Отчет по ТВН. Лабораторная работа 4 Цель работы

• Название: Лабораторная работа 4 Цель работы
• Дата: 12.11.2022
• Размер: 0.64 Mb.
• Имя файла: Отчет по ТВН.docx
• Тип: Лабораторная работа; #784425
• страница: 2 из 4

Порядок выполнения работы

1. 
   Ознакомиться со схемой ГИН (рис.4.3).
   
2. 
   Развести шары измерительного разрядника на расстояние 8-10 см.
   
3. 
   Включить установку и установить зарядное напряжение 30 – 40 кВ по вольтметру V₁.
   
4. 
   Изменяя расстояние между шарами ИП-1÷ИП-3,подобрать такую амплитуду импульсов высокого напряжения, при ко- торой возникает 4-6 разрядов на объекте испытания из 10 приложений импульсного напряжения.
   
5. 
   Отключить объект испытания и провести измерение амплитуды полученных в п.4 импульсов с помощью измерительного шарового разрядника путём регулирования расстояния между шарами ИШР таким образом, чтобы между ними возникало 4-6 пробоев из 10 приложений импульсного напряжения. Измерение должно начинаться с приложения 10 импульсов, не вызывающих разрядов. В этом случае амплитудное значение напряжения соответствует 50% -ному разрядному напряжению и может быть определено из стандартных таблиц - U_табл50%, а с учетом относи- тельной плотности воздуха – U_50%.
   
6. 
   Отключить установку, изменить схему включения диода для получения импульсов другой полярности и повторить опыты по п.п. 2-5.
   
7. 
   Результаты опытов свести в таблицу 4.1.
   

Таблица 4.1.

Полярность импульса	Зарядное напряжение, кВ	Расстояние между элек- тродами ИШР, Sсм	Uтабл50%, кВ макс	U50%, кВ макс
Положительная	31	6,0	158	158
Отрицательная	34	7,5	187	187

Примечание: P= 759,5 мм. рт. ст.,

t= 20,2 °C, δ = 1 , D_ш = 15 см.

Вывод: ознакомились с работой генератора импульсных напряжений (ГИН), приобрели навыки проведения испытаний электрооборудования с помощью ГИН. Поняли что таким образом, применяя конденсаторы на сравнительно невысокие номинальные напряжения, можно получить на выходе ГИН импульсные напряжения в несколько сотен тысяч и миллионов вольт.

Работу выполнила:	Студент Аракчеев В.В. 130302-ЭЭСб-о18
Работу принял:	Преподаватель Сарры С.В.

ЮРГПУ (НПИ) Кафедра ЭСиЭЭС

Исследование распределения напряжения по элементам гирлянды изоляторов

Лабораторная работа №5

Цель работы: изучить распределение напряжения по элементам гирлянды и убедиться в эффективности применения защитной арматуры.

Пояснения к работе

На линиях электропередачи высокого напряжения обычно применяются подвесные изоляторы тарельчатого типа, соединенные последовательно (гирлянда изоляторов), а на подстанциях – колонки изоляторов, состоящие из последовательно соединенных элементов.

Р
исунок 5.1 - Подвесной изолятор тарельчатого типа

На рис. 5.1 показана конструкция подвесного изолятора. Его основу составляет фарфоровое или стеклянное тело – тарелка (1), средняя часть которой вытянутая кверху, называется головкой. На головке крепится шапка из ковкого чугуна (2), а в гнездо, расположенное внутри головки, заделывается стальной стержень (3). Каждый изолятор гирлянды можно представить некоторой «паразитной» ёмкостью. Как известно, величина электрической ёмкости для плоских электродов площадью S, расположенных на расстоянии d в среде с относительной диэлектрической проницаемостью ε_ср

C =ε₀ε_срS/d.

Собственная ёмкость подвесного изолятора, электродами которой являются металлические шапка и стержень (рис. 5.1), составляет величину порядка С₀ = 50 ÷ 70 пкФ. Кроме того, каждый изолятор обладает некоторой ёмкостью между металлической арматурой элементов гирлянды и «землей» (опорой, траверсой) С₁ = 4 ÷ 5 пкФ и ёмкостью между металлической арматурой элементов гирлянды и проводом линии С₂ = 0,5 ÷ 1 пкФ (рис. 5.2). Ёмкость С₂<<С₁, т.к. геометрические размеры провода по сравнению с размерами опоры малы (при одном проводе в фазе).

