Қ.А.Ясауи атындағы халықаралық қазақ-түрік университеті
ИНЖЕНЕРЛІК-ПЕДАГОГИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТІ
“ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ПӘНДЕРІ” КАФЕДРАСЫ
«Жоғары кернеу техникасы» пәніне арналған
ЛЕКЦИЯ ТЕЗИСІ
Кентау 2012 ж.
Лекция тезисі Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі «07» 08. 2004 жылғы №671 бұйрығымен бекітілген Мемлекеттік жалпыға міндетті білім беру стандартына сәйкес мамандықтың типтік оқу жоспары және ҚР БҒМ «11» мамыр 2005 жылғы №289 бұйрығымен бекітілген пәннің типтік оқу бағдарламасы университеттің жұмыс оқу жоспары негізінде дайындалған.
Лекция тезисіті дайындаған: оқытушы К.К. Джусипов
Лекция тезисі «Энергетика және жаратылыстану пәндері» кафедрасының мәжілісінде қаралды
Хаттама №___ «____» ________ 20___ ж.
Кафедра меңгерушісі: техн.ғ.к. доцент. м.а. Б.Н. Қуатбеков.
Факультеттің оқу әдістемелік кеңесінің мәжілісінде қаралды.
Хаттама №___ «____» ________ 20___ ж.
Оқу әдістемелік кеңестің төрайымы: З. Қаниева.
Лекциялар жинағы құрылымы
ЛЕКЦИЯ №1. КІРІСПЕ.
Электр оқшауламаларының негізгі түрлері.
Тақырыбы: Кіріспе. Электр оқшауламаларының негізгі түрлері.
Жоспары:
1. Сыртқы оқшаулама.
2. Ішкі оқшаулама.
1. Сыртқы оқшаулама.
Жоғарғы кернеу техникасы қазіргі таңда заттардың сипаттамалары және олардағы экстремальдық электромагниттік әсерлердің туындайтын
процестер туралы ғылым саласы болып табылады. Мұндағы экстремальдық электромагниттік әсерлер, олар – жоғары кернеулер және жойқын тоқтар. Жоғарғы кернеу техникасы басты бір тарауы жоғары кернеулікті электр жабдықтарының оқшауламалық конструкцияларының қасиеттеріне және сипаттамаларына арналған. Сонымен қатар бұл тарауда аталмыш электр жабдықтарының жұмыс кернеуі, найзағай мен ішкі асқын кернеулер әсер еткенде берік - сенімді жұмыс атқару жағдайы да қарастырылады.
Электрэнергетиканың дамуында электр энергиясын алыс ара қашықтықтарға тасымалдау үшін жоғары кернеуді қолдану кең қолданыс тапқан. Қазіргі таңда жоғары кернеу электр тораптарының тасыдалдау ара қашықтықтары (номиналды кернеуі 35-330кВ) 700 мың шақырымнан асып жығылады, ал кернеу деңгейі 500 және 750кВ электр тораптарының жалпы ұзындығы 30мың шақырымға жетті.
Кейбір жеке жылу электр станцияларының қуаты 3800мВт жетті, ал атом электр станцияларынікі – 6000мВт болады.
Электр қуаттарын осылай шоғырландыруда электр тасымалдау линияларының, бүкіл жабдықтар кешенінің: генераторлардың трансформаторлардың, қосып ажырату аппаратураларының, компенсациялау құрылғыларының т.б. берік жұмыс істеуінің маңызы зор. Осы мәселені шешуді қамтамасыз ету үшін электр жүйелері мен жабдықтарының оқшауламаларының берік жұмысы үлкен орын алады. Себебі оларға үнемі жүріп тұрған және қысқа уақытқа созылатын кернеулердің берілуі өз әсерін тигізеді. Электр қондырғыларының оқшауламасы сыртқы және ішкі болып бөлінеді.
Сыртқы (ауалық) оқшауламаның негізгі ерекшелігі олардың электрлік беріктігінің атмосфера жағдайына байланыстылығында: қысымға, температураға және ауаның ылғалдылығына.
Электр жабдықтарының ішкі оқшауламасының электрлік беріктігі атмосфера жағдайының әсеріне тәуелсіз болады. Бұл оқшауламалардың ерекшелігі тозуы, демек жұмыс процессі кезінде олардың электрлік сипаттамаларының нашарлауы.
Диэлектрлік шығындардың әсерінен оқшаулама қызады. Оқшаулама қалыңдығы үлкен болған кезде, оны салқындатып отыру қиын болған жағдайда қатты қызып оқшауламаның жылулық бүлінуіне (пробойға) әкеліп соғады.
