В. В. Титков техника высоких напряжений высоковольтные испытания и измерения учебное пособие
 Скачать 6.21 Mb.
|
|| 1г^ Г С А Аи Г СонСп II Аи С А II 1ровод — II = С0 Рис. 1.7. Схема замещения гирлянды Рис. 1.8. Принципиальная схема установки Для измерения распределения напряжения по гирлянде необ ходимо: расположить гирлянду из семи изоляторов на установочной раме на расстоянии около 1 мот левой стойки; соединить нижний изолятор через имитирующий провод пруток с резистором в прорезь калитки поместить измерительную штангу ИШ\ снять заземляющую штангу с высоковольтного вывода трансформатора Т и закрыть калитку ограждения; включить автоматический выключатель QF, магнитный пускатель КМ проверить по вольтметру V напряжение и, если оно неравно нулю, установить его на ноль; усиками измерительной штанги обхватить первый от провода изолятор, включить магнитный пускатель КМ и поднять напряжение до пробоя шарового разрядника измерительной штанги (до появления жужжания. Чтобы точнее зафиксировать начало жужжания, следует уменьшить напряжение до исчезновения жужжания и снова медленно поднимать напряжения до тех пор, пока не возникнет жужжание. Напряжение на гирлянде £/,, при котором происходит пробой шарового разрядника измерительной штанги, определяется по вольтметру V, и его нужно записать для оформления отчета. Такие же действия нужно выполнить со всеми изоляторами гирлянды. Доля напряжения а, приходящаяся на изолятор, от напряжения на гирлянде рассчитывается по формуле а,- Щ 2 « W 'где п — число изоляторов в гирлянде / — порядковый номер изолятора, отсчитываемый от провода Ui — напряжение на гирлянде в момент пробоя шарового разрядника измерительной штанги при охвате ее усиками г'-го изолятора. Для определения влияния экрана на распределение напряжения по гирлянде следует установить со стороны провода тороидальный экран и выполнить аналогичные описанным выше действия. Определение сухоразрядного напряжения тарельчатого изолятора Для определения сухоразрядного напряжения подвесного изолятора необходимо проволокой закоротить все тарельчатые изоляторы, кроме первого от провода, записать значение атмосферного давления и показания сухого и влажного термометров лабораторного психрометра. Указанным выше способом включите установку. Подъем напряжения до значения 40 % от ожидаемого разрядного можно провести с любой скоростью. Далее напряжение следует повышать плавно в течение 5-30 с до тех пор, пока не произойдет перекрытие изолятора. Разрядное напряжение изолятора равно показанию вольтметра момент перекрытия, помноженному на коэффициент трансформации трансформатора Т который равен 500. Сухо разрядное напряжение определяется как среднее арифметическое из десяти результатов измерений. Полученное значение сухораз рядного напряжения необходимо привести к нормальным атмосферным условиям (см. разд. 1.1.3). 1.6.5. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) принципиальную схему установки; б) таблицы с результатами измерений; в) графики распределения напряжения по гирлянде изоляторов г) значение сухоразрядного напряжения тарельчатого изолятора; д) выводы по работе. Разрядные напряжения воздушных промежутков при импульсных воздействиях грозового происхождения. Программа работы. Определить зависимость 50%-ного разрядного напряжения от длины промежутка острие—плоскость и острие—острие при положительной и отрицательной полярности импульса напряжения на острие. Для тех же промежутков определить зависимость ной разрядной напряженности от расстояния между электродами. Пояснения к работе Своеобразие развития разряда при импульсном напряжении заключается в том, что время формирования разряда соизмеримо с длительностью воздействия импульса напряжения. В сильноне однородных полях при воздействии импульсного напряжения искровому разряду предшествует импульсная корона, при которой объемный заряд заполняет лишь область, непосредственно примыкающую к коронирующему электроду. Разрядные свойства воздушных промежутков при импульсных воздействиях характеризуются 50%-ными разрядными напряжениями. Максимальное значение импульсного напряжения, при котором вероятность сквозного пробоя промежутка равна 50 %, называется 50%-ным разрядным напряжением. В промежутках около 2 0 -30 см время развития разряда при напряжении, близком к ному, составляет несколько микросекунд. Поскольку объемный заряд не успевает существенно исказить первоначальное электрическое поле, 50%-ное разрядное напряжение оказывается немного больше, чем при воздействии напряжений постоянного тока положительной полярности и переменного тока. По этой же причине при отрицательной полярности