Порядок выполнения работы. Рис. 4. Схема подключения шарового разрядника:

По п. 1. собрать схему (рис. 4). В соответствии с усло­виями соотношения а и D _ш определить допустимый интервал изменения длины воздушного промежутка между шарами.

Рис. 4. Схема подключения шарового разрядника:

ИТ – испытательный трансформатор; R₀ – токоограничивающий резистор;

ШР – шаровой разрядник

Определенный интервал разбить на 5–6 точек. Шары расположить на расстоянии, соответствующем не­которому напряжению U _2н, устанавливаемому по таблицам. За­тем плавно увеличивать напряжение испытательного трансформатора до пробоя воздушного промежутка, в момент ко­торого произвести отсчет напряжения в первичной цепи транс­форматора U ₁ по вольтметру V₁. При каждой длине проме­жутка у ШР производить три измерения. Полученные опыт­ные данные занести в табл. 2.

Таблица 2

Зависимость пробивного напряжения от расстояния
между электродами

По п. 2. 1 – к выходным зажимам генератора импульс­ных напряжений (ГИН) или 2 – к выводам высоковольтного трансформатора параллельно подключают испытуемый изо­лятор и ШР с дистанционным приводом. Расстояние между шарами ШР выбирают заведомо большим, чем то, при котором ожи­дается разряд.

Включив ГИН или высоковольтный трансформатор, за­дают напряжение, незначительное уменьшение которо­го уже не вызывает перекрытия по поверхности испытуемого изолятора. Это минимальное напряжение перекрытия необхо­димо измерить. Для этого уменьшают расстояние между ша­рами ШР до тех пор, пока за определенный промежуток вре­мени не сравняется число разрядов на изоляторе и в искро­вом промежутке ШР. Далее измеряют расстояние между ша­рами, по таблицам определяют напряжение перекрытия изо­лятора.

По п. 3. Собрать схемы, изображенные на рис. 1, 3 и 4, подключить параллельно источнику высокого напряжения. Данные измерений по каждому прибору для различных ис­точников высокого напряжения занести в табл. 3.

Таблица 3

Измерение высокого напряжения

Содержание отчета

1. Программа работы;

2. Схемы испытаний;

3. Конструкция высоковольтного электростатического вольтметра;

4. Таблицы наблюдений;

5. Градировочная кривая U ₂ – f (U ₁) для испытательно­го трансформатора;

6. Данные измерений напряжения перекрытия по поверх­ности различных типов изоляторов;

7. Выводы по работе.

Лабораторная работа 9

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
ПО ЦЕПИ ИЗОЛЯТОРОВ

Цель работы – исследование неравномерности распределения напряжения по изоляторам гирлянд и опорных колонок; ознакомление со способами выравнивания распределения напряжения.

Общие сведения. В высоковольтных электрических сетях и установках с номинальным напряжением свыше 10 кВ токоведущие части крепятся с помощью изоляторов, собираемых в подвесные гирлянды и опорные колонки.

Распределение напряжения по изоляторам гирлянды можно установить с помощью схемы замещения (рис. 1). На этой схеме R – сопротивление утечки по поверхности изоляторов; K – собственные емкости изоляторов; C _з – емкости между промежуточными электродами изоляторов и землей; C _п – емкости между промежуточными электродами и линейным проводом.

а) б) в)

Рис. 1. Гирлянда изоляторов (а), схемы замещения (б) и кривые
распределения напряжения по ее элементам (в):

1 – равномерное распределение напряжения;

2 – распределение напряжения с учетом С_з;

3 – реальная кривая распределения напряжения

Обычно гирлянды и опорные колонки комплектуются из однотипных изоляторов. Их собственные емкости К = 50…70 пФ имеют одинаковую величину. При чистой и сухой поверхности изоляторов R >> 1 / w K, поэтому распределение напряжения зависит только от емкостей К, C _з и C _п. Величины емкостей C _зи C _п зависят от места расположения изоляторов, в среднем емкость C _з = 2…5 пФ, а C _п = 0,5…1 пФ.

Если предположить, что собственные емкости К равны между собой, а емкости C _з и C _правны нулю, то очевидно, что приложенное напряжение равномерно распределится по элементам цепочки (D U ₁ = D U ₂ =... = D U_n) (рис. 1, кривая 1). Наличие емкостей C _з и обусловленных ими поперечных токов смещения I _з влияет на величину продольных токов I _к. Продольные токи I _к уменьшаются по мере приближения рассматриваемого изолятора к земле, вследствие чего падение D U_i = 1 / j w K × I _{к i} на элементах цепочки также снижается и D U ₁ > D U ₂ >... > D U_n (рис. 1, кривая 2). Токи I _п, протекающие через емкости C _п, частично компенсируют поперечные токи I _з и тем самым способствуют выравниванию распределения напряжения по элементам цепочки (рис. 1, кривая 3). Однако идеального выравнивания напряжения не происходит, так как C _з> C _п. Это обусловливает неравномерность распределения напряжения, особенно на элементах, ближайших к линейному проводу. С увеличением числа изоляторов в гирлянде неравномерность возрастает. Если не принять специальных мер, то на ЛЭП высокого напряжения (220 кВ и выше) часть изоляторов в гирляндах может оказаться под таким напряжением, что на них уже при рабочем напряжении и нормальных атмосферных условиях возникает корона, которая является источником радиопомех и причиной ускоренной коррозии арматуры и вызывает дополнительные потери энергии.

Выровнять распределение напряжения вдоль цепочки изоляторов можно с помощью специальной арматуры в виде экранных колец, восьмерок и овалов, укрепляемых в месте подводки линейного провода. Такая защитная арматура увеличивает емкость C _пи тем самым уменьшает долю напряжения, приходящуюся на ближние к проводу изоляторы.

Если в гирлянде имеются поврежденные изоляторы, то распределение напряжения становится еще более неравномерным: на поврежденном изоляторе уменьшается до нуля, а на других возрастает. Своевременное выявление поврежденных изоляторов в линейной и подстанционной изоляции – важное условие безаварийной работы электроустановок. Периодическая проверка изоляторов в гирляндах и колонках производится с помощью специальных штанг.

При сильном загрязнении и увлажнении поверхностей изоляторов R << I / j w K, поэтому распределение напряжения вдоль гирлянды определяется, главным образом, сопротивлениями утечки. Если изоляторы загрязнены и увлажнены одинаково и равномерно по всей поверхности, то распределение напряжения выравнивается.

Распределение напряжения по изоляторам гирлянды для случая, когда поверхности изоляторов сухие и чистые, можно рассчитать по формуле

,

где U_x – напряжение в точке относительно земли;

U₀ – напряжение, приложенное ко всей гирлянде;

n – число изоляторов в гирлянде;

i – номер изолятора, считая от провода;

.

Программа работы

1. С помощью высоковольтного электростатического киловольтметра снять кривую распределения напряжения по гирлянде, состоящей из семи подвесных изоляторов типа ПФ6-А;

2. Измерить распределение напряжения вдоль гирлянды при наличии одного пробитого изолятора;

3. Измерить распределение напряжения вдоль гирлянды с защитной арматурой;

4. С помощью искрового промежутка снять кривую распределения напряжения по колонке, состоящей из опорных изоляторов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: