учебное пособие. Учебное пособие ТВН. Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки Электроэнергетика и электротехника

• Название: Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки Электроэнергетика и электротехника
• Анкор: учебное пособие
• Дата: 23.05.2022
• Размер: 5.05 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие ТВН.doc
• Тип: Учебное пособие; #544213
• страница: 1 из 16

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО

Ангарский государственный технический университет

Л.Ф.Лисина

ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Учебное пособие
для студентов, обучающихся по направлению подготовки

«Электроэнергетика и электротехника»

Ангарск 2015

УДК

Л.Ф. Лисина. Техника высоких напряжений: учебное пособие для бакалавров по направлению «Электроэнергетика и электротехника».- Ангарск: АнГТУ, 2015. – 167с.
Учебное пособие предназначено для студентов, получающих степень бакалавра по направлению «Электроэнергетика и электротехника» по дисциплине «Техника высоких напряжений» Учебное пособие состоит из четырех глав, охватывающих основополагающие разделы курса «Техника высоких напряжений»:

электрические разряды в диэлектрических средах; внешняя изоляция, внутренняя изоляция, изоляционные конструкции оборудования высокого напряжения; молниезащита и грозовые перенапряжения, внутренние перенапряжения, координация изоляции; методы испытания и диагностики изоляции.

Изложение материала базируется на основных положениях курсов общей физики, теоретических основ электротехники, электротехнических материалов. Изложение материала произведено с учетом последних достижений в рассматриваемых областях, а содержание соответствует утвержденным стандарту и программам подготовки бакалавров по направлению «Электроэнергетика и электротехника».
Рецензенты: главный энергетик НПЗ ОАО «АНХК» А.В.Рогожин;

к.т.н., доцент кафедры ПЭ и ВТ Ангарской государственной технической академии А.Д. Пудалов
Рекомендовано учебно-методическим советом факультета технической кибернетики Ангарской государственной технической академии в качестве учебного пособия для бакалавров по направлению «Электроэнергетика и электротехника». Учебное пособие может быть использовано в системе повышения квалификации специалистов, работающих в области электроэнергетики и для инженерно-технического персонала, занятого в эксплуатации высоковольтного электрооборудования.