импульса напряжения на стержне 50%-ное напряжение несколько меньше, чем при воздействии напряжения постоянного тока отрицательной полярности. Определение зависимости 50%-ного разрядного напряжения от длины промежутка острие—плоскость и острие—острие при положительной и отрицательной полярности импульса напряжения на острие Определение зависимости 50%-ного разрядного напряжения от длины промежутка острие—плоскость и острие—острие при положительной и отрицательной полярности импульса напряжения на острие производится на высоковольтной установке, принципиальная схема которой показана на рис. 1.9. На схеме VD, R l, R2, R, С, С, F — элементы генератора импульсных напряжений, настроенного на стандартный импульс “ 1.2 / 50”; ИШР — измерительный шаровой разрядники QF, КМ, Т, КМ, Т, V— элементы управления установкой. Для определения 50%-ного разрядного напряжения острие- плоскость при положительной полярности импульса напряжения на острие необходимо: Рис. 1.9. Принципиальная схема установки установить параллельно измерительному шаровому разряднику промежуток острие—плоскость с расстоянием между электродами 10 см, записать значение атмосферного давления и показания сухого и влажного термометров лабораторного психрометра; снять заземляющие штанги с генератора импульсных напряжений (ГИН) и закрыть калитку ограждения; с пульта управления при помощи кнопки автоматического привода установить полярность выходного импульса напряжения по ложительной; искровые промежутки ГИН при помощи кнопок автоматического привода и шкалы сельсина, расположенных на пульте управления, установить минимальными и равными примерно 0,3 см; расстояние между шарами измерительного разрядника при помощи кнопок автоматического привода и шкалы сельсина, расположенных на пульте управления для измерительного разрядника, установить примерно равным 3 см; включить автоматический выключатель QF, магнитный пускатель КМ проверить по вольтметру V напряжение на вторичной стороне трансформатора Т и сделать его равным нулю, затем включить магнитный пускатель КМ2; поднять напряжение до автоматического срабатывания промежутков ГИН с частотой одно срабатывание в 1—3 секунды. Если на этих импульсах не происходит пробоя промежутка, следует увеличить расстояние искровых промежутков ГИН с пульта управления, причем если ГИН перестает срабатывать, то нужно при помощи трансформатора Т повысить напряжение, подаваемое на первичную сторону трансформатора Т так, чтобы сохранить указанную выше частоту срабатывания. Такое регулирование выходного напряжения нужно осуществлять до тех пор, пока вероятность пробоя промежутка острие-плоскость, определяемая как отношение числа разрядов к числу приложенных импульсов, не станет близкой 50 %. В лабораторной работе вероятность пробоя промежутка рекомендуется определять исходя из 10—15 срабатываний ГИН. Если вероятность пробоя промежутка больше 50 %, то расстояния между искровыми промежутками нужно уменьшать а чтобы сохранить частоту срабатывания ГИН, — уменьшить напряжение с помощью трансформатора Таблица 1.1 Пятидесятипроцентные разрядные напряжения U, кВ Расстояние между шарами, см Д иам етр шаров, см 12,5 25 а баба баб 31,9 31,9 31,7 31,7 31,7 31,7 — — 1,2 37,5 37,6 37,4 37,4 37,4 37,4 — — 1,4 42,9 43,2 42,9 42,9 42,9 42,9 •— — 1,5 45,5 45,9 45,5 45,5 45,5 45,5 — — 1,6 48,1 48,6 48,1 48,1 48,1 48,1 — — 1,8 53,5 54,0 53,5 53,5 53,5 53,5 — — 2,0 ' 58,5 59,0 59,0 59,0 59,0 59,0 59,0 59,0 2 ,2 63,0 64,0 64,5 64,5 64,5 64,5 64,5 64,5 2,4 67,5 69,0 70,0 70,0 70,0 70,0 70,0 70,0 2,6 72,0 73,5 75,5 75,5 75,5 75,5 75,5 75,5 2,8 76,0 78,0 80,0 80,5 81,0 81,0 81,0 з о 82,0 85,0 85,5 86,0 86,0 86,0 86,0 3,5 (87,5) (91,5) 97,0 98,0 99,0 99,0 99,0 99,0 4,0 (95,0) (101) 108 110 112 112 112 112 4,5 (101) (108) 119 122 125 125 125 125 Ю 134 137 138 138 138 5,5 —- — 138 145 149 151 151 151 6,0 — — 146 155 161 163 164 164 Расстояние между шарами, см Д иам етр шаров, см 12,5 25 а баба баб Ш ) 195 199 202 202 8,0 — — (174) (189) 206 211 214 214 9,0 — — (185) (203) 226 233 239 239 10,0 — — (195) (215) 244 254 263 263 11,0 — — — — 261 273 286 287 12,0 — — — — 275 291 309 311 13,0 — — — — (289) (308) 331 334 14,0 — — — — (302) (323) 353 357 15,0 — — — — (314) (337) 373 380 16,0 — — — — (325) (350) 392 402 17,0 — — — — (336) (362) 411 422 18,0 — — — — (347) (374) 429 Примечание. Значения в графе а для переменных синусоидальных напряжений, напряжений постоянного тока обеих полярностей, полных стандартных и более длинных импульсных напряжений отрицательной полярности, в графе б — для полных стандартных и более длинных импульсных напряжений положительной полярности