Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться со схемой установки (рис. 6.4), изучить на месте расположение оборудования и объекта испытания.

Рис. 6.4. Схема испытательной установки для изучения поверхностных разрядов: ОБ – объект испытания.

2. Определить напряжение появления короны, скользящих разрядов и полного перекрытия промежутков с преобладающей тангенциальной составляющей (рис. 6.2,б) для 4÷6 значений межэлектродного расстояния ( от 2 до 10 см) при воздействии переменного напряжения промышленной частоты. Результаты занести в таблицу 6.1. Рассчитать электрическую прочность E_пер = U_nep/l

Таблица 6.1

№ п/п	l, см	Напряжения поверхностных разрядов, кВ			Eпер,кВ/см
		Uкор	Uск	Unep

3. Измерения пункта 2 (кроме изменения расстояния) произвести для предложенного опорного изолятора.

4. Повторить измерения п. 2 для промежутков с преобладающей нормальной составляющей (рис. 6.3,б). Произвести аналогичные измерения для проходного изолятора.

5. По результатам опытов построить графики зависимостей напряжения перекрытия и электрической прочности от расстояния между электродами. Графики разместить на двух координатных плоскостях: на одной – все напряжения, на другой – электрические прочности.

6. Повторить измерения п. 2 для промежутков с преобладающей нормальной составляющей (рис. 6.2,б) при изменении числа листов стекла от одного до трех. Построить графики перечисленных зависимостей от суммарной толщины стекла.

7. Проанализировать результаты и сделать выводы по полученным результатам

Контрольные вопросы

1. Каковы причины снижения прочности воздушного промежутка с однородным полем при внесении в него твердого диэлектрика?

2. Для каких изоляционных конструкций характерно электрическое поле с преобладающей тангенциальной составляющей?

3. Для каких изоляционных конструкций характерно электрическое поле с преобладающей нормальной составляющей?

4. Что делается в реальных условиях работы изоляции электрооборудования для увеличения напряжений перекрытия?

Лабораторная работа № 7 определение зон защиты стержневых молниеотводов

Цель работы: изучить расчетные методы определения зон защиты стержневых молниеотводов и ознакомиться с экспериментальными методами исследования защитных зон молниеотводов.

Пояснения к работе.

Стержневые молниеотводы являются основным средством защиты энергетических установок от прямых ударов молнии (ПУМ). Реальный молниеотвод состоит из молниеприемника в виде стержня, возвышающегося над объектом защиты, токоведущих спусков и заземлителя.

Молниеотводы воспринимают на себя удары молнии и образуют вокруг себя пространство, защищенное от ПУМ с большой степенью вероятности. Это пространство называется зоной защиты молниеотвода.

Если вблизи молниеотвода или под ним располагаются сооружения или оборудование, то при определенном возвышении молниеотвода над объектами защиты вероятность их поражения ПУМ может быть доведена до очень малых значений. Однако следует иметь в виду, что статистический характер процесса пробоя длинных воздушных промежутков (молнии) при любых условиях оставляет некоторую вероятность поражения молнией объекта защиты. Поэтому зоны защиты молниеотводов ограничиваются расстояниями (кривыми), определенными с заданной степенью вероятности защиты, например с P_з = 0,999 .

Принятые нормы и рекомендации по расчету зон защиты молниеотводов получены на основании лабораторных исследований и подтверждаются полевыми наблюдениями за поражаемостью ПУМ реальных объектов и молниеотводов.

Зоны защиты одиночного и двухстержневого молниеотвода представлены на рис.1. В соответствии с СО 153-34.21.122 – 2003 стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀ < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис.7.1а). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h₀ и радиусом конуса на уровне земли r₀ (табл. 7.1).

Таблица 7.2.

Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Рз	Высота молниеотвода h, м	Высота конуса h0, м	Радиус конуса r0, м
0,9	От 0 до 100	0,85h	1,2h
	От 100 до 150	0,85h	[1,2-10-3(h-100)]h
0,99	От 0 до 30	0,8h	0,8h
	От 30 до 100	0,8h	[0,8-1,4310-3(h-30)]h
	От 100 до 150	[0,8-10-3(h-100)]h	0,7h

Для зоны защиты требуемой надежности (рис.7,а) радиус горизонтального сечения r_x на высоте h_x определяется по формуле:

а)

б)

Рис.7.1. Зоны защиты одиночного (а) и двухстержневого молниеотвода (б).

Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h₀, r₀) производится по формулам для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей определяются параметрами h₀ и h_c, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L  L_c граница зоны не имеет провеса (h_c = h₀). Для расстояний L_c  L ≤ L_max высота h_c определяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния L_max и L_c вычисляются по эмпирическим формулам (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Рз	Высота молниеотвода h, м	Lmax, м	Lс, м
0,9	От 0 до 30	5,75h	2,5h
	От 30 до 100	[5,75-3,5710-3(h-30)]h	2,5h
	От 100 до 150	5,5h	2,5h
0,99	От 0 до 30	4,75h	2,25h
	От 30 до 100	[4,75-3,5710-3(h-30)]h	[2,25-0,01007 (h-30)]h
	От 100 до 150	4,5h	1,5h

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

- максимальная полуширина зоны r_х в горизонтальном сечении на высоте h_x:

- ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2r_cx на высоте h_x  h_c:

При лабораторных исследованиях канал молнии моделируется обычно металлическим стержнем, на который подаются высокое напряжение. Стержень располагается на «высоте ориентации» молнии H_M ≈ 10-20h_M, где h_M - высота модели молниеотвода.

Максимальная высота H_M при этом ограничена расстоянием, которое может быть перекрыто с источника высокого напряжения. По величине H_M можно найти размеры моделей молниеотводов и объектов защиты.