- •1.1 . Краткие теоретические сведения
- •1.2. Порядок выполнения работы
- •1.3. Контрольные вопросы
- •2.1. Краткие теоретические сведения
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Контрольные вопросы
- •3.1. Краткие теоретические сведения
- •3.2. Порядок выполнения работы
- •3.3. Контрольные вопросы
- •4.1. Краткие теоретические сведения
- •4.2. Порядок выполнения работы
- •4.3 . Контрольные вопросы
- •5.1. Краткие теоретические сведения
- •5.2. Порядок выполнения работы
- •5.3. Контрольные вопросы
- •6.1. Краткие теоретические сведения
- •6.2. Порядок выполнения работы
- •6.3. Контрольные вопросы
Е. А. КРОТЕНКО
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ И ИСПЫТАНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ
ОМСК 2008
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения
____________________________
Е. А. Кротенко
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ И ИСПЫТАНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Техника высоких напряжений и электротехнические материалы»
Омск 2008
УДК 621.3.048.81(075.8)
ББК 31.23я73
К83
Электрическая прочность и испытания высоковольтной изоляции. Характеристики защитных аппаратов: Методические указания к выполне-нию лабораторных работ / Е. А. Кротенко; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. 39 с.
Изложены краткие теоретические сведения о способах измерения высоко-го напряжения в электроустановках, о влиянии перенапряжения на изоляцию, о способах защиты гирлянды изоляторов, расчета электрической прочности воз-душного промежутка в зависимости от расстояния и приложенного напряже-ния, методика испытания защитных средств от перенапряжения. Приведены схемы лабораторных стендов, описание измерительных и регистрирующих приборов.
Методические указания предназначены для студентов третьего курса спе-циальностей 190401 (101800) – « Электроснабжение железных дорог», 190403 (101400) – « Подвижной состав электрических железных дорог» – очной и заоч-ной форм обучения, могут быть полезны слушателям Института повышения квалификации и переподготовки.
Библиогр.: 10 назв. Табл. 13. Рис. 11.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. В. Харламов; канд. техн. наук, доцент П. В. Беляев.
_______________________
© Омский гос. университет
путей сообщения, 2008
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………………………. 5
Лабораторная работа 1. Напряжение пробоя. Коэффициент трансформации высоковольтного трансформатора……………………………………………..7
Лабораторная работа 2. Изоляция при импульсном и переменном напряже-нии. Электрические характеристики изоляторов…………………………….. 11
Лабораторная работа 3. Распределение напряжения вдоль элементов гир-лянды подвесных изоляторов………………………………………………….. 17
Лабораторная работа 4. Зависимость электрической прочности воздушно-го промежутка от формы электродов разрядника……………………………. 21
Лабораторная работа 5. Изолирующие защитные средства……………………. 25
Лабораторная работа 6. Основные характеристики вентильных разрядни-ков и нелинейных ограничителей перенапряжения………………………….. 31
Библиографический список……………………………………………………….. 37
3
ВВЕДЕНИЕ
Основная задача при конструировании техники высоких напряжений – создание надежной и долговечной высоковольтной изоляции. Дисциплина «Техника высоких напряжений и электротехнические материалы» изучает про-цессы, происходящие в изоляции при воздействии высокого напряжения; прин-ципы проектирования изоляции, порядок ее испытания и правила эксплуата-ции; причины возникновения перенапряжения, способы его ограничения и за-щиты изоляции; условия эксплуатации высоковольтных установок.
Цель лабораторных работ – дополнение, углубление и закрепление лек-ционного материала, приобретение практических навыков проведения исследо-ваний при воздействии высокого напряжения на изоляцию и работы с высоко-вольтными установками.
Лабораторные работы выполняются на установках высокого напряжения, поэтому в высоковольтной лаборатории приняты меры и выполнены техни-ческие мероприятия, обеспечивающие безопасность работы студентов: имеют-ся защитные ограждения и заземление установок, блокировки и т. д.
Студенты заходят в лабораторию после разрешения преподавателя. Выполнение лабораторных работ связано с использованием напряжения,
опасного для жизни человека, поэтому студенты допускаются к работам с по-дачей напряжения выше 1000 В только после проведения инструктажа, личной росписи в журнале инструктажа по технике безопасности и проверки усвоения инструктажа.
Работа на электроустановках напряжением свыше 1000 В должна произ-водиться не менее чем двумя лицами под руководством и с непосредственным участием преподавателя. В обязанности преподавателя входит не только разъ-яснение сути эксперимента, но и обучение студентов правилам безопасной ра-боты на установках, работающих под высоким напряжением.
