy cơ học quy định khi uốn không nhỏ hơn 1,1 lần trị số quy định trong bảng 2.
Việc gắn các phần tử của sứ cách điện đối với sứ cách điện nhiều phần tử với nhau thành một kết cấu thống nhất và với chân kim loại bằng chất kết dính phải bảo đảm độ bền cơ học của sứ.
2.8 Sứ cách điện ở trạng thái khô và dưới mưa phải không bị phóng điện và đánh thủng dưới tác động của điện áp tần số 50 Hz quy định trong bảng 3.
kV Bảng 3
| Cấp điện áp | Điện áp duy trì tần số 50 Hz ở trạng thái khô, không nhỏ hơn | Điện áp duy trì tần số 50 Hz dưới mưa, không nhỏ hơn |
| 6 10 15 20 35 | 36 47 65 75 110 | 26 34 45 55 85 |
2.9 Điện áp đánh thủng sứ cách điện phải phù hợp quy định trong bảng 4.
kV Bảng 4
| Cấp điện áp | Điện áp đánh thủng, không nhỏ hơn | Điện áp xung duy trì, không nhỏ hơn |
| 6 10 15 20 35 | 65 120 140 160 200 | 60 75 120 125 190 |
Chú thích: Cho phép chưa thử điều này khi không có đủ thiết bị thử.
2.10 Sứ cách điện phải không được phóng điện và đánh thủng dưới tác động của điện áp xung duy trì ở xung tiêu chuẩn 1,2/50 quy định trong bảng 4.
3.1 Điều kiện chung về thử nghiệm
3.1.1 Điều kiện môi trường tiêu chuẩn: A: 24/20/65 theo TCVN 2329 - 78.
3.1.2 Sứ cách điện trước khi thử nghiệm phải sạch, khô ráo và có nhiệt độ của môi trường xung quanh.
3.1.3 Khi thử điện áp dưới mưa, cần phải đảm bảo các quy định sau:
- Cường độ mưa: 3 ± 0,3 mm/min
- Góc mưa: 45 o theo phương ngang
- Nhiệt độ nước trong bể chứa chênh lệch với nhiệt độ không khí xung quanh không lớn hơn ± 15 oC.
- Điện trở suất khối của nước đo ở 20 oC là (100 ± 10) Ω.m và được tính theo công thức.
=
.
(1)
trong đó:
- điện trở suất khối của nước ở t oC, Ωm;
- hệ số hiệu chỉnh xác định theo hình 1.

Hình 1
Cường độ mưa đo bằng cốc chuyên dùng có lỗ diện tích từ 100 đến 750 cm2. Khi đo, lỗ hướng về phía mưa rơi, cốc đo được đặt gần sứ thử nghiệm. Trong quá trình đo, cốc được dịch chuyển lên xuống gần điểm đo để loại trừ sự không đồng đều khi phun của thiết bị phun mưa.
Sứ được phun mưa không ít hơn 5 min trước khi đặt điện áp.
Cho phép thay phun mưa bằng cách ngâm sứ trong nước nhưng phải đảm bảo sứ ướt hoàn toàn.
3.1.4 Khi điều kiện thử nghiệm điện khác với điều kiện tiêu chuẩn quy định ở điều 3.1.1 thì phải sử dụng hệ số điều chỉnh điện áp và qui đổi theo công thức:
Ut = Uo .
(2)
trong đó:
Ut - điện áp xác định được ở điều kiện môi trường khi thử, kV;
Uo - điện áp tương ứng với điều kiện tiêu chuẩn, kV;
Kd - hệ số hiệu chỉnh về sự thay đổi mật độ không khí;
Kh - hệ số hiệu chỉnh về sự thay đổi độ ẩm không khí.
Khi thử nghiệm sứ ở trạng thái khô, Kd tính theo phương trình:
Kd = 0,386 .
(3)
trong đó:
P - áp suất không khí, Pa;
t - nhiệt độ không khí, oC.
Hệ số hiệu chỉnh về sự thay đổi độ ẩm không khí (Kh) tính theo phương trình:
Kh = Kw (4)
trong đó: K - hệ số phụ thuộc vào độ ẩm tương đối và dạng điện áp xác định theo hình 2.

1 - Đối với điện áp tần số công nghiệp
2 - Đối với điện áp xung
Hình 2
W = 1,0 đối với sóng dương và điện áp xoay chiều
W = 0,8 đối với sóng âm.