Рисунок 5.2 - Гирлянда изоляторов (а) и её схема замещения (б)
Падение напряжения на i-м элементе гирлянды будет равно

,

где I_i– ток через i–ый изолятор.

По 1-му закону Кирхгофа ток через 2-ой изолятор

I₂= I₁– I₁₁ + I₁₂.

Ток I₁₂ меньше тока I₁₁ из-за меньшей ёмкости и из-за меньшего приложенного напряжения, поэтому I₂1 и ΔU₂<ΔU₁. Аналогично, I₃2, ΔU₃<ΔU₂ и т.д.

Существенное различие величин емкостей С₁ и С₂ является основной причиной уменьшения основного тока, протекающего по элементам гирлянды изоляторов. Однако, на последних изоляторах гирлянды (считая от провода) ток через изоляторы и падение напряжения возрастает. Это обусловлено возрастанием напряжения, приложенного к емкостям С₂, и уменьшением напряжения приложенного к емкостям С₁.

При этом на первых от провода перегруженных по напряжению элементах гирлянды может появиться корона и частичные разряды в объемах изоляции, что в конечном итоге является причиной появления начальных дефектов и последующего развития повреждения изоляции. Напряжение появления короны зависит от типа изолятора и лежит в пределах 20-25 кВ. Корона на изоляторах не допустима, так как она вызывает коррозию металлической арматуры изоляторов вследствие разрушения защитного цинкового покрытия и, как следствие, приводит к выходу изолятора из строя из-за образования ржавых подтёков на его поверхности. При короне создаются также помехи, мешающие не только радиосвязи, но и обнаружению дефектных изоляторов в гирлянде радиотехническими методами. Поэтому при напряжениях 330 кВ и выше, когда на первых изоляторах напряжение превышает 20-25 кВ, необходимо предусматривать меры по выравниванию напряжения на элементах гирлянды.

Выравнивание распределение напряжения по элементам гирлянды изоляторов может производиться несколькими способами:

а) увеличение собственных ёмкостей элементов (применением диэлектрика с большой величиной диэлектрической проницаемости, изменением конструкции изолятора и т.п.);

б) составление гирлянд из элементов разных конструкций (разных ёмкостей);

в) включение возле проводов двух параллельно соединенных элементов: сопротивление уменьшается вдвое, что уменьшает напряжение на таком спаренном элементе (в практике не нашло применения);

г) применение металлической защитной арматуры (кольца, полукольца, овалы), которая при установке её у провода увеличивает ёмкости С₂ (рис. 5.2) и токи через эти ёмкости.

На ЛЭП напряжением 750 кВ и выше экранные кольца на гирляндах, как правило, не устанавливаются, так как выравнивающий эффект достигается за счет расщепления проводов в фазе.

Для защиты гирлянды от нежелательных воздействий силовой дуги, возникающих при перекрытии изоляторов, на обоих концах гирлянды устанавливаются защитные рога, конфигурация и размеры которых способствуют отрыву дуги от гирлянды и выносу ее в воздушную среду.

Стеклянные изоляторы обладают большей ёмкостью, поэтому в гирлянде со стеклянными изоляторами напряжение делится более равномерно по сравнению с гирляндой из аналогичных фарфоровых изоляторов (ε_ст>ε_ф). Стеклянные изоляторы выдерживают большие электромеханические нагрузки по сравнению с фарфоровыми, а возможные при эксплуатации внутренние дефекты стеклянных изоляторов легко выявляются визуально, так как при пробое стеклянная юбка изолятора рассыпается на мелкие кусочки и при этом изолятор продолжает нести механическую нагрузку.

Распределение напряжения по элементам гирлянды или колонки изоляторов в значительной мере зависит от атмосферных условий и состояния поверхности изоляторов. При загрязнении и увлажнений поверхности изоляторов, дожде или тумане распределение напряжения будет определяться главным образом поверхностными сопротивлениями отдельных изоляторов, а не их ёмкостями.

Для выявления дефектных изоляторов в гирляндах используются измерительные штанги, позволяющие измерять напряжение на отдельном изоляторе в рабочем режиме линии электропередачи.

В лабораторной работе для исследования распределения напряжения по элементам гирлянды изоляторов используется иной метод, основанный на возможности измерения напряжения на всей гирлянде изоляторов и применении шарового разрядника с неизменным расстоянием между электродами (рис. 5.3).

