МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
“ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”
Кафедра «Электрические станции»
Конспект лекций по курсу «Техника высоких напряжений»
направление подготовки 6.050701 «Электротехника и электротехнологии»
(для студентов специальности «Электрические станции», «Электрические сети и системы», «Электротехнические системы электропотребления»)
Рассмотрено на заседании
кафедры ЭС
протокол № 4 от 11.11.2013
Утверждено на учебно-
издательском совете ДонНТУ
протокол № ____ от ______ 2013
Донецк - 2013
Техніка і електрофізика високих напруг / Курс лекцій по ТЕВН для студентів-бакалаврів, що навчаються за напрямком підготовки 6.050701 «Електротехніка та електротехнології».
У короткій формі відповідно до програми по ТЕВН викладені основи електричних розрядів в газоподібних, рідких, твердих і комбінованих діелектриках, конструкції зовнішньої ізоляції ліній електропередач і підстанцій, ізоляція електрообладнання високої напруги (силових трансформаторів, високовольтних конденсаторів, кабелів, електричних машин, комутаційних апаратів), високовольтні випробувальні установки, випробування і виміри, внутрішні і грозові перенапруження в електричних системах, заходи і засоби захисту від них.
Курс лекцій призначений для студентів електроенергетичних спеціальностей за напрямком «Електротехніка та електротехнології», може бути корисний інженерно-технічним працівникам заводів, енергосистем і проектних інститутів.
ВСТУП
Техніка і електрофізика високих напруг (ТЕВН) виникла у зв'язку з необхідністю електропередачі великих електричних потужностей на далекі відстані. У 1880 році професор Петербурзького лісового інституту Д. А. Лачинов розробив і виклав теорію передачі електроенергії на великі відстані - підвищення напруги і зменшення струму у міру збільшення дальності і передаваної потужності.
Відповідно до запитів енергетики розвивалася техніка високої напруги. Було потрібно створення промислових високовольтних установок змінного, постійного і імпульсного напруги, а також установок для проведення досліджень і випробувань ізоляції при дії різних видів високої напруги. Підвищення рівня напруги вимагало вивчення фізичних явищ, механізмів дії електромагнітних полів високої напруги на ізоляцію в різних умовах експлуатації.
Нині номінальна напруга ЛЭП досягає
1 150 000 В, а передавана потужність по одному ланцюгу такої лінії складає 6 ГВт. Надзвичайно великого значення при цьому набувають питання створення і експлуатації комплексу електрообладнання, необхідного для генерування, передачі, перетворення і розподілу електричної енергії, : генераторів, трансформаторів, повітряних і кабельних ліній, конденсаторів та ін. апаратів.
Висока напруга широко використовується в електротехнологіях: забарвлення, електрофільтри, очищення води, електрогідравлічні і електроімпульсні технології - буріння, дроблення, різання гірських порід та ін.; у еоектрофізичних установках - керований термоядерний синтез, прискорювачі, лазери та ін.
Курс лекцій складається з 4-х великих розділів:
1. Розряди в діелектриках.
2. Високовольтна ізоляція.
3. Високовольтне обладнання і виміри.
4. Перенапруги і захист від них.
Оскільки основною причиною виходу з ладу високовольтного обладнання є відмови ізоляції, то найбільші зусилля прямують на збереження її в цілісності. І тут особливу роль грає знання закономірностей зародження і розвитку розрядів в діелектриках (у ізоляції).
У високовольтному обладнанні використовуються газоподібні
рідкі, тверді ізоляційні матеріали і їх комбінації.
Ізоляція розділяється на зовнішню (повітря і усе, що знаходиться в повітрі) і внутрішню (ця ізоляція відокремлена від довкілля корпусами і може бути газоподібною, рідкою, твердою, комбінованою).