- •Электротехнические материалы
- •Введение
- •1. Описание установок для испытания электроизоляционных материалов повышенным напряжением
- •1.1. Описание и руководство по эксплуатации испытательной установки аид-70
- •1.1.1. Устройство и принцип работы
- •1.1.2. Порядок проведения испытаний
- •2. Не реже одного раза в месяц, при помощи волосяной щетки, следует удалять с контактной дорожки регулятора напряжения отходы контактного материала.
- •3. Постоянно следить за состоянием контактирующих поверхностей высоковольтного вывода источника и замыкателя. В случае необходимости поверхности полировать мелкой наждачной бумагой.
- •1.2. Описание и руководство по эксплуатации измерителя «Тангенс-2000»
- •1.2.1. Назначение и состав измерителя
- •С помощью прибора в нормальных условиях применения можно измерять различные виды показателей с диапазонами измерений в соответствии с данными, приведенными в табл. 1.3.
- •1.2.2. Принцип работы измерителя
- •1.2.3. Эксплутационные ограничения
- •1.2.4. Порядок работы на измерителе «Тангенс–2000»
- •1.2.6. Использование принтера
- •1.2.7. Корректировка показаний встроенных часов
- •Изменение показаний часов:
- •Выключение измерителя производится в следующем порядке:
- •Перечень возможных неисправностей приведен в табл. 1.6. Перечень работ различных видов технического обслуживания измерителя приведен в табл. 1.7.
- •1.3. Описание и руководство по эксплуатации испытательной установки аим-90 Аппарат аим-90 применяется для измерения пробивного напряжения электроизоляционных жидкостей по гост 6581-75.
- •Перед определением пробивного напряжения измеряется температура испытуемой жидкости в ячейке, которая не должна отличаться от температуры помещения и должна находиться в пределах 15÷350 с.
- •2. Меры безопасности при проведении лабораторных работ
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Меры безопасности при работе на аппарате аид-70
- •2.3. Меры безопасности при работе на аппарате «Тангенс-2000»
- •2.4. Меры безопасности при работе на аппарате аим-90
- •3. Лабораторная работа № 1 испытание воздуха на пробой при различной форме электродов
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Описание испытательной установки
- •3.3. Порядок выполнения работы
- •1. Получить зависимость разрядного напряжения от длины разрядного промежутка при напряжении промышленной частоты, изменяя длину разрядного промежутка s(рис. 3.3) в следующих пределах:
- •3.4. Содержание отчета Отчет должен содержать:
- •3.5. Контрольные вопросы
- •4. Лабораторная работа № 2 измерение емкости и диэлектрических потерь высоковольтной изоляции
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Описание испытательной установки
- •4.3. Порядок выполнения работы
- •4.4. Содержание отчета Отчет должен содержать :
- •4.5. Контрольные вопросы
- •5. Лабораторная работа № 3 испытание трансформаторного масла
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Описание испытательных установок
- •5.2.1. Универсальный вискозиметр типа ву (вискозиметр Энглера)
- •5.2.2. Прибор для определения температуры вспышки масла типа пвнз
- •5.2.3. Стандартный разрядник для испытания масла по гост 982–80
- •5.3. Порядок выполнения работы
- •5.3.1.Определение вязкости масла при температуре 20 и 50 0с
- •5.3.2. Определение температуры вспышки масла
- •5.3.3. Определение электрической прочности трансформаторного масла
- •5.4. Содержание отчета Отчет должен содержать:
- •5.5. Контрольные вопросы
- •6. Лабораторная работа № 4 исследование электрической прочности твердых диэлектриков и явлений разряда по поверхности
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Описание испытательной установки
- •6.3. Порядок выполнения работы
- •1. Определить зависимость электрической прочности твердого диэлектрика от его толщины.
- •2. Определить зависимость пробивного напряжения от времени его приложения.
- •3. Определить зависимость разрядного напряжения от длины разрядного пути в неравномерном поле при диэлектрике с цилиндрической поверхностью.
