Krotenko-21_68

результат измерения принимается с учетом поправки:

где Uразр – наименьшее напряжение промышленной частоты, при котором проходит искровой разряд по поверхности изолятора.

Мокроразрядное напряжение служит для оценки электрической прочности изоляторов, предназначенных для наружной установки при коммутационном перенапряжении.

Мокроразрядным напряжением называется такое наименьшее напряжение промышленной частоты, при котором проходит искровой разряд по поверхности изолятора, подверженной действию дождя силой 3 мм/мин при температуре +20оС и направлении струй воды под углом 45о к горизонту. Мокроразрядное напряжение меньше сухоразрядного.

Значение мокроразрядного напряжения определяется по формуле:

Коронное напряжение характеризует качество и состояние поверхности всех изоляторов (в лабораторной работе коронное напряжение рекомендуется определять визуально).

Пробивное напряжение характеризует качество фарфора. Вольт-секундная характеристика (импульсное напряжение) применяется

для оценки электрической прочности изоляторов при атмосферном перенапряжении.

Перед проведением высоковольтных испытаний изоляторов проводится профилактический осмотр их на наличие сколов, трещин, следов перекрытия разрядов. Ремонт изоляторов проводится по мере необходимости. При межремонтных испытаниях проводятся измерение сопротивления изоляторов мегаомметром на напряжение 2500 В и испытание напряжением промышленной

12

частоты 50 кВ в течение одной минуты (в лабораторной работе данные испытания не проводятся). Электрические характеристики изоляторов определяются во время типовых заводских испытаний.

При эксплуатации изоляторов производятся профилактические испытания, при которых определяются только три электрические характеристики изоляторов: сухоразрядное и мокроразрядное напряжение и вольт-секундная характеристика при стандартной волне напряжения.

В лабораторной работе исследуются электрические характеристики изоляторов двух типов: ПФ-70 и ШФ-10, которые используются на магистральных электрифицированных железных дорогах и высоковольтных ЛЭП. Первая буква в маркировке изоляторов обозначает способ крепления (П – подвесной, Ш – штыревой), вторая – материал диэлектрика (Ф – фарфор), далее следует значение максимальной нагрузки в килоньютонах (кН), которую может выдержать изолятор до разрушения.

Изолятор считается выдержавшим испытание, если полученное во время испытания разрядное напряжение окажется больше напряжения, указанного в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Электрические характеристики изоляторов

Испытания изоляции оборудования стандартными грозовыми импульсами, имеющими длительность фронта 1,2 мкс и длительность до полуспада 50 мкс, проводят с помощью генераторов импульсных напряжений (ГИН). Схемы ГИН разнообразны, однако испытания изоляции обычно проводят генераторами с емкостными накопителями, имеющими незначительные паразитные индуктивности элементов. Стандартный грозовой импульс в емкостном ГИН получают путем разряда высоковольтного конденсатора на резистор, а пологий фронт испытательного импульса в 1,2 мкс формируют за счет заряда вспомогательного конденсатора через дополнительный резистор. Для формирования

13

стандартного грозового импульса требуется, чтобы постоянная времени разряда основного конденсатора (τ1 = C1R1) была много больше постоянной времени заряда конденсатора фронта (τ2 = C2R2). Рассмотрим принцип работы, например, четырехступенчатого ГИНа, схема которого приведена на рис. 2. ГИН имеет зарядное устройство (трансформатор T1 и диод VD1), сопротивление Rзащ, основные конденсаторы C1, шаровые разрядники ШР1 – ШР5, демпфирующие резисторы Rд и элементы формирования фронта R2, C2. Расстояния между шаровыми разрядниками ШР1 – ШР4 подобраны так, что их пробивное напряжение немного больше зарядного напряжения. Паразитные емкости оборудования Cп играют существенную роль в работе генератора.

Рис. 2. Схема четырехступенчатого ГИНа

Конденсаторы ГИНа заряжаются от высоковольтного выпрямителя через зарядные резисторы Rзар параллельно до одинакового напряжения U0. На разрядник ШР1 подается дополнительный поджигающий импульс напряжения, в результате этого ШР1 пробивается. Потенциал точки 3 практически мгновенно становится равным U0, поскольку незначительны сопротивление резистора Rд и постоянная времени цепочки RдCп. Потенциал точки 4 по отношению к земле при этом равен сумме потенциала точки 3 и напряжения U0, а потенциал точки 5 остается нулевым, поскольку паразитная емкость Cп не успевает зарядиться через высокоомный резистор Rзар. Напряжение на разряднике ШР2 оказывается равным 2U0, и он пробивается, что приводит в первый момент времени к появлению напряжения 3U0 на разряднике ШР3. Аналогично пробивается и

14

разрядник ШР4, в результате чего все четыре конденсатора оказываются соединенными последовательно через шаровые разрядники и резисторы Rд. Один из резисторов Rд используется для демпфирования колебаний в контуре C1 – ШР1

– C п, в котором из-за наличия индуктивностей проводов могут возникнуть затухающие колебания с большой амплитудой. При изменении зарядного напряжения требуется перенастройка искровых промежутков шаровых разрядников. В качестве измерительной схемы для регистрации амплитуды и формы импульса используется запоминающий осциллограф N.

Схема лабораторной установки для определения основных электрических характеристик изоляторов на переменном токе приведена на рис. 3, где ИО – испытуемый объект (изолятор), ИП – изолирующая подставка.

