Krotenko-21_68
.pdfU= |
Uк |
100% . |
(11) |
|
U0 |
||||
|
|
|
6)Укрепить защитную арматуру на гирлянде и, не меняя расстояния между шарами, повторить задание п. 2 – 5.
7)Результаты измерений записать в табл. 5.
8)Построить кривые распределения напряжения на элементах гирлянды без защитной арматуры и с ней.
3.3.Контрольные вопросы
1)Из каких элементов состоит схема замещения гирлянды?
2)Какие меры применяют для выравнивания распределения напряжения?
3)Как загрязнение и дождь влияют на характер распределения напряжения вдоль гирлянды?
4)К чему приводит наличие дефектного изолятора в гирлянде?
Т а б л и ц а 5
Результаты измерений распределения напряжения на элементах гирлянды изоляторов
|
|
|
Пробивное напряжение |
|
|
|||||
Номер |
Расстояние |
Собственное |
|
на гирлянде |
|
|
При- |
|||
изолятора |
между |
пробивное |
при срабатывании |
U, |
ме- |
|||||
в гирлян- |
шариками |
напряжение |
разрядника U0, кВ |
чание |
||||||
% |
||||||||||
де |
разрядника, |
разрядника, |
|
измерение |
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
мм |
Uк, кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-е |
2-е |
3-е |
|
ср. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Без защитной арматуры |
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С защитной арматурой |
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20
Лабораторная работа 4
ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВОЗДУШНОГО ПРОМЕЖУТКА ОТ ФОРМЫ ЭЛЕКТРОДОВ РАЗРЯДНИКА
Ц е л ь р а б о т ы: изучение особенностей электрического разряда в воздушном промежутке в зависимости от формы электродов разрядника, сравнение опытных данных электрической прочности воздушных промежутков с расчетными.
4.1. Краткие теоретические сведения
Электрическая прочность воздушного промежутка зависит от расстояния между электродами, атмосферного давления и температуры, на характер этой зависимости влияют форма и размеры электродов.
Схема лабораторной установки для исследования зависимости электриче-
ской прочности |
воздушного промежутка от формы электрода приведена |
|||||||||||||||||||||||||||||||
на рис. 6, |
|
где ИП– |
испытуемые воздушные промежутки, подключаемые по- |
|||||||||||||||||||||||||||||
очередно |
(1– « игла – |
игла», 2 – « игла – плоскость», 3 – « плоскость – плос- |
||||||||||||||||||||||||||||||
кость», 4 – « шар – |
шар»), расстояние в промежутке может изменяться по усло- |
|||||||||||||||||||||||||||||||
вию опыта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6. Схема лабораторной установки для исследования зависимости электрической прочности воздушного промежутка от формы электрода
Пробивное напряжение воздушного промежутка определяется по показаниям вольтметра, включенного в первичную обмотку повышающего трансформатора, с последующим пересчетом полученного значения через коэффициент трансформации, вычисленного в первой лабораторной работе:
21
Uпр = kU1 . |
(12) |
При проведении опытов напряжение следует увеличивать от нуля до пробивного значения со скоростью 1 кВ/c, так как при большей скорости показания вольтметра U1 будут занижены вследствие инерционности стрелки вольтметра за счет влияния переходных процессов. Относительная плотность воздуха δ при изменении температуры и влажности определяется по формуле (3).
Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использовать литературные источники [1, 4, 5].
4.2.Порядок выполнения работы
Входе выполнении лабораторной работы при напряжении промышленной частоты необходимо получить экспериментальным и расчетным путем зависимость пробивных напряжения и напряженности электрического поля воздушного промежутка от расстояния между электродами.
При проведении всех опытов необходимо изменять размер разрядного промежутка в пределах от 1 до 5 см через 1 см.
1) Провести опыт с электродами «игла – игла». Результаты измерений и расчетов записать в табл. 6.
Та б л и ц а 6
Результаты проведения опыта с электродами «игла – игла»
|
|
Напряжение |
Экспериментальное |
Расчетное |
|
|||||||||
Размер |
|
U1, В |
|
|
|
значение |
|
значение |
|
|||||
разрядного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
измерение |
U |
|
, |
U′ , |
|
Е′пр , |
Uпр (и-и) , |
Е |
|
, |
|||
промежутка, см |
|
пр |
|
пр (и-и) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
пр |
|
кВ/см |
кВ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
кВ |
|
кВ |
|
кВ/см |
|
||||
|
1-е |
2-е |
3-е |
ср. |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
В табл. 6, 7 – 8 для всех типов электродов используются следующие обозначения параметров:
U′пр – пробивное напряжение с учетом атмосферного давления и темпера-
туры, U′пр = |
Uпр |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
U′ |
|
|
|
|
|
||
пр – напряженность, по данным опыта |
= |
пр |
. |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
пр |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
E′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
Х |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробивные напряженность и напряжение для электродов «игла – |
игла» |
||||||||||||||||||||||
определяются по формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Епр (и-и) |
= |
Uпр |
|
; |
|
|
|
|
(13) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ(7 + 3,36X) . |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Uпр (и-и) = |
|
2 |
|
|
(14) |
|||||||||||||
2) Провести опыт с электродами «игла – |
|
плоскость». Результаты измере- |
|||||||||||||||||||||
ний и расчетов записать в табл. 7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 7 |
|||
Результаты проведения опыта с электродами «игла – плоскость» |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Напряжение |
|
Экспериментальное |
Расчетное |
|
|
||||||||||||||
Размер |
|
U1, В |
|
|
|
|
|
значение |
|
значение |
|
|
|||||||||||
разрядного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
промежутка, см |
|
измерение |
|
Uпр , |
|
|
|
U′пр , |
Е′пр , |
Uпр (и-п) , |
Е |
, |
|
||||||||||
|
|
|
1-е |
2-е |
3-е |
ср. |
|
кВ |
|
|
|
кВ |
|
кВ/см |
кВ |
|
пр (и-п) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кВ/см |
|
||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробивные напряженность и напряжение для электродов «игла – плоскость» определяются по формулам (13), (14).
3) Провести опыт с электродами «плоскость – плоскость». Результаты измерений и расчетов записать в табл. 8.
23
Т а б л и ц а 8 Результаты проведения опыта с электродами «плоскость – плоскость»
|
|
Напряжение |
Экспериментальное |
|
|
Расчетное |
|
|||||||||
Размер |
|
U1, В |
|
|
|
значение |
|
|
|
значение |
|
|
||||
разрядного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
измерение |
U |
|
, |
U′ , |
|
Е′пр , |
U |
|
(п-п), |
Е |
|
, |
|||
промежутка, см |
|
пр |
|
пр |
пр (п-п) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
пр |
|
кВ/см |
|
|
|
|
||||
|
1-е |
2-е |
3-е |
ср. |
кВ |
|
кВ |
|
|
кВ |
кВ/см |
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробивные напряжение и напряженность для равномерного электрического поля между электродами «плоскость – плоскость» определяются по формулам:
|
|
Uпр (п-п) = 6,66 δХ + 22,54δХ; |
|
(15) |
|||||||||||
|
|
|
Епр(п-п) |
= |
Uпр |
. |
|
|
|
|
|
(16) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
||
4) Провести опыт с электродами «шар – |
шар». Результаты измерений и |
||||||||||||||
расчетов записать в табл. 9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|
|
Результаты измерений в опыте с электродами «шар – |
шар» |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размер |
Коэффици- |
Напряжение |
|
|
|
Экспериментальное |
|
Расчетное |
|||||||
разрядного |
ент нерав- |
|
U1, В |
|
|
|
|
значение |
|
значение |
|||||
промежут- |
номерности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
измерения |
|
|
|
Uпр , |
|
U′пр , |
Е′пр , |
|
Uпр (ш-ш) , |
Епр (ш-ш) , |
||||
ка, см |