- •6.4. Содержание отчета Отчет должен содержать:
- •6.5. Контрольные вопросы
- •7. Лабораторная работа № 5 определение основных характеристик магнитных материалов
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Описание установки
- •7.3. Порядок выполнения работы
- •7.4. Содержание отчета Отчет должен содержать :
- •7.5. Контрольные вопросы
- •8. Лабораторная работа № 6 снятие вольт-амперной характеристики и определение параметров нелинейных сопротивлений на основе карбида кремния
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Описание установки
- •8.3. Порядок выполнения работы
- •8.4. Содержание отчета
- •9.2. Общие сведения
- •9.3. Описание испытательной установки
- •9.4. Порядок выполнения работы
- •9.5. Содержание отчета
- •5. Чтение содержимого картриджа
- •6. Чтение данных из файла
- •7. Создание отчета (протокола)
- •8. Использование псевдонимов
- •Предельно допустимые значения показателей качества трансформаторного масла
- •Рекомендуемый библиографическийсписок
- •Содержание
- •Электротехнические материалы
- •680021, Г. Хабаровск, ул. Серышева, 47
5.4. Содержание отчета Отчет должен содержать:
– описание цели работы;
– эскизы использованных в работе приборов и приспособлений;
– таблицы измеренных и вычисленных величин;
– график зависимости BYt=f(t0С);
– заключение о пригодности масла для использования в высоковольтных установках.
5.5. Контрольные вопросы
1. Что такое кислотное число и для чего определяются водное число прибора и температура вспышки масла?
2. При каких электродах пробивное напряжение трансформаторного масла будет выше: двух полусферах диаметром 25 мм с расстоянием между ними 2,5 мм или двух плоских электродах диаметром 25 мм с закругленными краями (радиус закругления 2 мм) с расстоянием между ними 2,5 мм?
3. Как отражается скорость подъема испытательного напряжения на пробивном напряжении трансформаторного масла?
4. Как влияет температура на пробивное напряжение трансформаторного масла?
5. Как влияет характер примесей и степень очистки жидких диэлектриков на их электрическую прочность?
6. каковы объем и нормы испытаний для изоляционного масла?
7. как производится очистка и сушка масла?
8. Как производится регенерация масел?
6. Лабораторная работа № 4 исследование электрической прочности твердых диэлектриков и явлений разряда по поверхности
Цель работы: ознакомиться с методикой определения электрической прочности твердых диэлектриков; исследовать зависимости электрической прочности твердых диэлектриков от толщины диэлектрика (или расстояния между электродами) и временем приложения напряжения; изучить явления образования и развития разряда вдоль поверхности твердого диэлектрика в воздухе.
6.1. Общие сведения
Потеря диэлектриком его электроизоляционных свойств с образованием канала высокой проводимости, приводящего к короткому замыканию, называется пробоем.
Для твердых диэлектриков характерны следующие виды пробоев:
– электротепловой (тепловой);
– электрический;
– электрохимический;
– ионизационный;
– перекрытие или поверхностный разряд.
Механизм электротеплового пробоя твердого диэлектрика заключается в его разрушении под влиянием нагревания диэлектрическими потерями, удельное значение которых, Вт/м3, описывается формулой
, (6.1)
где Е – напряженность электрического поля, В/м; f – частота, Гц; εr – относительная диэлектрическая проницаемость; tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь.
Твердые диэлектрики являются плохими проводниками тепла. Диэлектрические потери в них, как правило, сильно возрастают с ростом температуры. Если при данном приложении напряжения во внутренних объемах диэлектрика не может установиться тепловое равновесие, то при достаточно длительном воздействии напряжения произойдет его разрушение: он обуглится или расплавится, что приведет к короткому замыканию электродов – пробою.
Основной физической сущностью электрического пробоя является образование в диэлектрике достаточно сильной электронной лавины из небольшого числа начальных электронов под действием большой напряженности электрического поля. По сравнению с тепловым, электрический пробой развивается за очень короткий промежуток времени (10-7÷10-8 с), необходимо лишь достижение определенной напряженности электрического поля.