После получения 50% -ной вероятности пробоя промежутка необходимо с помощью шарового измерительного разрядника, подключенного параллельно промежутку, измерить это напряжение. Для этого расстояние между шарами измерительного разрядника с пульта управления при помощи кнопок дистанционного привода уменьшается до тех пор, пока вероятность пробоя, определяемая как отношение числа пробоев шарового промежутка к общему числу срабатывания ГИН (10—15), не станет равной 50 %. Наличие промежутка острие—плоскость на пробой измерительного разрядника не оказывает влияния, поскольку пробой между шарами измерительного разрядника происходит на максимуме импульса напряжения, а пробой промежутка острие—плоскость — за ним. Далее по расстоянию между шарами измерительного разрядника, соответствующему ной вероятности пробоя, и по табл. 1.1 определяем максимальное значение импульсного напряжения. Это напряжение следует привести к атмосферным условиям, при которых проводились измерения пробивного напряжения в соответствии с разд. 1.1.3 и формулой Uк - U0K pK t Полученное значение разрядного напряжения для промежутка острие—плоскость необходимо привести к нормальным атмосферным условиям (см. разд. 1.1.3). Поправочный коэффициент на абсолютную влажность Ку для импульсных напряжений определяется по кривой б (см. рис. Чтобы найти зависимость 50%-ного разрядного напряжения от длины промежутка, следует проделать аналогичные действия для расстояний между электродами 15, 20 и 25 см. Перед определением зависимости 50%-ного разрядного напряжения от длины промежутка при отрицательной полярности необходимо с пульта управления нажатием кнопки Полярность изменить полярность зарядного напряжения генератора импульсных напряжений и для расстояний между электродами 5,10 и 15 см аналогично измерить 50%-ное разрядное напряжение. Определение зависимости 50%-ного разрядного напряжения от расстояния между электродами для промежутка острие—острие осуществляется аналогично тому, как для промежутка острие—пло скость. Для этого нужно разместить промежуток острие—острие на место промежутка острие-плоскость и проследить, чтобы длина заземленного острия была больше длины промежутка не менее чем в три раза. Поскольку значения разрядных напряжений в промежутках с симметричным электрическим полем больше, чем в промежутках с резконеоднородны м полем, то расстояния между электродами рекомендуется устанавливать 5, 10 и 15 см 1.7.4. Определение зависимости ной разрядной напряженности от длины промежутка острие—плоскость и острие—острие при положительной и отрицательной полярности импульса напряжения на острие Пятидесятипроцентная разрядная напряженность определяется делением 50% -ного разрядного напряжения на расстояние между электродами. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) принципиальную схему установки; б) таблицы с результатами измерений; в) графики зависимостей 50%-ных разрядных напряжений и на пряженностей от расстояния между электродами исследованных промежутков; г) выводы по работе. Импульсные разрядные напряжения высоковольтных изоляторов. Программа работы Определить 50%-ное разрядное напряжение штыревого изолятора при полярности грозового импульса: а) положительной; б) отрицательной, Пояснения к работе Одна из важнейших характеристик высоковольтных изоляторов — 50%-ное разрядное напряжение. Оно нормируется ГОСТом для каждого вида изоляторов и используется при выборе и координации изоляции высоковольтных энергетических установок. Определение 50%-ного разрядного напряжения штыревого изолятора при положительной полярности грозового импульса Определение 50%-ного разрядного напряжения штыревого изолятора при положительной полярности грозового импульса осуществляется на установке, принципиальная схема которой показана на рис. 1.9. Перед измерениями следует записать показания сухого и влажного термометров лабораторного психрометра. Изолятор ШС-10 установите параллельно измерительному шаровому разряднику ИШР (см. рис. 1.9). Далее необходимо провести следующие действия: снять заземляющие штанги с ГИН и закрыть калитку ограждения с пульта управления при помощи кнопки Полярность автоматического привода установить полярность выходного импульса напряжения положительной; при помощи кнопок автоматического привода и шкалы сельсина, расположенных на пульте управления, искровые промежутки ГИН установить минимальными и равными примерно 0,3 см; при помощи кнопок автоматического привода и шкалы сельсина, расположенных на пульте управления для измерительного разрядника, расстояние между шарами измерительного разрядника установить примерно равным 3,5 см; включить