Ангарская государственная техническая академия

Кафедра ЭПП
О Г Л А В Л Е Н И Е

	ВВЕДЕНИЕ	5
Глава 1	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СРЕДАХ	6
1.1	Электрические разряды в газах	6
1.1.1	Виды электрических полей	6
1.1.2	Виды ионизации	7
1.1.3	Лавина электронов	12
1.1.4	Стримерная форма разряда	14
1.1.5	Искровой разряд	15
1.1.6	Закон Пашена	17
1.1.7	Разряд в неоднородных полях	19
1.1.8	Лидерный разряд в длинных промежутках	21
1.1.9	Молния	22
1.1.10	Дуговой разряд	25
1.1.11	Коронный разряд	26
1.1.12	Поверхностный разряд	33
1.1.13	Понятие пробоя	38
1.1.14	Влияние времени приложения напряжения на электрическую прочность газовой изоляции	39
1.2	Пробой конденсированных сред	43
1.2.1	Пробой жидких диэлектриков	43
1.2.1.1	Влияние условий эксплуатации на электрическую прочность жидкостей	44
1.2.1.2	Механизм пробоя жидких диэлектриков	50
1.2.2	Пробой твердых диэлектриков	51
1.2.2.1	Влияние условий эксплуатации на электрическую прочность твердых диэлектриков	51
1.2.2.2	Механизм электрического пробоя твердых диэлектриков	54
1.2.2.3	Тепловой пробой твердых диэлектриков	56
1.2.2.4	Длительная электрическая прочность твердых диэлектриков	60
	Контрольные вопросы	65
Глава 2	ВНЕШНЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ, ВНУТРЕННЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ, ИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ	66
2.1	Классификация электрической изоляции	66
2.2	Условия работы и требования, предъявляемые к электрической изоляции высоковольтного оборудования	67
2.3	Наружная изоляция электроустановок	71
2.3.1	Изоляция воздушных линий электропередачи	71
2.3.2	Опорные изоляторы	77
2.3.3	Проходные изоляторы	80
2.3.4	Высоковольтные вводы	82
2.4	Изоляция силовых конденсаторов	87
2.4.1	Расчет емкости конденсаторов	88
2.4.2	Характеристики основных материалов, применяемых в высоковольтных конденсаторах	89
2.4.3	Основы электрического расчета косинусных конденсаторов	90
2.5	Изоляция трансформаторов высокого напряжения	93
2.5.1	Изоляция трансформаторов тока	93
2.5.2	Изоляция трансформаторов напряжения	95
2.5.3	Изоляция силовых трансформаторов	95
2.5.4	Изоляция испытательных трансформаторов	97
2.6	Изоляция силовых кабелей высокого напряжения	97
2.6.1	Кабели с вязкой пропиткой	98
2.6.2	Маслонаполненные кабели	100
2.6.3	Газонаполненные кабели	101
2.6.4	Кабели в стальных трубах под давлением масла или газа	101
2.6.5	Кабельные линии в трубах со сжатым газом	102
2.6.6	Кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией	103
2.6.7	Изоляция вращающихся машин высокого напряжения	104
	Контрольные вопросы	108
Глава 3	МОЛНИЕЗАЩИТА И ГРОЗОВЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ. ВНУТРЕННИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ. КООРДИНАЦИЯ ИЗОЛЯЦИИ	109
3.1	Молниезащита и грозовые перенапряжения	109
3.1.1	Молниеотводы и их защитное действие	109
3.1.2	Общие требования к устройству молниезащиты зданий и сооружений	111
3.1.3	Категории устройства молниезащиты и тип зоны защиты	113
3.1.4	Расчет молниезащиты	118
3.1.4.1	Примеры расчётов	124
3.1.4.2	Индивидуальные задания	129
3.2	Внутренние перенапряжения	130
3.2.1	Защитные разрядники	131
3.2.1.1	Трубчатые разрядники	131
3.2.1.2	Вентильные разрядники	134
3.2.1.3	Ограничители перенапряжений	139
3.2.3	Защита сетей напряжением 220/380 В от внутренних и внешних перенапряжений	143
3.2.3.1	Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП) - внутренняя молниезащита	144
3.3	Координация изоляции	147
	Контрольные вопросы	149
Глава 4	МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ	151
4.1	Общие сведения	151
4.2	Измерение сопротивления изоляции электрооборудования	153
4.3	Определение степени увлажнённости изоляции	153
4.4	Измерение диэлектрических потерь изоляции	154
4.5	Профилактические испытания высоким напряжением	154
4.6	Неразрушающие неэлектрические методы контроля	156
4.7	Методы контроля изоляции при рабочем напряжении	156
4.8	Методы непрерывного контроля изоляции	157
4.9	Методы испытания и диагностики кабельных линий с изоляцией из шитого полиэтилена	157
4.10	Испытания силовых трансформаторов	159
4.11	Тенденции развития методов испытаний	162
4.12	Тепловизионный контроль электрооборудования	163
	Контрольные вопросы	166
	Литература	167

ВВЕДЕНИЕ

Техника высоких напряжений имеет очень широкий спектр применений во многих областях современной индустрии. Важное место она занимает в развитии электроэнергетики России ХХI века для передачи все возрастающих мощностей электрической энергии на большие расстояния и обеспечения стабильной работы электроэнергетических систем. Основное преимущество высокого напряжения при электропередаче состоит в увеличении передаваемой мощности, которая возрастает пропорционально квадрату номинального напряжения. В связи с этим большое значение приобретают вопросы создания нового и совершенствования существующего комплекса высоковольтного оборудования, предназначенного для генерирования, передачи и распределения электрической энергии: генераторов, трансформаторов, конденсаторов, изоляции линий электропередачи и подстанций.

Высокое напряжение используется в электрофизических установках для решения задач мощной импульсной энергетики: ускорителях пучков заряженных частиц, мощных лазерах, установках управляемого термоядерного синтеза. Применяется в технологических процессах, таких как электросепарация, элекрофильтрация, электроокраска, магнитоимпульсная обработка, электрогидравлическая штамповка, плазмохимия, получение озона. Особая роль принадлежит такой быстроразвивающей области нанотехнологии, как синтез наноструктурных материалов с новыми свойствами. Синтез таких материалов проводится в специальных установках при воздействии концентрированных потоков энергии в виде потоков плазмы и пучков заряженных частиц, основным узлом которых является высоковольтный импульсный генератор.

В связи с этим изучение дисциплины «Техника высоких напряжений» приобретает все возрастающую важность.