Для начала ударной ионизации электронами в диэлектрике необходимо, чтобы электроны при разбеге в электрическом поле приобретали кинетическую энергию, Вт·с, достаточную для разрушения кристаллической решетки
, (6.2)
где m – масса электрона, кг; υ – скорость электрона, м/с; q – заряд электрона, Кл; – время, в течение которого электрон проходит путь свободного пробега, с.
Для механизма ударной ионизации характерна зависимость электрической прочности от толщины диэлектрика. при этом чем больше толщина, тем слабее влияет ее увеличение на электрическую прочность. Из-за малой длины свободного пробега электронов в твердых телах рост электрической прочности с уменьшением толщины может быть заметен только при очень малых толщинах. При сравнительно больших толщинах, характерных для производственных условий применения диэлектриков (сотые доли миллиметра и выше), электрическая прочность при электрическом пробое может практически не зависеть от толщины.
При наличии в структуре диэлектрика газовых (воздушных) включений и при повышении напряжения до пробоя самого твердого диэлектрика начинается ионизация этих включений, в которых напряженность электрического поля всегда будет больше, чем в твердой части. Газы в нормальных условиях имеют электрическую прочность, как правило, меньшую, чем твердые вещества, даже при малых толщинах включений. Ионизация внутренних воздушных пор приводит к увеличению диэлектрических потерь, увеличивая опасность теплового пробоя.
Очаги внутренней ионизации в порах действуют разрушающим образом на твердый (основной) компонент изоляции за счет бомбардировки ионами и электронами, вызывающими эрозию, за счет теплового воздействия и воздействия озона и окислов азота.
Повысить напряженность начала ионизации у пористых материалов можно пропиткой – замещением воздуха другим диэлектриком, например, жидким. Однако жидкость в порах остается электрически более слабым местом: первая стадия пробоя начинается с ионизации в этих порах. Ионизация жидкости, хотя и медленнее, чем воздуха, но все же действует разрушающе.
Перекрытие, или поверхностный разряд, есть пробой окружающей среды по ее границе с твердым диэлектриком, он определяется, в первую очередь, закономерностями пробоя окружающей среды.
На напряжение перекрытия большое влияние оказывает характер распределения потенциала по поверхности электроизоляционной конструкции. Чем равномернее распределяется поверхностная напряженность электрического поля, тем больше при прочих равных условиях напряжение перекрытия. При местной поверхностной электрической перегрузке наступает поверхностная корона, приводящая к еще большей неравномерности распределения потенциала. Большое значение имеет и состояние поверхности твердого диэлектрика. Наличие грязи, влаги на ней приводит к искажению поверхностного распределения потенциала, что снижает напряжение перекрытия. В результате напряженность электрического поля, вызывающего перекрытие, обычно бывает меньше электрической прочности среды между теми же электродами.
Напряжение перекрытия твердых диэлектриков уменьшается с усилением влажности окружающего воздуха вследствие образования на поверхности пленок воды, искажающих распределение потенциала по поверхности, приводящих к местным поверхностным электрическим перегрузкам. В этом отношении не спасает и несмачиваемость поверхности диэлектрика водой.
Напряжение перекрытия увеличивается с увеличением пути поверхностного разряда. С этой целью поверхности изоляционных конструкций, например изоляторов, часто делают ребристыми. На изоляторах наружной установки предусматривают такие ребра, чтобы они хотя бы частично оставались сухими во время дождя. Этим достигается сохранение определенных поверхностного сопротивления и мокроразрядного напряжения (напряжения перекрытия под дождем).
Изделия из неорганических диэлектриков, имеющих достаточную механическую прочность (например, керамические изоляторы), перекрытием в форме искрового разряда не повреждаются, но могут оплавиться или растрескаться при мощном дуговом разряде. В органических диэлектриках при поверхностном разряде может произойти местное обугливание материала, перерастающее при повторных воздействиях в проводящий след.