автоматический выключатель QF, магнитный пускатель КМ проверить по вольтметру V напряжение на вторичной стороне трансформатора Т установить его равным нулю и включить магнитный пускатель КМ2', поднять напряжение до автоматического срабатывания промежутков F ГИН с частотой одно срабатывание в 1—3 с. Если на этих импульсах не происходит пробоя изолятора, следует увеличить расстояние искровых промежутков ГИН с пульта управления, причем если ГИН перестает срабатывать, то нужно при помощи трансформатора Т повысить напряжение, подаваемое на первичную сторону трансформатора 72, так, чтобы сохранить указанную выше частоту срабатывания. Такое регулирование выходного напряжения нужно осуществлять до тех пор, пока вероятность пробоя изолятора как отношение числа разрядов к числу приложенных импульсов не станет близкой 50 %. В лабораторной работе вероятность пробоя промежутка рекомендуется определять исходя из 10—15 срабатываний ГИН. Если вероятность пробоя промежутка больше 50 %, то расстояния между искровыми промежутками нужно уменьшать, а чтобы сохранить частоту срабатывания ГИН — уменьшить напряжение с помощью трансформатора После получения ной вероятности пробоя изолятора необходимо с помощью шарового измерительного разрядника, подключенного параллельно ему, измерить напряжение. Для этого при помощи кнопок дистанционного привода расстояние между шарами измерительного разрядника с пульта управления уменьшается до тех пор, пока вероятность пробоя, определяемая как отношение числа пробое в шарового промежутка к общему числу срабатывания ГИН (10—15), не станет равной 50 %. Наличие изолятора на пробой измерительного разрядника не оказывает влияния, поскольку пробой между шарами происходит на максимуме импульса напряжения, а разряд по поверхности изолятора — за ним. После получения ной вероятности пробоя измерительного разрядника установку следует отключить, а расстояние между шарами записать для оформления отчета. Далее по расстоянию между шарами измерительного разрядника, соответствующему ной вероятности пробоя, и табл. 1.1 необходимо определить максимальное значение импульсного напряжения Полученное значение разрядного напряжения изолятора привести к нормальным атмосферным условиям по формуле и ми Ку где К — поправочный коэффициент на абсолютную влажность. Для импульсных напряжений значение К определяют по кривой б см. рис. 1.2). 1.8.4. Определение 50%-ного разрядного напряжения штыревого изолятора при отрицательной полярности грозового импульса Для определения 50%-ного разрядного напряжения штыревого изолятора Ш С -10 при отрицательной полярности грозового импульса необходимо с пульта управления при помощи кнопки Полярность установить полярность выходного импульса ГИН отрицательной и выполнить те же действия, которые описаны в разд. 1.8,3. При этом поправочный коэффициент на абсолютную влажность Ку = А , где со = 0,8. 1.8.5. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) принципиальную схему установки; б) численные значения разрядных напряжений; в) выводы по работе. Вольт-секундные характеристики изоляторов. Программа работы Определить вольт-секундную характеристику изолятора при полярности грозового импульса: а) положительной; б) отрицательной. Пояснения к работе Вольт-секундная характеристика используется при координации изоляции и защитных аппаратов в случае воздействия перенапря жений грозового характера. Она представляет собой зависимость разрядного напряжения от предразрядного времени. Поскольку разрядные напряжения и предразрядные времена всегда имеют разбросы, то для получения наиболее достоверной вольт-секундной характеристики необходимо провести большое число измерений. При координации изоляции и защитных аппаратов для изоляции применяют вольт-секундную характеристику как нижнюю огибающую значений разрядных напряжений, а для защитных аппаратов — как верхнюю огибающую. Определение вольт-секундной характеристики изолятора при положительной полярности грозового импульса Определение вольт-секундной характеристики изолятора при положительной полярности грозового импульса осуществляется на установке, принципиальная схема которой показана на рис. 1.9. Изолятор Ш С -10 необходимо установить параллельно измерительному шаровому разряднику в центре заземленного металлического листа, записать показания сухого и влажного термометров лабораторного психрометра и определить поправочный коэффициент на абсолютную влажность Ку как это сделано в разд. Начать работу следует с определения масштабного коэффициента измерительной системы. Для этого необходимо настроить осциллограф DS Е и включить установку, как описано в разд. При этом