Техника высоких напряжений Росдистант Лабораторная работа 2. ЭЭТбд_1901в_Лабораторная работа 2_Скляренко_АС. Лабораторная работа 2 по учебному курсу Техника высоких напряжений (наименование учебного курса)
 Скачать 245.4 Kb.
|
|
М  ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт химии и энергетики (наименование института полностью) Кафедра "Электроснабжение и электротехника" (наименование кафедры/департамента/центра полностью) 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника (код и наименование направления подготовки, специальности) Электроснабжение (направленность (профиль) / специализация) Лабораторная работа № 2 по учебному курсу «Техника высоких напряжений» (наименование учебного курса)
Тольятти 2023 Лабораторная работа № 2 «Электрические разряды по поверхности твердого диэлектрика» Цель работы: 1. Знакомство с основными понятиями и теоретическими сведениями об электрических разрядах по поверхности твердого диэлектрика. 2. Экспериментальное изучение разряда по поверхности твердого диэлектрика в зависимости от конфигурации электрического поля, расстояния между электродами и толщины диэлектрика. 3. Приобретение практического навыка определения разрядных напряжений различных промежутков по поверхности диэлектрика. Теоретические положения Корона –это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода). Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка. Само название «коронный» разряд получил из-за своего свечения, наблюдаемого на тонких проводах и напоминающего солнечную корону. Лавинная форма разряда –это такая форма коронного разряда, при которой в промежутке развиваются только электронные лавины. Особенности: напряженность создаваемая лавиной электронов меньше напряженности внешне-го электрического поля; - характерна для малых радиусов кривизны электродов (1-2 мм); - зона ионизации имеет более или менее однородную структуру Стримерная форма разряда –это такая форма коронного разряда, при которой в промежутке кроме электронных лавин развиваются стримерные каналы. Особенности: возникает если напряженность, создаваемая лавиной электронов, сопоставима с напряженностью поля до появления лавины; характерна для радиусов кривизны электродов порядка 1см и более; на коронирующий электрод оказываются как бы насажанными тоненькие провод-ники каналы стримеров, на концах которых напряженность электрического поля может достигать очень больших значений. Скользящий разряд – это форма стримерного разряда, характеризуется интенсивным свечением канала, резким уменьшением сопротивления канала и, следовательно, выносом потенциала вглубь промежутка. Поверхностный пробой – это пробой (потеря изоляционных свойств) твердого диэлектрика по его поверхности (в газе или в жидкости)  Рис. 1. Принципиальная электрическая схема установки: РН – регулятор напряжения, Т – высоковольтный трансформатор, Rз – защитное сопротивление; S1, S2 – выключатели Результаты измерений Таблица 1
  
  
  
   1. Построить зависимости Uкороны = f (l), Uск.р = f (l), Uперекр.= f (l). a)  б)  Рис. 2. Зависимости: а) Uкороны = f (l), Uск.р = f (l), б) Uперекр.= f (l) при толщине d1,d2 для различных электродных систем 2. Объяснить полученные результаты. 1. В каких полях существует скользящая форма разряда и почему? В неоднородных, т.к. при относительно низких напряжениях на электродах возникает коронный разряд в виде полоски ровного неяркого свечения. Увеличение напряжения приводит к расширению области коронирования и образованию на твердом диэлектрике многочисленных слабо светящихся каналов (стримеров), направленных к противоположному электроду. При дальнейшем увеличении напряжения ток возрастает настолько, что становится возможной термическая ионизация в стримерных каналах. Эта форма стримерного разряда, называемая скользящим разрядом, характеризуется интенсивным свечением канала, резким уменьшением сопротивления канала и, следовательно, выносом потенциала вглубь промежутка. 2. Как изменяется разрядное напряжение от толщины диэлектрика и почему? Величина тока в любом разрядном канале в основном определяется емкостью канала по отношению к противоположному электроду. В качестве величины, характеризующей емкость канала, принимается удельная поверхностная емкость, т.е. емкость единицы поверхности, по которой развивается разряд, по отношению к противоположному электроду. Очевидно, что чем выше удельная поверхностная емкость С, тем больше ток, протекающий по каналу на зарядку этой емкости, поэтому выше проводимость стримерного канала и потенциал на его конце, тем быстрее растет длина скользящего разряда и ниже напряжение разряда по поверхности. Контрольные вопросы 1. С чем связано искажение электрического поля при помещении диэлектрика в равномерное поле? 2. Какое влияние оказывает неплотное прилегание электродов на разрядное напряжение вдоль поверхности диэлектриков? 3. Для каких изоляционных конструкций характерно электрическое поле с преобладающей тангенциальной составляющей, для каких конструкций с нормальной? 4. Что делается в реальных условиях работы электроэнергетических систем для увеличения разрядных напряжений по поверхности изоляторов? Ответы на вопросы Диэлектрик, помещенный в равномерное поле, нарушает его однородность. Значительную роль в снижении разрядных напряжений играет адсорбция диэлектриком влаги. Материалы, обладающие большой поверхностной гигроскопичностью (стекло, эбонит, оргстекло, бакелизированная бумага), дают большее снижение разрядных напряжений, чем малогигроскопичные материалы (парафин, винипласт). Под действием приложенного к электродам напряжения диссоциированные ионы, содержащиеся в адсорбированной диэлектриком влаге, перераспределяются по поверхности диэлектрика, искажая градиент потенциала вдоль его поверхности. На величину разрядного напряжения существенное влияние оказывают воздушные прослойки между диэлектриком и электродами. В этих прослойках из-за отличия диэлектрических проницаемостей воздуха и твердого диэлектрика создается локальное увеличение напряженности поля и, возможно, возникновение ионизационных процессов. Неоднородное поле с преобладанием тангенциальной составляющей характерно для опорных изоляторов. Конфигурация электрического поля с преобладанием нормальной составляющей напряженности характерна для конструкции проходного изолятора Для увеличения длины пути утечки тока по поверхности твердого диэлектрика и увеличения разрядного напряжения применяют ребристую поверхность, а также своевременную чистку поверхности изолятор от загрязнений. Выводы: В ходе выполнения лабораторной работы были изучены основные понятия и теоретические сведения об электрических разрядах по поверхности твердого диэлектрика, получены экспериментальные данные разряда по поверхности твердого диэлектрика в зависимости от конфигурации электрического поля, расстояния между электродами и толщины диэлектрика, а также построены графики. |
