Задание на измерения
Перед началом работы ознакомиться со схемой установки, на которой будут выполняться измерения, с расположением отдельных элементов схемы.
Изучить инструкции по работе с измерительными приборами, используемыми на данной установке.
Измерить по «нормальной» схеме tg δ и емкость изоляции отрезка кабеля при напряжениях от 1 до 6 кВ. Построить график зависимости tg δ = f (U), оценить напряжение появления частичных разрядов и допустимое рабочее напряжение испытуемого образца кабеля.
Измерить по «нормальной» схеме tg δ и емкость ввода 110 кВ.
Сравнить результаты измерений с нормативными по «Объемам и нормам испытания электрооборудования», сделать анализ.
Контрольные вопросы
1. Какие дефекты в изоляции можно обнаружить с помощью измерения tg δ?
2. Почему при возникновении частичных разрядов в изоляции наблюдается значительный рост tg δ?
3. Выведите формулы (1) из условия равновесия моста переменного тока.
4. Для чего принимается сопротивление резистора R4 = 3184 Ом в мосту переменного тока?
5. Приведите примеры применения «нормальной» и «перевернутой» схемы моста для измерения tg δ изоляции электрооборудования.
Описание установки
Краткая характеристика
Высоковольтная испытательная установка УИДП-10 (в дальнейшем установка) предназначена для проведения измерений диэлектрических потерь высоковольтной изоляции при переменном напряжении промышленной частоты до 10 кВ.
Конструкция установки выполнена в стационарном исполнении.
Критерии и пределы безопасного состояния и режимов работы
- Напряжение питания частоты 50 Гц - 220 В.
- Номинальное напряжение испытательного трансформатора – 10 кВ.
- Мощность испытательного трансформатора – 630 ВА.
- Напряжение первичной обмотки испытательного трансформатора – 100 В.
- Выходное напряжение регулировочного трансформатора – (0 ÷ 250) В.
Порядок подготовки к работе
Принципиальная электрическая схема
Установка состоит из высоковольтного отсека и пульта управления, находящегося снаружи ограждения.
Электрическая схема установки состоит из силовой схемы и схемы управления. Напряжение от сети подаётся через разъемы ШР1 и ШР2 на пульт управления. Включением контактов магнитного пускателя (МП) напряжение подается на регулировочный трансформатор (АТ) и высоковольтный трансформатор (ТР). С трансформатора высокое напряжение подается на объект испытаний и измерительную схему моста Р5026. Измерение высокого напряжения производится по низкой стороне трансформатора вольтметром (КV).
Перед подачей высокого напряжения, нажатием кнопки «Звонок» на ПУ, включается звуковая сигнализация (ЗС). При включении МП загорается световая сигнализация на ограждении установки (ВН) и отключается заземляющий нож (ЗН) с высоковольтного вывода трансформатора (ЗН). При отключении высокого напряжения или открывании двери в высоковольтный отсек заземляющий нож включается автоматически.
Порядок работы
1. Проверить надёжность соединения заземления схемы визуальным осмотром.
2. Проверить работу сигнальных ламп и блокировочных устройств.
3. Проверить положение заземляющего ножа.
4. Собрать необходимую схему испытаний.
5. Подать команду голосом "Подаю напряжение".
6. Включить видимый разрыв ШР2.
7. Кнопкой П (пуск) на пульте управления включить высокое напряжение.
8. Регулятором напряжения (АТ) выставить необходимое испытательное напряжение.
9. Сделать необходимые измерения.
10. Снять испытательное напряжение до нуля.
11. Отключить напряжение кнопкой С (стоп) на пульте управления.
12. Отключить видимый разрыв ШР2.
13. Убедиться во включенном положении заземляющего ножа.
14. Подать команду голосом "Напряжение снято, заземлено".
15. При необходимости повторить действие по пунктам 4 ÷ 14.
16. Измерения на мосту переменного тока производить в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации на прибор.
Запрещается
1. Команду голосом заменять условными жестами, звуковой и световой сигнализацией. Они могут служить как дополнительные мероприятия безопасности.
2. Производить какие–либо пересоединения в схеме, обсуждать результаты испытаний, вступать в разговор до полного окончания цикла испытаний.
Рис. 9. Принципиальная электрическая схема УИДП – 10
Лабораторная работа № 3
ПРОБОЙ ГАЗООБРАЗНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ НА ПЕРЕМЕННОМ НАПРЯЖЕНИИ
Предварительные сведения
Механизм пробоя газообразных диэлектриков
В воздушном промежутке имеется некоторое количество начальных электронов, которые появляются за счет внешнего ионизатора (ультрафиолетового излучения Солнца, космического излучения и т. д.) либо при развале отрицательных ионов. Отрицательные ионы всегда имеются в промежутке электроотрицательного газа и их появление также обусловлено внешним ионизатором.
Основной причиной пробоя газообразного диэлектрика является ударная ионизация, которая возникает под действием электронов, ускоряемых электрическим полем. Для развития разряда в газе необходим хотя бы один свободный электрон. После первого акта ионизации образуются два свободных электрона, затем четыре и т. д. Этот поток постепенно увеличивающихся числа электронов называется лавиной электронов.
В процессе развития лавины в разрядном промежутке образуются также положительные ионы, возникновение которых связано с тем, что электроны лавины помимо ионизации возбуждают молекулы газа, а переход возбужденных молекул в нормальное состояние сопровождается излучением. Воздействие фотонов и положительных ионов на катод, а также фотонная ионизация в объеме газа приводят к появлению электронов, которые называются «вторичными», так как они возникают в результате вторичных процессов, связанных с развитием начальной лавины.
Молекула может не ионизироваться под действием электрона, а перейти в возбужденное состояние. В следующий момент эта возбужденная молекула отдает свою избыточную энергию, испуская фотон. Фотон поглощается какой-либо другой молекулой, которая при этом может ионизироваться. Такая внутренняя фотонная ионизация газа, благодаря большой скорости распространения излучения, приводит к особенно быстрому развитию разряда в канале с повышенной проводимостью газа.
Одновременно с ростом стримера начинается образование встречного лавинного потока положительно заряженных частиц. Положительный стример представляет собой канал газоразрядной плазмы.
Явление пробоя газа зависит от степени однородности электрического поля, в котором осуществляется пробой.
В однородном поле напряженность одинакова во всех точках разрядного промежутка. Поэтому, если ионизация началась, она распространяется от одного электрода до второго и возникновение самостоятельного разряда обязательно означает полный пробой промежутка. В таком поле пробой наступает практически мгновенно при достижении строго определенного напряжения, зависящего от температуры и давления газа. Между электродами возникает искра, которая затем переходит в дугу, если источник напряжения имеет достаточную мощность. Появление искры при заданном расстоянии между электродами используется для определения приложенного напряжения.
В резко неоднородных промежутках, таких, например, как острие-плоскость, острие-острие и т. п., в которых радиус кривизны одного или обоих электродов может быть много меньше межэлектродного расстояния, возникает особая форма разряда – коронный разряд. При коронном разряде ионизация происходит лишь вблизи одного из электродов или вблизи обоих электродов, если они оба имеют малый радиус кривизны. Возникновение коронного разряда не означает полного пробоя промежутка.