расстояние между измерительными шарами диаметром 25 см должно быть S = 2,4 см, полярность выходного им пульса Подберите зарядное напряжение конденсаторов генератора импульсных напряжений и расстояние между его искровыми промежутками так, чтобы из 10—15 срабатываний ГИН в пяти-семи случаях произошел пробой измерительного разрядника. Снимите четыре-пять осциллограмм, по ним определите и запишите отклонение луча и отключите установку. Найдите среднее отклонение луча осциллографа йг. По диаметру шаров измерительного разрядника, равному 25 см, расстоянию между ними S — 2,4 см и табл. 1.1 определите максимальное значение импульсного напряжения UQ. С учетом приведения разрядных напряжений изолятора к нормальным атмосферным условиям масштабный коэффициент измерительной системы и 0 ку т = ------- L . К Далее включите установку, переключатель х, *100, х 100” , находящийся на передней панели осциллографа, поставьте в положение “ х 100” , переключатель дел — в положение “20” . Подберите зарядное напряжение конденсаторов и расстояние между искровыми промежутками ГИ Н так, чтобы из 10 срабатываний в двух-четырех случаях произошло полное перекрытие изолятора. При этом частота срабатывания ГИ Н не должна превышать одного срабатывания в 4—5 с. Используя кнопки Стирание и Готов, снимите не менее пяти осциллограмм. По каждой из них определите разрядное напряжение как максимальное отклонение луча, помноженное на масштабный коэффициент, и предразрядное время как расстояние в делениях шкалы времени осциллографа от начала подъема напряжения до момента его резкого спада, помноженное на масштаб времени. Последний равен численному значению, над которым установлен переключатель “Время/дел.” Полученные значения разрядных напряжений и предразрядных времен необходимо внести в таблицу для оформления отчета. Для построения вольт-секундной характеристики число ступеней напряжения должно быть не менее четырех, поэтому рекомендуется провести такие же серии из пяти полных разрядов при увеличении зарядного напряжения конденсаторов ГИН на 5 кВ по отношению к каждой предыдущей серии при сохранении неизменной частоты срабатывания. Определение вольт-секундной характеристики изолятора при отрицательной полярности грозового импульса Для определения вольт-секундной характеристики изолятора при отрицательной полярности грозового импульса при помощи кнопки Полярность установите полярность выходного импульса ГИН отрицательной и проведите не менее четырех серий опытов полных разрядов по поверхности изолятора, как описано в разд. 1.9.3. 1.9.5. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) принципиальную схему установки; б) характерные расшифрованные осциллограммы; в) таблицы с результатами измерений; г) графики вольт-секундных характеристик; д) выводы по работе. Испытание изоляторов грозовыми импульсами напряжения. Программа работы. Привести нормированные испытательные напряжения кат мосферным условиям испытания 2. Провести испытание линейного штыревого изолятора грозовым импульсом напряжения. Пояснения к работе Координация изоляции линий электропередачи и подстанций осуществляется по совокупности испытательных напряжений, установленных в ГОСТ 1516—76 или в технических условиях для внутренней и внешней изоляции. Испытание изоляторов грозовыми импульсами напряжения — один из важнейших видов испытаний изоляции. В соответствии с ГОСТ 1526.1-76 эти испытания проводятся ударным методом. Изолятор считается прошедшим испытания, если он выдержал 15 приложений полных стандартных и 15 приложений срезанных грозовых импульсов испытательного напряжения положительной и отрицательной полярности. Для изоляции с самовосстанавлива- ющейся прочностью допускается замена испытаний полными срезанным импульсами испытанием полным импульсом с максимальным значением напряжения, равным испытательному напряжению срезанного импульса. При этом, если на изоляторе произошло не более двух разрядов, то он считается выдержавшим испытания как полным, таки срезанным импульсами. Если произошло более двух разрядов и предразрядное время не более чем для двух из них не будет менее 2 мкс, то изолятор считается выдержавшим испытания срезанным импульсом. Испытания полным грозовым импульсом должны быть проведены отдельно при максимальном значении испытательного напряжения, соответствующем напряжению полного импульса. Приведете нормированных испытательных напряжений к атмосферным условиям испытания Рекомендуется провести испытания грозовым импульсом напряжения стержневого линейного изолятора Ш С. Для него максимальное значение испытательного напряжения при полном и срезанном грозовых импульсах