Khi thử nghiệm dưới mưa bằng điện áp tần số 50 Hz, thì
K =
(5)
hay gần đúng K = 0,5 +
(6)
3.1.5 Trong các thử nghiệm điện, sứ được lắp lên cực nối đất đường kính không nhỏ hơn 16 mm (hình 3)

1-Dây dẫn; 2-Chất độn; 3-Chân kim loại
Hình 3
Cổ sứ cách điện tiếp xúc với thanh dẫn có đường kính không nhỏ hơn 5 mm. Thanh dẫn được đặt về cả hai phía cổ sứ, mỗi phía dài không nhỏ hơn hai lần chiều cao sứ. Thanh dẫn được buộc chặt vào cổ sứ bằng dây kim loại đường kính gần 1mm như sau: Đoạn giữa của dây buộc đặt lên cổ sứ. Hai đầu dây được quấn 3 vòng lên dây dẫn về hai phía, sau đó các đầu dây quấn vòng quanh cổ sứ rồi quấn lên dây dẫn 10 vòng về hai phía của dây dẫn.
Cho phép thay thanh dẫn bằng lò xo dẫn điện nhưng phải đảm bảo tiếp xúc tốt giữa lò xo và cổ sứ.
Khoảng cách từ sứ đến bề mặt nối đất và các vật thể khác không được nhỏ hơn 1m.
Điện áp thử đặt giữa thanh dẫn và đất.
3.1.6 Cấp chính xác của đồng hồ đo điện áp không được thấp hơn 2,5.
3.1.7 Thử nghiệm lực cơ học tiến hành trên máy bất kỳ có sai số phép đo là ± 2 %.
3.2 Kiểm tra chất lượng bề mặt sứ cách điện (điều 2.2) bằng cách xem xét.
3.3 Khoảng cách cách điện theo bề mặt sứ (điều 2.3) giữa các điểm A - B (xem hình 3) được đo bằng dây không co dãn và dụng cụ đo có sai số đo cho phép là ± 1 %.
3.4 Khối lượng của sứ cách điện kiểm tra bằng cân bất kỳ với sai số cân cho phép là ± 10 g.
3.5 Thử nghiệm bằng dòng tia lửa điện liên tục (điều 2.5) bằng cách đặt điện áp xoay chiều tần số 50 Hz trong 5 min qua một khe hở phóng điện 15 - 30 mm lên sứ cách điện được lắp lỏng trên chân kim loại để sao cho khi sứ cách điện bị đánh thủng thì xuất hiện hồ quang trên khe hở phóng điện đó.
Thiết bị thử phải đảm bảo tia lửa điện mà không phóng điện hồ quang trên bề mặt sứ.
Sứ được coi là chịu được thử nghiệm nếu không bị đánh thủng.
3.6 Tính chịu nhiệt (điều 2.6) được kiểm tra bằng cách tác động lên sứ 3 chu kỳ nóng lạnh đột ngột. Thời gian ngâm sứ trong thùng nước nóng và trong thùng nước lạnh là 15 min. Đối với sứ nhiều phần tử gắn lại, thời gian nhúng được tính theo công thức T = 15 + 0,7 m trong đó T là thời gian nhúng sứ, min; m là khối lượng sứ, kg. Thời gian chuyển sứ từ thùng này sang thùng khác không quá 15 sec. Khối lượng nước trong thùng phải đảm bảo nhiệt độ của nước trong quá trình thử thay đổi không quá 2 oC. Nhiệt độ thấp nhất là 10 ± 5 oC.
Sau thử nghiệm này, sứ được thử bằng tia lửa điện trong 1 min.
Sứ được coi là chịu bền nhiệt nếu không xảy ra phóng điện hoặc hư hỏng khác.
3.7 Thử nghiệm lực phá hủy cơ học khi uốn (điều 2.7) của sứ đã gắn chân kim loại và được gá lắp như trên hình 3 như sau:
Buộc vào cổ sứ và vuông góc với trục sứ một dây truyền lực đường kính 10 - 12 mm. Tốc độ nâng lực tác động sao cho từ 35 đến 100 % lực phá hủy cơ học quy định diễn ra trong 1 min. Tốc độ tăng lực đó được giữ không đổi cho đến khi sứ bị phá hủy.
Chân kim loại phải có độ bền uốn không nhỏ hơn 1,5 lần lực phá hủy cơ học quy định khi uốn của sứ.
Sứ được coi là đạt yêu cầu nếu nó không bị phá hủy ở lực không nhỏ hơn lực phá hủy cơ học quy định.
3.8 Thử nghiệm bằng điện áp duy trì tần số 50 Hz ở trạng thái khô và dưới mưa (điều 2.8) bằng cách đặt lên sứ điện áp đến 1/3 trị số thử danh định với tốc độ tùy ý; sau đó nâng tiếp điện áp với tốc độ đều và nhanh. Thời gian nâng điện áp từ 75 đến 100 % từ 10 đến 15 s. Duy trì giá trị điện áp thử nghiệm danh định không thay đổi trong thời gian 1 min. Số lần đặt điện áp là 5. Trong quá trình thử, không được có phóng điện hay đánh thủng sứ cách điện.