Ауалық (сыртқы) оқшаулама бүлінуінен (тесілуінен) кейін толық бұрынғы қалпына өздігінен қайта келеді. Ол үшін өткізгіштегі кернеуді сөндіру қажет немесе бүлінген (пробой болған ) жердегі от – жалын (дуга) сөнуі керек.
Қатты және күрделі оқшауламалардың бүлінуі (тесілуі ) – бұл бұрынғы қалпына келтірілмейтін құбылыс, сондықтанда ол электр жабдығы жұмысының тоқтауына әкеліп соғады.
Сұйық және ішкі газдың оқшауламалар өздігінен қайта қалпына келе алады, бірақта тесілу олардың сипаттамаларының нашарлауын тудырады. Осының салдарынан ішкі оқшауламалардың жағдайын жұмысы кезінде бақылап отыру қажет болады. Бұл қайта пайда болатын ақаудың өріс алмауын және электр жабдығының авариялық тоқтауын болдырмау үшін қажет.
Электр қондырғыларының оқшауламасы үнемі жұмыс кернеуінің әсерінде болады. Қондырғылар жұмыста пайдалану кезінде кернеудің шамадан тыс жоғарылап кетуі мүмкін – бұл ішкі асқын кернеу болып табылады. Мұндай құбылыс жүйедегі генераторлардың электр қозғаушы күштері әсерінен туындайды, ал себептері – қалыпты жағдайдағы немесе авариялық қосып – ажыратулар. Электр қондырғыларының оқшауламасына ішкі асқын кернеуден басқа найзағайлық асқын кернеулері де әсерін тигізуі мүмкін. Әуе сым тораптары үлкен ара қашықтықты алып жатқандықтан найзағайдың зиянды әсеріне жиі ұшырап отырады. Осы кездерде линия оқшаулатқыштарында өте жоғары кернеулер пайда болады, оған оқшаулатқыш шыдап тұра алмайды. Оқшаулатқыштар гирляндасы бойындағы ауаның тесілуі пайда болады да, жұмыс кернеу көзінің демеуі арқасында от – жалын разряды пайда болады.
Электр жабдықтарының оқшауламаларына келесі талаптар қойылады:
Жұмыс кернеуіне байланысты қажетті уақытта қызмет ету мерзімі;
Ішкі және найзағайлық асқын кернеу әсері кезіндегі электрлік беріктігінің жеткілікті болуы;
Барлық қажетті жұмыс және авариялық жүктемелер кезіндегі механикалық беріктігінің жеткілікті болуы;
Қажетті сенімділігі;
Бағасының төмен болуы;
Кейбір жағдайларда – размерлері мен салмағының минималды болуы;
Оқшауламаның және бүкіл тұтас жабдықтың орындалу технологиясының тиімді болуы;
Жөнделуінің қарапайымдылығы;
Жұмыста пайдалану кезінде қауіпсіз болуы;
Экологиялық қауіпсіздігі.
Электр қондырғыларының оқшауламаларын бүлінуге әкеліп соғатын жоғарыда пайда болатын асқын кернеулерден экономикалық жағынан тиімді шамаларға дейін шектеу үшін келесі қорғаныс аппараттары қолданылады: трубкалық және вентильдік разрядтағыштар; сызықтық емес кернеу шектегіштері.
Әдебиеттер тізімі:
Негізгі:
1. Техника высоких напряжений: Учеб. по направлению 650900 «Электрэнергетика» и специальности «Высоковольт. Электроэнергетика и электотехника» И.М. Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова; под общ. ред. Г.С. Кучинского.-СПб.:Энергоатомиздат. С.-Петерб. отд-ние, 2003.
2. 125 вопросов и ответов по ЭТМ и ТВН: Учеб. пособие В.В. Егоров, А.А. Смирнов; Петерб. гос. ун-т путей сообщ. М-ва путей сообщ. Рос. Федерации (ПГУПС - ЛИИЖТ) СПб.: Петерб. гос. ун-т путей сообщ., 2003
Қосымша:
1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.
2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.
3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.
Бақылау сұрақтары:
1. Ішкі изоляция үшін қолданылатын диэлектрлік материалдарға қойылатын талаптар
2. Ішкі изоляциялар. Негізгі түсініктер және қасиеттері.
3. Ішкі изоляцияның негізгі түрлері.
4. Ауа электрлік беріктігі.
ЛЕКЦИЯ №2 ОҚШАУЛАМАНЫҢ ЭЛЕКТРЛІК ҚҰБЫЛЫСТАРЫ.
Тақырыбы: Оқшаулатқыштардағы электрлік құбылыстары.
Жоспары:
2.1. Оқшаулатқыштардағы тоқтар.
2.2. Диэлектрлік шығындар және шығын бұрышы.
2.3. Атмосфералық ауа ол диэлектрик. Ауаның электрлік беріктігі.