соответственно составляет Uu0 = = 80 кВ и UcQ = 100 кВ. Перед проведением испытаний необходимо записать значение атмосферного давления и показания сухого и влажного термометров лабораторного психрометра и привести напряжения Un0 и Uo0 к атмосферным условиям, при которых проводятся испытания, по формулам К . Kt Uc0 К . Кг- П рг 5 С ГЖ > -*»• у где Кр и К' — поправочные коэффициенты на атмосферное давление и температуру. Определяются они также, как в разд. 1.3. Поправочный коэффициент на абсолютную влажность для положительной полярности импульса напряжения Ку = К для отрицательной — Ку = К ш где со = 0,8. Поправочный коэффициент К определяется по показаниям сухого и влажного термометров психрометра и по кривой б на рис. 1.2. 1.10.4. Проведение испытания линейного штыревого изо.гятора грозовым импульсом напряжения Проведение испытания линейного штыревого изолятора грозовым импульсом напряжения осуществляется на установке, принципиальная схема которой показана на рис. 1.9. Испытываемый изолятор ШС-10 необходимо установить параллельно измерительному шаровому разряднику в центре заземленного металлического листа. Начать работу следует с определения масштабного коэффициента измерительной системы. Для этого необходимо настроить осциллограф Си включить установку, как описано в разд. 2.3.3. Расстояние между измерительными шарами диаметром 25 см должно составлять S = 2,4 см, полярность выходного импульса “+ ” . Подберите зарядное напряжение конденсаторов генератора импульсных напряжений и расстояние между его искровыми промежутками так, чтобы из 10—15 срабатываний ГИН в пяти-семи случаях произошел пробой измерительного разрядника при частоте срабатывания — одно срабатывание в 5—6 с. Используя кнопки “ Стирание и Готов, снимите четыре-пять осциллограмм, по ним определите и запишите отклонение луча и отключите магнитный пускатель КМ (см. рис. 1.9). Найдите среднее отклонение луча осциллографа hy. По расстоянию S = 2,4 см, диаметру шаров 25 см и табл. 1.1 определите максимальное значение импульсного напряжения Масштабный коэффициент к < т = Т ----- где Кр и К ( — поправочные коэффициенты на атмосферное давление и температуру (такие же, что ив разд. Далее необходимо включить магнитный пускатель КМ подобрать зарядное напряжение конденсаторов и расстояние между искровыми промежутками ГИН так, чтобы измеренное по осциллограмме максимальное значение импульса напряжения U = mhy было равно U = Uc, где А — отклонение луча осциллографа при измерении напряжения, и отключить магнитный пускатель КМ (см. рис. 1.9). После этого приступите киспытанию изолятора кратным приложением этого импульса напряжения к изолятору. Каждое приложение должно происходить в следующей последовательности. Нажмите на панели осциллографа кнопки Стирание и Готов, включите магнитный пускатель КМ после срабатывания ГИН отключите его и обработайте полученную осциллограмму. Если приданных приложениях напряжения не произойдет ни одного пробоя, следует считать, что изолятор при положительной полярности импульса испытания выдержал. Если произойдет более двух полных разрядов и предразрядное время не более чем для двух из них не будет менее 2 мкс, то изолятор считается выдержавшим испытания срезанным импульсом. Если предразрядное время в двух и более опытах будет менее 2 мкс, то испытания необходимо повторить срезанным импульсом. Для срезания импульса применяется стержневой промежуток, включаемый параллельно к испытуемому изолятору. В лабораторной работе допускается использовать в качестве срезающего устройства измерительный шаровой разрядник. Следовательно, при помощи кнопок Увеличить расст.” , Уменьшить расст.”, находящихся на пульте управления в блоке кнопок Расстояние между измерительными шарами, расстояние между шарами нужно установить таким, чтобы срезание импульса происходило при времени среза 2 мкс, а затем провести 15 аналогичных приложений к изолятору этого импульса. Если при этом не произойдет более двух полных разрядов, то изолятор считается выдержавшим испытания срезанным импульсом. Далее следует настроить генератор наим пульс см акси м альн ы м значением напряжения Un и провести аналогичное приложение 15 полных импульсов. Изолятор считается выдержавшим испытания, если в этой серии опытов будет не более двух полных разрядов. Для проведения испытания изолятора при отрицательной полярности импульса необходимо при помощи кнопки Полярность установить отрицательную полярность выходного импульса генератора импульсных напряжений и проделать те же действия, что и при положительной полярности грозового импульса. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) принципиальную схему установки; б) значения поправочных коэффициентов на атмосферные условия и нормированных испытательных напряжений; в) характерные расшифрованные осциллограммы; г) таблицы с результатами измерений; д) выводы по работе. Измерение электрической прочности бумажной изоляции. Программа работы Определить пробивное напряжение: а) конденсаторной бумажной изоляции от числа слоев; б) четырехслойной конденсаторной бумажной изоляции при электродах разной площади. Пояснения к работе Конденсаторная бумага — один из наиболее распространенных видов изоляции, применяемых в конденсаторах. Она обладает хорошей электрической и механической прочностью, технологична и относительно дешева. Изготовляется и поставляется в виде рулонов различной ширины, ее толщина от 4 до 30 мкм и плотность от 0,8 до 1,3 г/см 3. Для увеличения электрической прочности конструкции изоляции из конденсаторной бумаги подвергают вакуумной сушке и пропитывают различными диэлектрическими жидкостями. В толще слоя бумажной ленты неизбежно содержится некоторое количество дефектов, облегчающих пробой слоя пузырьки воздуха, частицы металлов и их окислов. Число дефектов зависит от толщины бумаги и колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен на квадратный метр, поэтому прочность одного слоя мало отличается от прочности воздушного промежутка такой же толщины. Когда слои накладываются друг на друга, слой с дефектами перекрывается другими слоями и прочность изоляции возрастает. Однако с увеличением числа слоев возрастает напряженность поляна краю электрода, и поэтому чрезмерное увеличение числа слоев бумаги в изоляционной конструкции может привести к снижению электрической прочности и к нерациональному использованию объема конструкции. Определение зависимости пробивного напряжения конденсаторной бумажной изоляции от числа слоев Зависимость пробивного напряжения конденсаторной бумажной изоляции от числа слоев определяется на установке, принципиальная схема которой представлена на рис. 1.10. Напряжение регулируется при помощи трансформатора Т и реостата R. Причем ручкой трансформатора 77, находящейся на передней стенке камеры, устанавливается некоторое значение напряжения, которое регулируется реостатом Лот нуля до пробивного напряжения. Если при помощи реостата не удается довести напряжение до пробивного, этого добиваются с помощью трансформатора 77, и далее регулирование при повторных опытах производится реостатом. Пробивное напряжение измеряется при помощи емкостного делителя напряжения C l, Си микроамперметра с измерительной Рис. 1.10. Принципиальная схема установки схемой R2. R3, СЗ, С, VD1, VD2. Предусмотрены три шкалы измерения — 5, 10 и 15 кВ. Образец устанавливается между плоскими электродами, расположенными в специальной камере. Площадь его должна быть примерно в полтора раза больше площади электродов. Измерения пробивного напряжения рекомендуется провести для образцов, состоящих изб и 12 слоев конденсаторной бумаги. Для этого необходимо: установить образец между электродами снять заземляющую штангу и закрыть дверцу камеры поставить ручку реостата в верхнее крайнее положение включить автоматический выключатель, находящийся на правой стороне камеры QF, магнитный пускатель при помощи кнопки управления, расположенной на передней панели камеры, и ручкой реостата R, находящейся на правой стороне камеры, медленно поднять напряжение до пробоя. В момент пробоя зафиксируйте показания микроамперметра и запишите их для составления отчета. Одновременно в момент пробоя от максимально токовой защиты отключается магнитный пускатель КМ Для проведения следующего опыта ручку реостата необходимо поставить в верхнее крайнее положение, наложить заземляющую штангу на верхний электрод, поставить новый образец и произвести для него аналогичные измерения. Для каждой толщины образца следует провести не менее пяти измерений и определить среднее значение пробивного напряжения. По полученным данным построить зависимость пробивного напряжения и напряженности от числа слоев. Пробивная напряженность определяется делением среднего пробивного напряжения на произведение числа слоев и толщины бумаги. Определение пробивного напряжения четырехслойной конденсаторной бумажной изоляции при электродах разной площади Для определения пробивного напряжения четырехслойной конденсаторной бумажной изоляции при электродах разной площади необходимо провести от 15 до 30 аналогичных измерений пробивного напряжения сначала для электродов меньшей площади, а затем для электродов враз большей площади. По полученным значениям пробивного напряжения найдите параметры статистического распределения пробивных напряжений — среднего пробивного напряжения £/ и среднеквадратичного отклонения пробивных напряжений от среднего значения ст по формулам где п — число измерений пробивного напряжения i - порядковый номер измерения. Проведите оценочный пересчет среднего значения пробивного напряжения и среднеквадратичного отклонения от среднего значения, полученных для электродов меньшей площади S l} на большую площадь электродов S2 по формулам где Ucp, s — среднее значение пробивного напряжения и среднеквадратичное отклонение от среднего значения для электродов меньшей площади соответственно К = S {/ S 2 - отношение площадей электродов =Ucp- a \ n ( l n K ) ; 7 1 0 V6 к ’ 1.11,5. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) принципиальную схему установки; б) таблицы с результатами измерения пробивных напряжений; в) графики зависимости пробивного напряжения и пробивной напряженности от числа слоев бумаги; г) результаты расчета средних пробивных напряжений и среднеквадратичных отклонений от среднего значения и результаты пересчета их на большую площадь электродов; д) выводы по работе. Зависимость разрядного напряжения промежутков с однородным полем от плотности газа. Программа работы. Определить зависимость разрядного напряжения промежутков от плотности (давления) воздуха и построить зависимость. Рассчитать зависимость Up = / ( 5 S) по формулам, полученным исходя из условия самостоятельности разряда, и сравнить с экспериментальной зависимостью. Пояснения к работе Электрон, появившийся в газовом промежутке с достаточно сильным электрическим полем, может ускоряться и производить ионизацию атомов газа. Число актов ионизации, совершаемых одним электроном на единице длины пути в направлении поля, называют коэффициентом ударной ионизации а е В электроотрицательных газах возможно прилипание электронов к нейтральным молекулам. Поэтому эффективный коэффициент ионизации а будет несколько меньше а = а е — ц, где ц — коэффициент прилипания. Вблизи разрядного напряжения га и, следовательно, а = а е Коэффициента пропорционален плотности газа б и вероятности ионизации при столкновении с атомом. Эта вероятность является функцией кинетической энергии электрона We = EX, где Е — напряженность электрического поля X — длина свободного пробега. Таким образом, можно записать а б (EX), итак как X = 1/6, то а б / (Е/6). Для низкой плотности газов Таунсендом предложена экспоненциальная зависимость а от (ДА): а = А 5 ех р ДЕ б )], где Аи Б — постоянные для данного рода газа. При нормальных атмосферных условиях Р = 760 мм рт. ст. (Торр, Т = 293 К (/= 20 С, плотность 6 = 1. При других условиях 5 = Р/Р0; Т/Т0 При каждом акте ионизации образуется свободный электрон, ускоряемый вместе с другими электронами к аноду, все вместе они образуют лавину электронов. Самостоятельный разряд устанавливается при условии, что после прохождения лавины вблизи катода образуется хотя бы один вторичный электрон, способный создать новую лавину электронов. Для промежутков с параметром 6S < 2 ,5 -3 см, где S — длина промежутка, условие самостоятельности записывается в виде у (е ^ — l) > 1. Здесь еа s — количество электронов в лавине у — обобщенный коэффициент вторичной ионизации. Физический смысл имеет обратная у величина (у, которая равна числу электронов в лавине, необходимому для появления вблизи катода одного вторичного электрона, способного произвести новую лавину. Она зависит от состояния поверхности катода и параметра 6S, в воздухе при 6S <, 0,001 см величина у = 10—100, а при 6 S = 0,1—1 см она возрастает дои более. Чтобы найти разрядное напряжение промежутка Up = ES, подставим (1.1) в условие самостоятельности разряда (у е х р [ Л 5 5 'е х р ( - 5 6 /£ ) ] - 1 | = 1. (1.3) Произведем замену Е = Up/ S и дважды прологарифмируем полученное выражение. Расчетная формула для разрядного напряжения промежутков с однородным полем будет иметь вид и = ________ В Ь S ________ 1п(Л5£)-1п[1п(1+1/у)]' (1.4) Для воздуха при б = 0,005-0,1 см, А = 11100 см, В = 277 400 В/см ln [ln (l + l/y)] = l,8 - 2 . При нормальной температуре (t = 20 С = Р/Р0 зависит только от давления, поэтому эмпирическую формулу для а представляют в виде а = АР ехр[В/(Е/Р)]. Тогда уравнение (1.4) принимает вид 1 п ( у 4 Р J ) - l n [ l n ( l + При подстановке в эту формулу давления в торрах константы Аи В имеют значения А = см -Торр В = 365 В см-Торр При б >: 0,1 см для а вместо аппроксимации вида (1.1) применяют квадратичную аппроксимацию а = а 5 ( E / b - b f , где аи постоянные для данного газа. Подставив (1.7) вусловие самостоятельности разряда (1.2), получим b Ч п + у) = откуда = b 8 S + |