3.4. Содержание отчета Отчет должен содержать:

– описание цели работы;

– принципиальную электрическую схему аппарата АИД-70;

– основные расчетные формулы;

– таблицы результатов измерений и вычислений, графики;

– выводы о влиянии расстояния между электродами, формы электродов и их полярности на величину разрядного напряжения.

3.5. Контрольные вопросы

1. Какая форма электродов и при каких условиях дает максимальную стабильность электрической прочности воздуха?

2. При каком расположении шаровых разрядников относительно земли пробивное напряжение воздуха будет иметь наибольшее значение и почему?

3. Как влияет на пробивное напряжение воздуха влага на поверхности шаровых разрядников и почему?

4. Как сказывается наличие пыли в воздухе на его электрическую прочность?

5. Как можно повысить электрическую прочность воздуха?

6. Нарисуйте кривую Пашена для газов.

7. Что означает выражение (3.2)?

8. Как может быть выражена объемная ионизация частиц газа?

9. При какой полярности электродов «игла–плоскость» пробивное напряжение воздуха максимально и минимально?

10. Объясните влияние барьера на разрядные напряжения между стержнем и плоскостью при положительной и отрицательной полярности стержня.

4. Лабораторная работа № 2 измерение емкости и диэлектрических потерь высоковольтной изоляции

Цель работы: изучить один из методов контроля состояния высоковольтной изоляции посредством измерения диэлектрических потерь мостом переменного тока типа «Тангенс-2000»; схемы подключения и конструкции измерителя «Тангенс-2000»; приобрести навыки производства измерений; определить зависимости тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости и удельных потерь энергии в диэлектрике для образцов изолирующих материалов и изоляционных конструкций высокого напряжения.

4.1. Общие сведения

Экономические показатели работы энергосистем во многом зависят от надежности изоляции оборудования. Чтобы существенно снизить вероятность аварийных повреждений изоляции, используется система контроля качества изоляционных конструкций путем различных испытаний.

Применяемые при всех видах испытаний методы можно классифицировать следующим образом:

– испытания повышенным напряжением с пробоем дефектной изоляции;

– испытания при рабочем или повышенном напряжении с малой вероятностью пробоя – измерения тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и характеристик частотных разрядов при напряжениях, близких к рабочему;

– неразрушающие методы: измерения tgδ, сопротивления утечки и емкостных характеристик при низких напряжениях; неэлектрические методы контроля.

Общий недостаток испытаний повышенным напряжением состоит в том, что дефектная изоляция необратимо разрушается и ее, как правило, уже нельзя отремонтировать. Поэтому для контроля изоляции дорогих и сложных устройств электроснабжения часто применяются электрические методы неразрушающих испытаний, которые базируются на двух основных явлениях, возникающих в диэлектриках под действием слабых электрических полей: электропроводности и электрической поляризации.

Контроль изоляции по tgδ является одним из наиболее распространенных. Как показывает опыт, по значению tgδ можно установить наличие в изоляции различных по характеру дефектов, таких как увлажнение, воздушные (газовые) включения с процессом ионизации, неоднородности и загрязнения. Однако дефекты одного и того же типа, но разных размеров неодинаково влияют на результаты измерения tgδ изоляции и поэтому обнаруживаются с различной точностью. Объясняется это тем, что измеряемый tgδ изоляции, состоящей из нескольких различных материалов, представляет собой средневзвешенную величину. Для простейшей модели изоляции в виде плоского конденсатора с дефектным участком (рис. 4.1) выражение для измеряемый тангенс угла диэлектрических потерь tgδ _изм определится как

, (4.1)

где ε_н, ε_д – диэлектрические проницаемости нормального и дефектного участков изоляции соответственно; V_н, V_д – объемы участков с нормальной и дефектной изоляцией; tgδ_н, tgδ_д – значения тангенса угла потерь для нормальной и дефектной изоляции.

Рис. 4.1. Изоляция с дефектным участком

Во многих случаях с появлением дефекта диэлектрическая проницаемость изоляции изменяется мало и можно считать ε_Н≈ε_Д. Тогда выражение (4.1) примет вид

, (4.2)

где V – полный объем изоляции.

Из формулы (4.2) следует, что при малых размерах дефектного участка измеряемый tgδ_ИЗМ может незначительно отличаться от tgδ_Н и дефект останется незамеченным. Таким образом, измерения tgδ изоляции позволяют наиболее надежно выявлять распределенные дефекты.

При испытаниях некоторых видов оборудования tgδ изоляции измеряют при нескольких напряжениях в интервале (0,5÷1,5)U_раб, и строят зависимость tgδ=f(U), по которой иногда можно судить не только о наличии, но и о характере дефектов в изоляции (рис. 4.2).

У изоляции нормального качества значение tgδ при напряжениях до 1,5 U_раб в большинстве случаев остается практически неизменным (кривая 1 на рис. 4.2). В случае изоляции с газовыми включениями после возникновения частичных разрядов tgδ с ростом напряжения увеличивается вследствие рассеяния в разрядах дополнительной энергии (кривая 2 на рис. 4.2).

П

Рис. 4.2. Зависимости tgδ изоляции от напряжения: 1 –для изоляции нормального качества; 2 – для изоляции с газовыми включениями

ри профилактических испытаниях качество изоляции оценивают только по абсолютной величинеtgδ, которую измеряют при напряжении не выше 10 кВ независимо от номинального напряжения оборудования. Измерения при более высоких напряжениях в условиях эксплуатации не проводятся, так как для этого требуется громоздкое оборудование.