
- •Часть I
- •1.2. Испытания напряжением промышленной частоты
- •1.3. Испытания изоляции импульсными напряжениями
- •1.4. Испытание методом разрядного напряжения
- •1.5. Общие условия испытаний
- •1.6. Особенности испытаний изоляции силовых кабелей
- •1.7. Особенности испытаний изоляции вращающихся машин
- •1.8. Электрическая прочность изоляционных конструкций
- •Лекция 2
- •II. Высоковольтные испытательные установки промышленной частоты
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Установки высокого напряжения испытательных станций и лабораторий
- •2.3. Общие требования к устройству испытательного поля
- •2.4. Схема электропитания установки высокого напряжения
- •2.5. Испытательные электроустановки
- •2.6. Испытательные трансформаторы
- •2.7. Схемы включения испытательных трансформаторов
- •2.7. Каскадное соединение трансформаторов
- •2.8. Регуляторы напряжения
- •2.9. Электронные регуляторы напряжения
- •2.10. Тиристорные регуляторы напряжения
- •2.10.1 Двухтактный тиристорный преобразователь
- •2.10.2. Мостовые тиристорные преобразователи
- •Лекция 3 установки выпрямленного напряжения
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Основные схемы выпрямителей
- •3.3. Схемы умножения напряжения
- •3.4. Электронные схемы регулирования выпрямленного напряжения
- •Лекция 3 установки выпрямленного напряжения
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Основные схемы выпрямителей
- •3.3. Схемы умножения напряжения
- •3.4. Электронные схемы регулирования выпрямленного напряжения
- •Лекция 4 каскадные генераторы постоянного тока
- •4.1. Схема удвоения напряжения, применяемая в каскадах
- •4.2. Каскадный генератор постоянного напряжения
- •1. Схемы каскадных генераторов с параллельным питанием ступеней (рис. 4.7).
- •4.3. Параметры и конструкции каскадных генераторов
- •Лекция 5 электростатические генераторы
- •Лекция 6 генераторы импульсов высокого напряжения
- •6.1. Стандартные формы импульсов
- •6.3. Заряд конденсаторов гин.
- •6.4. Разряд гин.
- •6.5. Разрядная цепь гин.
- •6.6. Инвертирование импульса гин
- •6.7. Методика расчета параметров гин.
- •6.8. Работа гин на нагрузку
- •6.9. Технологические гин.
- •6.10. Конструкции гин.
- •Лекция 7 генераторы коммутационных перенапряжений
- •7.1. Формы импульсов коммутационных перенапряжений
- •7.2. Схемы генерирования импульсов коммутационных напряжений
- •Лекция 8 высокочастотные резонансные трансформаторы (Трансформаторы Тесла)
- •Лекция 9 импульсные трансформаторы
- •9.1. Назначение импульсных трансформаторов
- •9.2. Эквивалентная схема импульсного трансформатора
- •9.3. Искажение фронта импульса
- •9.4. Искажение плоской части импульса
- •9.5. Процессы в ит после окончания импульса
- •9.6. Электромагнитные процессы в сердечнике ит
- •9.7. Потери в сердечниках
- •Лекция 10 импульсные конденсаторы
- •10.1. Специальные требования к высоковольтным импульсным конденсаторам
- •10.2. Изоляция конденсаторов
- •10.3. Условия работы изоляции конденсаторов
- •10.4. Индуктивность импульсных конденсаторов
- •10.5. Потери энергии в импульсных конденсаторах
- •10.6. Определение характеристик конденсаторов
- •10.6.1. Измерение индуктивности конденсаторов.
- •10.6.2. Определение внутреннего сопротивления конденсаторов.
- •10.7. Испытания конденсаторов высоким напряжением
- •10.8. Типы импульсных конденсаторов
- •Лекция 11 генераторы импульсных токов.