поля |
|
|
|
|
|
|
||||||||
1-е |
2-е |
3-е |
|
ср. |
|
||||||||||
|
f |
|
кВ |
|
кВ |
кВ/см |
|
кВ |
кВ/см |
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробивная напряженность при симметричном расположении шаров определяется по формуле:
24
E′пр |
= |
U′пр |
f . |
(17) |
|
||||
|
|
X |
|
|
Пробивные напряженность и напряжение для электродов «шар – шар» рассчитываются по уравнениям:
|
0,54 |
|
|
|
||||
Eпр (ш-ш) = 27,2δ 1 + |
|
|
|
|
; |
(18) |
||
|
|
|
|
|||||
|
Rδ |
|||||||
|
|
|
|
|
||||
Uпр (ш-ш) = EпрX |
1 |
. |
|
|
|
|
(19) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
f |
|
|
|
|
|
||
По данным эксперимента построить зависимости |
U′пр = f(X), E′пр = f(X) |
|||||||
для каждого типа электродов и зависимости Uпр = f(X), |
Eпр = f(X) , полученные |
|||||||
теоретически. Сравнить экспериментальные и теоретические зависимости, объяснить причины их расхождения.
4.3.Контрольные вопросы
1)Каковы особенности электрического разряда в неоднородном поле и чем они обусловлены?
2)Почему электрическая прочность воздушных промежутков с резко неоднородным полем зависит от полярности электрода с незначительным радиусом кривизны?
3)Чем объясняется электрическая прочность воздушных изоляционных промежутков при различных формах электродов?
Лабораторная работа 5
ИЗОЛИРУЮЩИЕ ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА
Ц е л ь р а б о т ы: приобретение практических навыков в испытании защитных средств, применяемых в электроустановках.
25
5.1. Краткие теоретические сведения
Для защиты обслуживающего персонала при эксплуатации электроустановок предназначены защитные средства. Защитными средствами называются приборы, аппараты, переносимые и перевозимые приспособления и устройства, а также отдельные части устройств, приспособлений и аппаратов, служащие для защиты персонала, работающего на электроустановках, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и продуктов ее горения. Все изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные.
Основными называются средства защиты, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и при помощи которых допускается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением.
Дополнительными называются такие защитные средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить безопасность от поражения током, они являются дополнительной мерой защиты к основным средствам и служат для защиты от напряжения прикосновения, шагового напряжения, воздействия электрической дуги и продуктов ее горения.
К основным изолирующим средствам в электроустановках напряжением свыше 1000 В относятся оперативные измерительные штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства
иприспособления для ремонтных работ.
Кдополнительным изолирующим средствам, применяемым в электроустановках напряжением свыше 1000 В, относятся диэлектрические перчатки, боты, изолирующие коврики и подставки.
Изолирующие штанги применяются для оперативной работы, наложения заземления, установки разрядников и т. п. Универсальные изолирующие штанги имеют сменные головки, предназначенные для выполнения различных функций. Штанги имеют три основные части: рабочую, изолирующую и ручкузахват.
Все изолирующие средства, находящиеся в эксплуатации, должны периодически подвергаться электрическим испытаниям, значения испытательного напряжения приведены в табл. 10. Во время приложения испытательного напряжения необходимо внимательно следить за состоянием изолирующего защитного средства. Если будут замечены разряды или пробой, то защитное средство бракуется.
26
Указатель напряжения предназначен для проверки наличия или отсутствия напряжения в электроустановках, он представляет собой переносной прибор, принцип действия которого основан на свечении неоновой лампы при протекании через нее емкостного тока.
Испытательное напряжение прикладывается к изолирующей части указателя напряжения в соответствии с данными табл. 10. Отбраковка указателя напряжения производится аналогично отбраковке изолирующей штанги.