Перед подачей напряжения на испытательное поле преподаватель обязан убедиться в том, что заземляющая штанга с высоковольтного вывода транс-форматора снята, и сказать «Подаю напряжение».
5
После подачи напряжения на установку запрещается перемещаться по ла-боратории, касаться руками и посторонними предметами защитного огражде-ния.
случае неисправности оборудования в момент проведения эксперимента преподаватель обязан немедленно снять напряжение, отключив ввод на рас-пределительном щите.
Запрещается приносить в лабораторию вещи и предметы, загроможда-ющие рабочие места и способствующие созданию условий, которые могут при-вести к нарушению правил техники безопасности.
Отчет по результатам лабораторной работы оформляется на листах бумаги формата А4 или в специальной тетради и должен содержать цель работы; ос-новные теоретические сведения по изучаемому вопросу; назначение, характе-ристику и паспортные данные исследуемого объекта; краткую характеристику применяемого метода исследования; порядок выполнения работы; схему изме-рения (установки); результаты эксперимента в виде таблиц и графиков; выводы по результатам выполненной работы; ответы на контрольные вопросы.
При написании отчетов по лабораторным работам следует соблюдать требования стандартов по правилам оформления титульного листа, текстовой части, электрических схем, формул и таблиц.
6
Лабораторная работа 1
НАПРЯЖЕНИЕ ПРОБОЯ. КОЭФФИЦИЕНТ
ТРАНСФОРМАЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
е л ь р а б о т ы: изучение метода измерения напряжения пробоя с по-мощью шаровых разрядников, определение коэффициента трансформации вы-соковольтного трансформатора.
1.1 . Краткие теоретические сведения
Метод измерения высокого напряжения с использованием искрового промежутка широко применяется в лабораторной практике. Этот метод основан на том, что искровой разряд между электродами происходит при определенном напряжении, приложенном к ним.
Наиболее распространенными и дающими наибольшую точность для из-мерения напряжения искрового разряда являются шаровые разрядники. Экспе-риментальным путем для различных повышающих трансформаторов определе-ны градуировочные кривые, т. е. зависимости напряжения на выходе повыша-ющего трансформатора (искровой разряд между шарами) от радиуса шаров, расстояния между ними и атмосферных условий, это позволяет определить пробивной градиент воздуха для конкретных условий опыта по формуле:
-
0, 54
g пр 27, 2δ 1
,
Rδ
где – |
относительная плотность воздуха, |
|
|
|
|
δ 0,386 |
P |
, |
|
|
|
|
||
|
273 t |
|
||
R – |
радиус шаров, R = 6,25 см; |
|
|
|
P – |
барометрическое давление, мм рт. ст.; |
|
|
|
t – |
температура окружающей среды, оС. |
|
|
(1)
(2)
7
Формула (1) справедлива при выполнении условия:
0,5 R < X < 2R , (3)
где Х – расстояние между шарами, см.
При нормальных атмосферных условиях (Р = 760 мм рт. ст.; t = 20оС) от-
носительная плотность воздуха равна единице.
Пробой между шарами происходит тогда, когда максимальный градиент
поверхности шаров становится равным пробивному градиенту воздуха. Амплитудное напряжение разрядника в момент разряда рассчитываем по
уравнению:
-
U пр. max
=
gпрХ
(4)
f
где f – коэффициент неравномерности электрического поля, для схемы, приме-няемой в данной работе,
-
X
X
2
f = 0,25
+ 1 +
+ 1
+ 8
.
(5)
R
R
Эффективное значение напряжения
-
U эф.пр
=
Uпр
. max
.
(6)
2
Коэффициент трансформации повышающего высоковольтного трансфор-матора вычисляется по формуле:
-
k
Uэф.пр
,
(7)
U1
где U1 – действующее значение напряжения на первичной обмотке трансфор-матора, В.
8
Схема лабораторной установки для определения коэффициента транс-формации по методу двух вольтметров приведена на рис. 1, где Т1 – автотранс-форматор, позволяющий плавно изменять напряжение первичной обмотки высо-ковольтного трансформатора; PV – вольтметр в первичной цепи повышающего трансформатора; Т2 – высоковольтный повышающий трансформатор; R1, R2 – то-коограничивающие сопротивления; ШР – шаровый разрядник.
Рис. 1. Схема лабораторной установки для определения коэффициента трансформации
Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использо-вать литературные источники [1, 4, 5].