- •11.1. Назначение генераторов импульсных токов (гит)
- •11.2. Принципиальная схема генераторов больших импульсных токов (гит)
- •11.3. Эквивалентные схемы гит
- •11.4. Схемные и технические методы снижения индуктивности гит
- •11.5. Схемы с замыкателями нагрузки (кроубары)
- •Лекция 12 генераторы мощных наносекундных импульсов
- •12.1. Области применения
- •12.2. Методы формирования наносекундных импульсов на основе линий с распределенными параметрами
- •12.3. Схемы гни с умножением напряжения
- •12.4. Искажения импульсов в линиях с распределенными параметрами
- •12.5. Коммутация генераторов наносекундных импульсов
- •12.6. Наносекундные генераторы импульсов с полупроводниковыми прерывателями тока
- •Лекция 13 индуктивные накопители энергии
- •13.1. Общие сведения об индуктивных накопителях энергии
- •13.2. Основные типы индуктивных накопителей, их параметры и показатели
- •13.3. Индуктивные накопители в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения
- •13.4. Индуктивный накопитель в виде тонкого соленоида
- •13.5 Тороидальные индуктивные накопители энергии.
- •13.6. Процессы заряда и разряда в индуктивных накопителях
- •13.7. Трансформаторные индуктивные накопители
- •13.8. Тепловые процессы в индуктивных накопителях
- •13.9. Коммутаторы для цепей с индуктивными накопителями
- •13.9.1. Управляемые полупроводниковые коммутаторы
- •13.9.2. Вакуумные выключатели высокого напряжения
- •13.9.3. Электровзрывные, взрывные и реостатные коммутаторы
- •Часть II
- •Измерения на высоком напряжении,
- •Устройства диагностики аппаратов высокого напряжения
- •Лекция 1
- •Измерение высоких напряжений
- •1.1. Шаровые измерительные разрядники
- •Нормированные расстояния a и b (рис. 1.1) для шаровых разрядников
- •1.2. Измерение высокого напряжения электростатическими киловольтметрами
- •1.3. Измерение высокого напряжения стрелочными или цифровыми приборами с добавочным сопротивлением
- •1.4. Измерение переменного напряжения с использованием прибора и измерительного конденсатора
- •1.5. Измерение импульсных напряжений с помощью делителей напряжения
- •1.5.1. Омические делители напряжения
- •1.5.2. Емкостные делители напряжения
- •1.5.3. Демпфированные и смешанные делители
- •Лекция 2 измерение больших импульсных токов
- •2.1. Измерения импульсных токов с помощью низкоомных шунтов
- •2.2. Мостовые шунты
- •2.2. Измерительные трансформаторы тока.
- •2.3. Измерения больших токов с использованием устройств, основанных на эффекте Холла.
- •Лекция 3 частичные разряды в изоляции и их измерения
- •3.1. Основные характеристики частичных разрядов
- •3.2. Частичные разряды в бумажно-масляной изоляции.
- •3.3. Методика измерений характеристик частичных зарядов.
- •3.4. Особенности измерений характеристик чр в силовых трансформаторах.
- •Лекция 4 осциллографирование импульсных процессов
- •5.1. Электронно-лучевые осциллографы
- •5.2. Цифровые осциллографы.
- •4.3. Вопросы электромагнитной совместимости при высоковольтных измерениях электронно-лучевыми осциллографами.
- •Лекция 5 помехи при измерениях в лабораторияхвысокого напряжения
- •5.1. Заземление и экранировка залов высоковольтных лабораторий
- •5.2. Источники помех при измерениях
- •5.3. Выполнение разрядных контуров
- •5.4. Особенности выполнения измерительных схем
- •5.5. Экранированные кабины
- •5.6. Инженерные коммуникации высоковольтной лаборатории
- •5.7. Ослабление влияния помех при измерениях
10.2. Изоляция конденсаторов
Изоляция конденсаторов характеризуется следующими параметрами:
- электрической прочностью,
определяемой пробивной напряженностью
,
кВ/мм;
- диэлектрической проницаемостью , Ф/м;
- потерями на рабочей частоте конденсатора,
определяемыми
.
Частота колебательных импульсов, при которых работает изоляция импульсных конденсаторов находится в диапазоне 104 - 107 Гц.
