Контрольные вопросы

1. Каковы особенности работы испытательных трансформаторов?

2. Зачем в цепях высокого напряжения испытательных установок устанавливаются защитные сопротивления? Какова их величина?

3. Чем определяется мощность испытательного трансформатора? Какие трансформаторы считаются мощными?

4. Почему в испытательных установках обычно заземляют один из выводов обмотки высокого напряжения?

5. Каковы требования к измерительным шаровым разрядникам?

6. Как производится измерение высокого напряжения шаровым разрядником? Какова погрешность измерений?

7. Как рассчитывается и учитывается при измерениях поправка на атмосферные условия, отличные от нормальных?

8. Для чего производится градуировка испытательных установок?

9. Какие атмосферные условия называют нормальными?

10. В чем заключается недостаток шарового разрядника как измерительного устройства?

Лабораторная работа № 2

Электрическая прочность воздушных промежутков с неоднородным полем

Цель работы: ознакомиться с влиянием полярности электродов воздушного промежутка игла – плоскость на электрическую прочность этого промежутка.

Пояснения к работе

Большинство высоковольтных конструкций имеет острые края, заусеницы, резкие переходы одного размера в другой. Разрядные напряжения таких мест в значительной степени приближаются к разрядному напряжению несимметричных электродов игла-плоскость, которые обладают наименьшей электрической прочностью по сравнению с другими формами электродов.

Разрядное напряжение такого промежутка сильно зависит от полярности электродов. При постепенном увеличении напряжения, приложенного к промежутку игла - плоскость, ударная ионизация возникает вблизи иглы, где напряженность электрического поля наибольшая. В результате ионизации в этой области возникает большое количество свободных электронов и положительных ионов.

При положительной игле и отрицательной плоскости (рис. 2.1) электроны, обладающие большой подвижностью, мгновенно уходят к положительной игле и нейтрализуются на ней. Малоподвижные положительные ионы образуют в промежутке объемный положительный заряд.

Напряженность поля, созданная зарядами на электродах (внешним источником)Е, направлена от иглы к плоскости. Положительный объемный заряд создает свое поле напряженностью Е_об. Вблизи иглы напряженность электрического поля положительного объёмного заряда направлена навстречу напряженности поля внешнего источника, что приводит к уменьшению результирующей напряженности электрического поля Е_рез в этой части промежутка. В остальной части промежутка напряженность электрического поля положительного объёмного заряда совпадает по направлению с напряженностью поля внешнего источника, что приводит к увеличению результирующей напряженности электрического поля.

Рис. 2.1. Напряженность электрического поля в промежутке положительная игла - отрицательная плоскость: Е – напряженность внешнего поля; Е_об – напряженность поля положительного объемного заряда; Е_рез– результирующая напряженность поля после ионизации.

При таком распределении напряженностей поля затрудняется образование видимой короны на конце иглы, а развитие процесса ионизации в сторону плоскости происходит довольно легко, так как напряженность поля Е_рез здесь повышенная. Поэтому пробой промежутка происходит при относительно невысоком напряжении.

При отрицательной полярности иглы распределение напряженностей поля в промежутке иное (рис. 2.2). Электроны, возникшие в результате ударной ионизации вблизи иглы, передвигаются к плоскости. Однако, уйдя из области большой напряженности поля, электроны теряют свою скорость, значительная их часть захватывается молекулами кислорода, в результате чего образуются малоподвижные отрицательные ионы, рассеянные в пространстве. Менее подвижные положительные ионы образуют вблизи иглы положительный объёмный заряд.

Рис. 2.2. Напряженность электрического поля в промежутке отрицательная игла - положительная плоскость.

При такой полярности электродов напряженность поля, создаваемого положительным объёмным зарядом, усиливает напряженность поля внешнего источника вблизи иглы и ослабляет её в остальной части промежутка. Это приводит к образованию видимой короны уже при небольшом приложенном напряжении, а развитие процесса ионизации в направлении плоскости затруднено, так как напряженность поля в основном промежутке значительно снижается. Поэтому пробивное напряжение увеличивается по сравнению с промежутком положительная игла – отрицательная плоскость в 2 - 2,5 раза.