3.9 Thử nghiệm đánh thủng sứ cách điện bằng điện áp tần số 50 Hz (điều 2.9) bằng cách ngâm sứ trong thùng chứa đầy chất lỏng cách điện có điện trở suất khối (1 - 5).107 Ω.m. Trước khi thử khuấy đều chất lỏng cách điện trong 10 min bằng điện áp 140 kV giữa các điện cực trên và dưới.
Khi sử dụng thùng kim loại, các kích thước của thùng phải đảm bảo khoảng cách nhỏ nhất giữa các phần bất kỳ của sứ với thành thùng không nhỏ hơn 300 mm. Khi dùng thùng bằng vật liệu cách điện, đường kính thùng không nhỏ hơn 2 lần đường kính sứ thử nghiệm.
Điện áp thử được đặt giữa chân kim loại và dây dẫn nối đất buộc chặt vào cổ sứ.
Nâng điện áp đến 75 % trị số thử danh định phải đều sao cho có thể đọc được giá trị trên đồng hồ đo. Thời gian nâng điện áp từ 75 đến 100 % điện áp danh định từ 10 đến 15 s.
Sứ được coi là chịu được thử nghiệm nếu nó bị đánh thủng ở điện áp không nhỏ hơn trị số danh định.
3.10 Thử điện áp xung duy trì (điều 2.10) bằng cách đặt các xung tiêu chuẩn 1,2/50 liên tiếp cách nhau không dưới 1 min lên sứ. Số lượng xung cho mỗi cực tính là 15.
Sứ được coi là chịu được thử nghiệm nếu xảy ra không quá 2 lần phóng điện hay không xảy ra đánh thủng sứ khi thử trên mỗi cực tính.
4 Ghi nhãn, bao gói, bảo quản, vận chuyển
4.1 Trên mỗi sứ cách điện phải chỉ dẫn các nội dung sau đây:
- Tên sản phẩm;
- Cấp của cách điện;
- Tên cơ sở sản xuất;
- Năm sản xuất.
Việc ghi nhãn phải đảm bảo rõ và bền trong quá trình vận hành sứ trong hệ thống điện.
4.2 Sứ cách điện phải được xếp cẩn thận trong thùng gỗ cacton, hay sọt tre chắc chắn có nắp đậy; có lớp đệm êm đảm bảo sứ không bị va chạm trực tiếp hay dằn xóc trong quá trình vận chuyển.
4.3 Sứ cách điện được bảo quản ở nơi có mái che mưa nắng, nền cao ráo không ngập nước.
4.4 Khi vận chuyển phải đảm bảo không gây dằn xóc mạnh. Khi bốc dỡ phải nhẹ nhàng.
- 1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5169:1993 về sứ xuyên điện áp từ 10 đến 35 kV - Yêu cầu kỹ thuật
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5170:1990 về Sứ cách điện kiểu xuyên điện áp đến 35 kV - Quy tắc nghiệm thu và phương pháp thử do Ủy ban Khoa học Nhà nước ban hành
- 3 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6073:2005 về Sản phẩm sứ vệ sinh - Yêu cầu kỹ thuật do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5436:2006 về Sản phẩm sứ vệ sinh - Phương pháp thử
- 1 Quyết định 888/QĐ-BKHCN năm 2008 hủy bỏ tiêu chuẩn Việt Nam do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5169:1993 về sứ xuyên điện áp từ 10 đến 35 kV - Yêu cầu kỹ thuật
- 3 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5849:1994 về sứ cách điện đường dây kiểu treo
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7998-1:2009 (IEC 60383-1 : 1993) về Cái cách điện dùng cho đường dây trên không có điện áp danh nghĩa lớn hơn 1000V - Phần 1: Cái cách điện bằng gốm hoặc thủy tinh dùng cho hệ thống điện xoay chiều - Định nghĩa, phương pháp thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận
- 5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5170:1990 về Sứ cách điện kiểu xuyên điện áp đến 35 kV - Quy tắc nghiệm thu và phương pháp thử do Ủy ban Khoa học Nhà nước ban hành
- 6 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6073:2005 về Sản phẩm sứ vệ sinh - Yêu cầu kỹ thuật do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 7 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2329:1978 về Vật liệu cách điện rắn - Phương pháp thử - Điều kiện tiêu chuẩn của môi trường xung quanh và việc chuẩn bị mẫu do Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước ban hành
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5436:2006 về Sản phẩm sứ vệ sinh - Phương pháp thử