От испытательного трансформатора на гирлянду изоляторов подаётся регулируемое напряжение, величина которого контролируется киловольтметром kV. К элементам гирлянды поочередно подключается шаровой разрядник ШР, пробивное напряжение которого неизвестно. Если U_ШР - пробивное напряжение шарового разрядника, то для i-го элемента гирлянды относительное напряжение α_i составляет

α_i=U_ШР/ U_ГИРi,

где U_ГИРi– напряжение на всей гирлянде в момент пробоя промежутка шарового разрядника, установленного на i-ом элементе.

Рисунок 5.3 - Схема испытательной установки для измерения распределения
напряжения по элементам гирлянды изоляторов.

Поскольку при изменении напряжения, приложенного к гирлянде изоляторов, распределение напряжения по её элементам не изменяется (если не появляется корона), то сумма всех α_i как относительных напряжений на изоляторах должна быть равна единице:

α₁ + α₂ ...+α_i +….α_n =1.

Заменяя α_i отношениями напряжений, получим:



Из последнего выражения можно определить напряжение пробоя шарового разрядника

(1).

После расчёта U_ШР можно определить относительное значение напряжения на каждом элементе гирлянды изоляторов в процентах от напряжения на всей гирлянде

(2).

Порядок выполнения работы

1. 
   Ознакомиться со схемой установки изучить на месте расположение оборудования и объекта испытания.
   
2. 
   Установить шаровой разрядник на первом от провода элементе.
   
3. 
   Включить испытательную установку и плавно повышать напряжение на гирлянде изоляторов до пробоя промежутка шарового разрядника. Пробой должен быть неустойчивым, прерывистым. Снизить напряжение до прекращения пробоя и снова поднять напряжение до пробоя, всего провести три измерения и найти среднее значение. Напряжения на гирлянде в момент пробоя ШР и его среднее значение записать в таблицу 5.1.
   

Таблица 5.1 – Результаты опытов

№ изолятора	Напряжение на гирлянде UГИРi, кВ									αi, %
	Опыт 1		Опыт 2		Опыт 3		Среднее
	-	А	-	А	-	А		-	А	-	А
1	31	32	28	31	26	32		28,3	31,7	19,1	15,6
2	33	33	30	35	28	35		30,3	34,3	17,8	14,5
3	40	33	36	36	39	31		38,3	33,3	14,1	14,9
4	45	41	44	40	42	38		43,7	39,7	12,3	12,5
5	50	38	45	38	45	36		46,7	37,3	11,5	13,3
6	45	35	45	35	43	37		44,3	35,7	12,2	13,9
7	41	32	42	33	41	32		41,3	32,3	13,1	15,4

4. 
   Повторить опыты по п. 2 и 3 для каждого элемента гирлянды.
   
5. 
   Используя средние значения напряжений U_ГИРi, вычислить U_ШР по выражению (1).
   
6. 
   Определить долю напряжения α_i на элементах гирлянды изоляторов по формуле (2) и занести вычисленные значения в таблицу 5.1.
   
7. 
   Повторить опыты по п. 2-6 для гирлянды с защитной арматурой (А).
   
8. 
   По данным расчётов и измерений построить графики распределения напряжения по элементам гирлянды (см. рис. 5.4, 5.5).
   
9. 
   Определить коэффициент неравномерности распределения напряжения вдоль гирлянды при отсутствии и при установке защитной арматуры
   

где α_imax и α_imin максимальное и минимальное значение напряжения на изоляторах гирлянды:

Коэффициент неравномерности распределения напряжения вдоль гирлянды при установке защитной арматуры:



Коэффициент неравномерности распределения напряжения вдоль гирлянды без защитной арматуры:




Рисунок 5.4 – Распределение напряжения по изоляторам гирлянды с наличием защитной арматуры



Рисунок 5.5 – Распределение напряжения по изоляторам гирлянды без защитной арматуры

Вывод: изучено распределение напряжения по элементам гирлянды. Исходя из полученных результатов (коэффициент неравномерности) и построенных графиков, можно заключить, что при наличии защитной арматуры напряжение по элементам гирлянды распределяется более равномерно, чем без его наличия. Этот факт подтверждает эффективность применения защитной арматуры.

	Работу выполнила:		Студент Аракчеев В.В. 130302-ЭЭСб-о18
	Работу принял:		Преподаватель Сарры С.В.
ЮРГПУ (НПИ) Кафедра ЭСиЭЭС		Электрические разряды в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика		Лабораторная работа №6

Цель работы: изучить характер разряда по границе раздела твердый диэлектрик – воздух, его особенностей в сравнении с пробоем; особенности перекрытия проходного изолятора в сравнении с опорным.