Рис. 3. Схема лабораторной установки для определения электрических характеристик изоляторов

Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использовать литературные источники [1, 5, 8, 9].

2.2.Порядок выполнения работы

1)Установить поочередно изоляторы типов ШФ-10, ПФ-70 на изолирующую подставку, подвести к ним рабочее напряжение.

2)Определить коронное напряжение, плавно увеличивая напряжение (испытания проводятся в затемненном помещении).

3)При дальнейшем повышении напряжения определить сухоразрядное напряжение. После наступления искрового пробоя отключить установку высокого напряжения.

15

4)Вновь поочередно установить те же изоляторы на изолирующую подставку, увлажнить их с наружной поверхности водой, после чего подвести к ним рабочее напряжение и определить мокроразрядное напряжение.

5)Установить напряжение питания трансформатора 100 В и определить импульсное напряжение в режиме автоматического срабатывания ГИНа.

6)Изменяя расстояние между шаровыми разрядниками от 2,0 до 3,5 см, получить стандартную форму испытательного импульса, контролируя ее по запоминающему осциллографу.

7)Установить поочередно изоляторы на изолирующую подставку, произвести зарядку генератора до автоматического срабатывания.

8)Результаты измерений записать в табл. 4.

Та б л и ц а 4

Результаты испытаний электрических характеристик изоляторов

2.3.Контрольные вопросы

1)С какой целью проводятся испытания изоляции повышенным напря-

жением?

2)Почему скорость увеличения напряжения при испытании на промышленной частоте должна быть постоянной?

3)Чем объяснить увеличение электрической прочности изоляторов при

импульсном напряжении в сравнении с напряжением переменной частотой

50 Гц?

16

Лабораторная работа 3

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ВДОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ ГИРЛЯНДЫ ПОДВЕСНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомление с распределением напряжения вдоль гирлянды, состоящей из подвесных изоляторов, и со способами выравнивания напряжения вдоль гирлянды изоляторов.

3.1. Краткие теоретические сведения

Вследствие различных причин, вызванных атмосферным или внутренним перенапряжением, на гирлянде изоляторов может возникнуть разряд, который, образовав дугу, своим термическим воздействием может повредить элементы гирлянды.

Напряжение по изоляторам гирлянды распределяется неравномерно. Наибольшее напряжение приходится на изоляторы, расположенные вблизи провода, наименьшее – на изоляторы, находящиеся в середине гирлянды, напряжение на изоляторах, размещенных вблизи заземленной траверсы, также значительно. Гирлянду, собранную из отдельных подвесных изоляторов, с электрической точки зрения можно представить состоящей из ряда последова-

тельно включенных емкостей в виде схемы

одинаково

17

и, следовательно, на каждый изолятор приходилось бы одинаковое напряжение:

За счет ответвления части зарядного тока на паразитные емкости через каждый изолятор будет протекать ток, уменьшаясь к середине гирлянды. При неравномерном распределении напряжения на изоляторах гирлянды может возникнуть корона. Корона считается недопустимым явлением, так как создает дополнительные потери энергии на ионизацию воздуха, усиливает коррозию металла, увеличивает радиопомехи, поэтому при наличии на рабочем проводе напряжения свыше 154 кВ, когда на первый изолятор приходится 20 кВ и более, необходимо применять меры по выравниванию напряжения. Это можно выполнить несколькими способами:

применением изоляторов, имеющих различную емкость, тогда паразитные емкости станут меньшими по сравнению с емкостью изолятора;

увеличением емкости всей гирлянды путем применения экранирующих колец Пика;

расщеплением проводов в фазе.

На высоковольтных линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы.

При сильном загрязнении и увлажнении поверхностей изоляторов распределение напряжения вдоль гирлянды определяется главным образом сопротивлениями утечки. Если изоляторы гирлянды увлажнены и загрязнены одинаково и равномерно по всей поверхности, то происходит выравнивание распределения напряжения.

Схема лабораторной установки для определения распределения напряжения вдоль элементов гирлянды подвесных изоляторов приведена на рис. 5, где

ГИ – гирлянда изоляторов; ШР – переносной шаровой разрядник.

18

Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использовать литературные источники [1, 2, 5, 8].

Рис. 5. Схема лабораторной установки для определения неравномерности распределения напряжения по гирлянде изоляторов

3.2.Порядок выполнения работы

1)Присоединить разрядник (расстояние между шариками задается преподавателем) ко вторичной обмотке высоковольтного трансформатора (см. рис. 5, пунктирная линия). Повышая напряжение, определить пробивное напряжение разрядника Uк (опыт повторить три раза и вычислить среднее значение напряжения).

2)Присоединить гирлянду из n изоляторов (число изоляторов задается преподавателем) гибкими проводниками (точки 1 и 2) ко вторичной обмотке высоковольтного трансформатора.

3)Не меняя расстояния между шариками, присоединить разрядник параллельно первому изолятору гирлянды. Плавно повышая напряжение до пробоя разрядника, определить значение напряжения U0 на гирлянде с пересчетом через коэффициент трансформации.

4)Повторить задания, приведенные в п. 3, присоединяя разрядник к каждому изолятору.

5)На основании полученных данных вычислить значение разницы напряжений на каждом изоляторе в процентах по формуле:

19