Рассмотрим характеристики изоляционных
материалов. Наиболее широко применяется
изоляционная конденсаторная бумага
типа КОН. Ее толщина составляет 5 ‑
30 мкм. Бумага является полярным
диэлектриком, и ее относительная
диэлектрическая проницаемость
зависит
от частоты. Конденсаторная бумага
пропитывается изоляционными маслами,
имеющими следующие значения относительной
диэлектрической проницаемости на
частоте 104 Гц: совол -
касторовое масло -
конденсаторное масло -
Величина
диэлектрической проницаемости масел
зависит от частоты. Зависимости
пропиточных сред от частоты приведены
на рис. 10.1А. С ростом частоты диэлектрическая
проницаемость масел падает.
Рис. 10.1. А- частотные зависимости масел, применяемых для пропитки бумажной изоляции конденсаторов. Б - Зависимости диэлектрических потерь в маслах от частоты.
Диэлектрические потери в маслах с ростом частоты увеличиваются. Зависимость от частоты приведена на рис. 10.1Б.
В отношении масел можно отметить, что с ростом частоты менее всего меняет свою относительную диэлектрическую проницаемость конденсаторное масло: =3,5‑3,2 (при изменении частоты от 105 до 107); у совола в этом интервале частот уменьшается почти в 2 раза. Заметим, что и потери в конденсаторном масле, обуславливающие разогрев диэлектрика, с ростом частоты минимальны.
Касторовое масло и совол применяют в
импульсных конденсаторах, работающих
практически в однократных режимах, со
скважностью Q>105 (Q
=
, где Т – период следования импульсов,
-
длительность импульса), в противном
случае начинается перегрев конденсатора.
Пробивная напряженность конденсаторной
бумаги, пропитанной маслом, составляет
Eпр
250
кВ/мм. Рабочая напряженность для
конденсаторов большого ресурса
принимается равной Ep
60
кВ/мм. В тех случаях, когда необходима
высокая удельная энергоемкость, при
этом с ресурсом не считаются, рабочая
напряженность может выбираться до 120
кВ/мм. Ресурс таких конденсаторов мал
и не превышает 104 импульсов, что
указывается в паспорте конденсатора.
В настоящее время в качестве изоляции
между обкладок импульсных конденсаторов
применяют лавсановые пленки (майлар).
Ее сравнительные характеристики на
частоте 104 Гц:
3,
tg
0.003,
т.е. потери почти в 10 раз меньше чем у
бумажно-масляной изоляции. С ростом
частоты у майлара
‑ сильно падает и tg
- возрастает. Но ее прочность достигает
Eпр=500 кВ/мм, а рабочая
температура‑ до 1300 С. Поэтому
удельная энергоемкость конденсаторов
с майлоровой изоляцией может быть
повышена почти вдвое, а рабочая температура
повышена, т. е. может быть увеличена
частота циклов заряд ‑ разряд.
В конденсаторах, где требуется низкие
потери, применяют неполярные
диэлектрики. Это позволяет их эксплуатацию
на частотах 106 Гц и выше. К
синтетическим неполярным диэлектрикам
относятся полиэтилены и фторопласты.
Их диэлектрическая проницаемость мала
и не превышает
и конденсаторы имеют низкую удельную
энергоемкость, но при этом при f
> 106 Гц tg
= 0.0001 - 0.0003, а Епр - до 400кВ/мм.
Для того, чтобы исключить в конденсаторах на основе указанных синтетических пленок газовых пузырьков, в которых возникают частичные разряды (о них – ниже отдельная лекция), их также пропитывают конденсаторным маслом, собственные параметры которого рассмотрены ранее. Электрическая прочность такой комбинированной изоляции может достигать до 300 кВ/мм.
Наиболее стойкой к частичным разрядам являются комбинированная изоляция ‑ бумага ‑ пленка ‑ масло. Это также наиболее хорошая комбинация по потерям и объемному сопротивлению. При сборках и пропитке конденсаторов, бумага, которая хорошо впитывает масло, обеспечивает равномерную пропитку. Пропитка производится под вакуумом, при этом в слоистой изоляции не остается газовых пузырьков. Размещение бумаги и синтетической пленки между обкладками конденсатора показано на рис. 10.2.
Рис. 10.2. Комбинированная бумажно-пленочная изоляция с масляной пропиткой.
Изоляционная конденсаторная бумага всегда укладывается между обкладками конденсатора в несколько слоев. При ее производстве в ней могут быть микроотверстия, которые перекрываются при многослойной укладке и этим обеспечивается высокая прочность изоляции.