ОТЧЕТ
По лабораторной работе № 2
По дисциплине: Техника высоких напряжений
На тему: Распределение напряжения по элементам гирлянды изоляторов
Специальность: Электроэнергетика
Выполнил: Байбулек Ж. Д. Группа: Э – 15 – 6
Принял: асс. Тубекбаев А.С.
(ученая степень, звание, Ф.И.О.)
__________ _____________ ________________2018г.
(оценка) (подпись)
Алматы 2018
Цель работы: изучение распределения напряжения по элементам гирлянды изоляторов, ознакомление со способами выравнивания напряжения по гирлянде изоляторов.
Описание лабораторного стенда
Электрическая схема лабораторного стенда приведена на рисунке 1. Установка состоит из регулятора напряжения, высоковольтного трансформатора, кенотронной приставки, измерительного шарового разрядника, емкостного делителя напряжения, осциллографа, защитного сопротивления, измерительного прибора МУТ-7 (измеритель напряжения) и испытуемых объектов. Установка снабжена блокировкой, заземляющей штангой и защитными средствами от поражения электрическим током.
Рисунок 1 – Электрическая схема
Подача напряжения на лабораторную установку осуществляется с щита управления, расположенного в аудитории Б-117.
При закрытой двери срабатывает блокировка (Б) и загорается зеленая сигнал – лампочка. Включение установки под напряжение осуществляется автоматическим выключателем (АВ), при этом загорается красная лампочка. Регулятор напряжения (РН) служит для регулирования напряжения первичной цепи высоковольтного трансформатора (ВТ).
Вольтметр (V) предназначен для регистрации действующего значения первичного напряжения. Высоковольтный трансформатор служит для получения высокого напряжения промышленной частоты. Выпрямление высокого напряжения осуществляется с помощью кенотронной приставки, состоящей из трансформатора накала (ТН) кенотрона (К). Защитное сопротивление состоит из проволочных сопротивлений с бифилярной намоткой (500 кОм) и предназначенного для ограничения токов короткого замыкания.
Емкостный делитель напряжения служит для регистрации высокого напряжения осциллографом С1-19Б и измерительным прибором МУТ-7. Шаровой измерительный разрядник предназначен для непосредственного измерения высокого напряжения.
При измерении высокого напряжения МУТ-7 необходимо пользоваться градуировочной кривой приведенной на рисунке 2.
Рисунок 2 – Градуировочная кривая
Определение максимального значения высокого напряжения при его измерении шаровым измерительным разрядником (D=25 cм) осуществляется по таблице 1.
Таблица1 – Табличные значения напряжения при нормальных условиях (Р0=760 мм, Т0=293 К)
| S, см | 1,2 | 1,5 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,8 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | |
| U,кВ | 31,7 | 37,4 | 45,5 | 48,1 | 59,0 | 70,0 | 81,0 | 86,0 |
При определении значения напряжения необходимо воспользоваться формулами интерполяции
(1.1)
где li – измеренное значение расстояния между шарами;
Ui+1; Ui-1; li+1; li-1 – табличные значения расстояния между шарами и соответствующие им напряжения до и после измеренного значения li.
Приведение табличного значения напряжения к истинным значениям осуществляется по формуле
(1.2)
где 
- относительная плотность воздуха.
Если измеренное значение расстояние между шарами меньше 1 см, соответствующие ему напряжения определяются как
(1.3)
Кроме того, установка снабжена образцами из диэлектрических материалов с различной гигроскопичностью, макетом, моделирующим опорный и проходной изолятор, набором стержней и плоскостей, моделирующих изоляционные промежутки провод-земля, провод-провод, барьером из диэлектрического материала, конденсатором Роговского (Д=20 см).
Порядок включения и отключения установки
1.1.1 Открыть вход в электроустановку и наложить временное заземление на высоковольтный выход трансформатора.