Испытание изолирующих защитных средств производится при помощи испытательной установки типа АИД-70, которая предназначена для испытания твердых диэлектриков синусоидальным электрическим напряжением частотой 50 или 60 Гц, изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков выпрямленным электрическим напряжением.
Внешний вид и лицевая панель испытательной установки типа АИД-70, выполненной в виде переносного пульта управления и источника испытательного напряжения, приведены на рис. 7.
а 
б
Рис. 7. Внешний вид (а) и лицевая панель управления (б) испытательной установки типа АИД-70
28
Источник испытательного напряжения включает в себя трансформатор высоковольтный, выключатель высоковольтный, резисторы высоковольтные и выпрямительные мосты, помещенные в бак 4, заполненный трансформаторным маслом. Испытательное напряжение из бака через резиновую прокладку 3 выводится специальным высоковольтным изолятором 1, к которому подсоединяется испытываемый объект. Под кожухом источника испытательного напряжения 5 находится электромагнит, приводящий в действие замыкатель 2.
На лицевой панели пульта управления (рис. 7, б) расположены миллиамперметры 7 и 9, киловольтметр 8, сигнальные лампы 10 (зеленая) и 11 (красная), сигнализирующие соответственно включение сети и испытательного аппарата, тумблер 15 выбора испытательного напряжения, ручка регулятора испытательного напряжения 14, кнопка 16, шунтирующая миллиамперметр 7, кнопки включения 12 (
) и отключения 13 (
) испытательного напряжения. На правой стороне пульта расположен переключатель 6 для выбора вида испытательного напряжения и включения аппарата в сеть.
Работа и взаимодействие элементов аппарата осуществляются следующим образом. Напряжение питающей сети подводится к пульту управления через сетевой кабель, снабженный штепсельным разъемом, далее через предохранители подается на пускатель и переключатель 6. Включение испытательного напряжения производится нажатием кнопки 12, в результате чего питание подается на первичную обмотку автотрансформатора и загорается красная сигнальная лампа.
Значение испытательного напряжения устанавливается при помощи ручки регулятора напряжения 14, а контролируется киловольтметром 8.
Ток нагрузки при работе на выпрямленном напряжении до 1000 мкА измеряется миллиамперметром 7, свыше 1000 мкА – миллиамперметром 9.
При работе на выпрямленном напряжении во избежание выхода из строя источника испытательного напряжения за счет значительного превышения его номинального значения, равного 70 кВ, а также для правильного измерения испытательного напряжения необходимо следить за положением переключателя 15. При отключении аппарата от сети замыкатель 2 касается высоковольтного вывода 1 источника испытательного напряжения для заземления аппарата и снятия остаточного напряжения.
29
Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использовать литературные источники [6 – 10].
5.2.Порядок выполнения работы
1)Получить от преподавателя защитное средство.
2)По данным табл. 10 определить величину испытательного напряжения
ивремя испытания для данного защитного средства.
3)Включить аппарат АИД-70 на необходимый вид испытательного напряжения.
4)Вращая ручку регулятора испытательного напряжения по часовой стрелке, установить необходимое значение испытательного напряжения.
5)После окончания испытания установить регулятор напряжения в исходное положение.
6)Отключить испытательное напряжение, аппарат от сети и убедиться в том, что замыкатель источника касается высоковольтного вывода.
7)Оформить протоколы испытания защитного средства по формам 1 и 2.
Ф о р м а 1
ПРОТОКОЛ № 1
«____» ______________200__г.
Испытание изолирующей штанги
Изолирующая штанга №_____________, принадлежащая лаборатории «ТВН» ОмГУПСа, испытана напряжением _____кВ переменного тока 50 Гц в течение ____ мин.
Изолирующая штанга испытания выдержала (не выдержала) и пригодна (не пригодна) для применения в электроустановках напряжением до ____кВ включительно.
Следующее испытание должно быть произведено не позднее
«____»______________200__г.
Испытания производил _________________
(подпись)
Начальник лаборатории __________________
(подпись)
30