2.1. Электр қондырғысының оқшаулатқышы өзара бір-бірінен оқшауланған бөліктері
Арасында электр тоғының жүруін болдырмау үшін қолданылады.Қалыпты жағдайда
Оқшаулатқыш арқылы үш түрлі тоқ жүріп өтуі мүмкін:
1) айнымалы кернеудің сыйымдылық тоғы.Ол оқшауламаның сыйымдылығына байланысты болады және шамасы жағынан үлкен болуы мүмкін;
2) абсорбциондық тоқтар (әртүрлі баяулатылған поляризация тоқтары).Олар тұрақты және айнымалы кернеулер кезінде пайда болады;
3) тесіп өтуші тоқтар (cквозные токи). Бұл тоқтар шамасы жағынан өте аз болады және де олар тек қана тұрақты кернеу кезінде,қондырғы жұмысқа қосылғаннан кейін көп уақыт өткеннен сон пайда болады.
Молекулалар мен диэлектриктердің кристалдық решеткаларының құрамына кіретін зарядталған бөлшектер заттарда бір-бірімен жеткілікті берік байланысады және ауқымды ара қашықтыққа қозғалып бара алмайды. Ол үшін заттің жағдайы қалыптыға жақын болуы тиіс. Тесіп өтетін тоқтар сыртқы ионизаторлардың әсерінен саны көп емес еркін зарядталған бөлшектердің бар болуынан пайда болады. Осы еркін зарядталған бөлшектер оқшаулама арқылы бір электродтан екіншісіне қозғалуға қабілетті.
2.2. Кез келген оқшаулама оған кернеу берілгенде қызады.Қызудың себебі оқшаулама арқылы тесіп өту тоғының жүруі болып табылады. Сонымен қатар қызуды болдыруға поляризацияның баяулатылған түрлерінің әсері,қатты оқшауламадағы газдық қоспалардың ионизациясы және оқшаулама құрылысының біркелкі болмауы да өз ықпалын тигізеді.
Диэлектрлік шығындар дегеніміз оқшауламаға берілген кернеудің әсерінен пайда болған қыздыру қуатын айтады. Айнымалы кернеу кезіндегі диэлектрлік шығындар тұрақты тоқтағыдан біршама көп болады. Айнымалы кернеу кезіндегі қызуда басты рольді ионизация басталғанға дейін көбіне поляризациондық шығындар ойнайды.
Диэлектрлік шығындарбұрышы дегеніміз оқшауламадағы кернеу мен ондағы тоқтың арасындағы 90* дейін толықтырылатын фазаның ауытқу бұрышын айтады.
Диэлектрлік шығындар бұрышы тек қана синусоидальды кернеу жен тоқтарда қолданылады.
2.3. Электр қондырғылырының сыртқы оқшауламасын жасау үшін неғізгі диэлектрлік “материал”ретінде атмосфералық ауа қолданылады. Оқшауланатын электродтар (тарату құрылғыларының шиналары; электр тасымалдау линияларының сымдары; электр аппараттарының сыртқы тоқ өткізуші бөлшектері) бір-бірінен және жерден анықталған ара қашықтықта орнатылады және белгіленген жағдайда оқшаулатқыштар жәрдемімен бекітіледі. Оқшаулатылған ауа ара қашықтығы кернеудің шамасына және ауаның электрлік беріктігіне байланысты болады.
Атмосфераның қалыпты жағдайларында ауалық кеңістіктің электрлік беріктігі салыстырмалы турде қарастырғанда көп емес және бірқалыпты өрісте электродтардың ара қашықтығы 1 см көп болған жағдайда 30 кв/см аспайды. Осыған байланысты әуе электр тасымалдау линияларының жэне тарату құрылғыларының габариттері ауаның электрлік беріктіне байланысты анықталады және де номиналды кернедің шамасы көбейген сайын олар да тез өсе бастайды.
Ауа кеңістіктері арасында пайда болатын разрядтық кернеуге қосым, температура және ауаның абсалюттық ылғалдылығы әсерін тигізеді. Сондықтанда ауадағы оқшаулатқыш ара қашықтық ауарайының ыңғайсыз жағдайларында жеткілікті электрлік беріктікке ие болатындай етіп таңдалады.
Әдебиеттер тізімі:
Негізгі:
1. Изоляция установок высокого напряжения Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Москва, Энергоатомиздат.
2. Под общей редакцией проф. Д.В. Разевига. Техника высоких напряжений-М.:Энергия, 1976-480с
Қосымша:
1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.
2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.
3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.
Бақылау сұрақтары:
1. Ауа электрлік беріктігі.
2. Диэлектриктің электр беріктілігі.
3. Коронадағы энергия шығыны.
4. Изоляциядағы токтың түрлері.