1.1.2 Произвести необходимые электрические соединения:
а) для переменного напряжения высоковольтный вывод трансформатора соединяется с испытуемым объектом;
б) для постоянного напряжения высоковольтный вывод трансформатора соединяется с катодом кенотрона, накал которого питается от накального трансформатора ТН с усиленной изоляцией, а анод кенотрона соединяется с испытуемым объектом;
в) произвести необходимые переключения на испытательном поле;
г) снять временное заземление;
д) убедиться, что ручка регулятора напряжения находится в крайнем левом положении;
е) подать на стенд напряжение со щита управления;
ж) включить автоматический выключатель;
з) подать необходимое значение напряжения на испытуемый объект с помощью регулятора напряжения;
и) после производства опытов вывести регулятор напряжения в крайнее левое положение (при выполнении данной работы регулятор не выводится в крайнее левое положение);
к) отключить стенд с помощью автоматического выключателя;
л) при необходимости производства работ на испытательном поле, открыть вход в установку и наложить временное заземление на высоковольтный вывод трансформатора с помощью заземляющей штанги;
м) при наложении временного заземления и производства работ на испытательном поле необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками и ботами;
н) после окончания работ отключить стенд со щита управления.
Подготовка к работе
1.2.1 Студенты допускаются к работе после ознакомления с описанием стенда, изучения инструкций по технике безопасности, прохождения инструктажа на рабочем месте и с росписью в журнале по ТБ.
1.2.2 Величина приложенного напряжения и число элементов в гирлянде задаются преподавателем.
1.2.3 Производятся необходимые электрические соединения, обеспечивающие подачу на гирлянду изоляторов переменного напряжения промышленной частоты.
1.2.4 Измерение высокого напряжения осуществляется с помощью прибора МУТ-7 или измерительного шарового разрядника.
1.2.5 Расчет напряжения на элементе от провода производится по формуле
(1.4)
где U0 – напряжение, приложенное к гирлянде;
C1 – паразитные емкости на землю (5пФ);
C2 – паразитные емкости на провод (0,5пФ);
K – собственная емкость изолятора (40пФ);
n – число элементов в гирлянде.
Относительное значение напряжения на k элементе определится как:
(1.5)
Коэффициент неравномерности равен
(1.6)
где Uмакс – максимально загруженный элемент гирлянды;
Uср=U0/n – среднее падение напряжения на элементе гирлянды.
1.2.6 После обработки опытных данных дать физическое истолкование полученных результатов.
Выполнение работы
1.3.1 Ознакомиться с описанием лабораторного стенда.
1.3.2 Определить распределение напряжения по гирлянде изоляторов.
1.3.3 Определить распределение напряжения по элементам гирлянды с выравнивающим экраном.
1.3.4 Определить относительное распределение напряжения по гирлянде изоляторов и коэффициент неравномерности распределения.
1.3.5 Определить зависимость коэффициента неравномерности распределения от числа элементов в гирлянде.
1.3.6 Построить зависимости относительного распределения напряжения по элементам гирлянды и сравнить с расчетными данными.
1.3.7 Построить зависимость коэффициента неравномерности распределения от числа элементов в гирлянде.
Таблица 1 – Полученные и рассчитанные данные
| N изоляторов в гирлянде, шт | |||||||
| U на выходе, кВ | 8,8 | 2,5 | 0,6 | 0,11 | |||
| U относительное, % | |||||||
| U среднее, В | 6,67 | 3,3 | 2,86 | ||||
| Kн | 0,44 | 0,88 | 1,32 | 1,76 | 2,2 | 2,67 | 3,08 |
Рисунок 3 – График зависимости распределения относительного напряжения по гирлянде
Рисунок 4 – График зависимости коэффициента неравномерности распределения от числа изоляторов в гирлянде
Заключение
После выполнения лабораторной работы и обработки полученных данных становится видно, что напряжение в гирлянде изоляторов распределяется неравномерно – больше в начале и значительно меньше в конце, причём убывает нелинейно. Также видно, что при увеличении числа изоляторов в гирлянде линейно возрастает коэффициент неравномерности распределения напряжения в гирлянде.
Список литературы
1 Оржанова. Ж.К, Курпенов Б.К. Техника высоких напряжений. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студенстов специальности электроэнергетика. – Алматы, АУЭС, 2016.
2 Борисов В.Н., Оржанова Ж.К. Техника высоких напряжений. Перенапряжения и изоляция. Конспект лекций. – Алматы, АИЭС, 2016.