Краткие теоретические сведения

ИСПЫТАНИЕ ИЗОЛЯЦИИ НА ИМПУЛЬСНОМ И ПЕРЕМЕННОМ

НАПРЯЖЕНИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯТОРОВ

Отчет по лабораторной работе № 2

по дисциплине «Электротехнические материалы и техника высоких напряжений»

ИНМВ. 600002.000

Студент гр.49 Б

Крючкин Г.С

Руководитель –

доцент кафедры ЭЖТ

И. В. Тарабин

Омск 2012

Ц е л ь р а б о т ы: приобретение практических навыков в высоковольтных испытаниях изоляторов и определение основных электрических характеристик.

Краткие теоретические сведения

Для электрической изоляции и механического крепления токоведущих частей в установках низкого и высокого напряжения применяются изоляторы различных типов. Все изоляторы должны удовлетворять определенной электрической и механической прочности.

Нарушение электрической прочности изолятора может произойти вследствие пробоя фарфора или благодаря разряду в воздухе по поверхности изолятора. В первом случае изолятор полностью выходит из строя, а во втором случае, после отключения линии и гашения дуги, изолятор может оставаться в работе.

Оценка электрической прочности изоляторов делается на основе пяти характеристик: сухоразрядное напряжение при промышленной частоте, мокроразрядное напряжение при промышленной частоте, коронное напряжение, пробивное напряжение, вольт-секундная характеристика при стандартной волне напряжения.

Сухоразрядные напряжения служат для оценки электрической прочности изоляторов, предназначенных для внутренних установок при коммутационных перенапряжениях. Сухоразрядным напряжением изолятора называется то наименьшее напряжение промышленной частоты, при котором происходит искровой разряд по сухой и чистой поверхности изолятора при нормальных атмосферных условиях. Величина этого напряжения определяется величиной разрядного расстояния, то есть кратчайшего расстояния между электродами изолятора.

Если во время испытания атмосферные условия отличаются от нормальных, то в результате измерения вводиться поправка:

(1)

где U_РАЗР – наименьшее напряжение промышленной частоты, при котором происходит искровой разряд по поверхности изолятора.

Мокроразрядные напряжения служат для оценки электрической прочности изоляторов, предназначенных для наружных установок при коммутационных перенапряжениях. Мокроразрядным напряжением называется то наименьшее напряжение промышленной частоты, при котором происходит искровой разряд по поверхности изолятора, подверженной действию дождя силой 3 мм/мин при t=+20⁰С и направлением струй под углом 45⁰ к горизонту. Это напряжение меньше сухоразрядного.

Величина мокроразрядного напряжения определяется по формуле:

(2)

Коронное напряжение характеризует качество и состояние поверхности всех изоляторов. В данной лабораторной работе коронное напряжение рекомендуется определять визуально.

Пробивное напряжение характеризует качество фарфора.

Вольт-секундная характеристика служит для оценки электрической прочности изоляторов при атмосферных перенапряжениях.

Все пять электрических характеристик изоляторов определяются во время типовых заводских испытаниях.

При эксплуатации изоляторов производятся профилактические испытания, которые включают в себя только три электрические характеристики изоляторов: сухоразрядная, мокроразрядная и вольт-секундная. Изолятор считается выдержавшим испытание, если полученное во время испытаний разрядное напряжение окажется больше напряжения указанного в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

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 достаточно разнообразны, однако испытания изоляции обыкновенно проводят генераторами с емкостными накопителями, обладающими весьма небольшими паразитными индуктивностями элементов. Стандартный грозовой импульс в емкостном ГИН получают путем разряда высоковольтного конденсатора на резистор, а сравнительно пологий фронт в 1.2 мкс формируют за счет заряжения вспомогательного конденсатора через дополнительный резистор. Для формирования стандартного грозового импульса требуется, чтобы постоянная времени разряда основного конденсатора была много больше постоянной времени заряжения конденсатора фронта . Рассмотрим принцип работы на примере четырехступенчатого ГИНа, схема которого приведена на рис. 1. ГИН имеет зарядное устройство на трансформаторе T1, сопротивлении R_защ, основные конденсаторы C1, шаровые разрядники FV1-FV5, демпфирующие резисторы R_д и элементы формирования фронта R2C2. Расстояния между шарами промежутков FV1-FV4 подобраны так, что их пробивное напряжение немного больше зарядного напряжения. Символами C_П обозначены паразитные емкости оборудования, играющие существенную роль в работе генератора.

Рисунок 1. Схема четырехступенчатого ГИН

Конденсаторы ГИН заряжаются от высоковольтного выпрямителя через зарядные резисторы R_зар параллельно до одинакового напряжения U ₀. На промежуток FV1 подается дополнительный поджигающий импульс напряжения, так что FV1 пробивается. Потенциал точки 3 практически мгновенно становится равным U₀, поскольку величина сопротивления резистора R_д мала и мала постоянная времени цепочки R_дC_П. Потенциал точки 4 по отношению к земле при этом равен сумме потенциала точки 3 и напряжения U ₀, а потенциал точки 5 остается нулевым, поскольку паразитная емкость C_П не успевает зарядиться через сравнительно высокоомный резистор R_зар. Напряжение на промежутке FV2 оказывается равным 2 U ₀ и промежуток FV2 пробивается, что приводит в первый момент времени к появлению напряжения 3 U ₀ на промежутке FV3. Аналогично пробивается и промежуток FV4, так что все четыре конденсатора оказываются соединенными последовательно через искровые промежутки и резисторы R_д. Резистор R_д используется для демпфирования колебаний в контуре C1-FV1-CП, в котором из-за наличия индуктивностей проводов могут возникнуть затухающие колебания с большой амплитудой.

При изменении зарядного напряжения требуется перенастройка искровых промежутков. В качестве измерительной схемы используется омический делитель напряжения и запоминающий осциллограф.

Схема лабораторной установки для определения основных электрических характеристик изоляторов на переменном токе, приведена на рис. 2.

Рис.2. Схема лабораторной установки

На рис.2 обозначено: ИО – испытуемый объект, ИП – изолирующая подставка.