Пример расчета:

Рисунок 2 - Кривые относительного падения напряжения на элементах гирлянды

Определение в кВ потенциала на шапке каждого изолятора гирлянды

где – потенциал на шапке изолятора,

– напряжение, приложенное к гирлянде.

Исправная гирлянда без кольца, при =44,55 кВ,

Проверим правильность результатов экспериментов:

Исправная гирлянда:

Гирлянда с дефектом на 3 изоляторе:

Гирлянда с выравнивающим кольцом:

Вывод: в ходе данной лабораторной работы было изучено распределение напряжения по элементам гирлянды подвесных изоляторов. По полученным данным был построен график для каждого из трех опытов. Сравнивая графики зависимостей первого и третьего опыта можно сделать вывод о том, что экранное кольцо оказывает значительное воздействие на распределение напряжения по гирлянде изоляторов, т.е. напряжение выравнивается.

Сумма относительной величины напряжения на элементе гирлянды во всех трех опытах оказалась меньше 100%. Неправильность полученных результатов объясняется человеческим фактором при фиксации показаний вольтметра.

Во всех трех опытах наблюдается превышение пробивного напряжения над пятым изолятором, значит можно сделать вывод о том, что шестой изолятор загрязнен, или же имеет дефект.

Контрольные вопросы:

1. Какие факторы влияют на неравномерное распределение напряжения по длине гирлянды?

Длина гирлянды, количество изоляторов, материал изоляторов, степень загрязнения и увлажнения, собственная ёмкость изоляторов, форма юбки, диаметр тарелки.

2. Какие недостатки следуют из неравномерного распределения напряжения по длине гирлянды?

Электрическое напряжение, которое приложено к изоляционной гирлянде, распределяется крайне неравномерно, и на различные диэлектрические изоляторы ложатся разные уровни напряжений. Это явление понижает электрическое напряжение начала короны и рабочее напряжение перекрытия самих гирлянд. Наибольшее падение напряжения приходится на ближайшие к проводам изоляторы и в некоторых случаях оно может достигать значений, недопустимых для нормальной эксплуатации. Высокие напряженности поля на изоляторах вблизи провода могут приводить к коронированию, вызывающему старение изоляционного тела изолятора, окислительные процессы на металлической арматуре и радиопомехи.

3. Какие существуют методы регулирования распределения напряжения по длине гирлянды?

Имеется несколько путей улучшения распределения напряжения по элементам гирлянды:

а) применяют изоляторы большой собственной емкости, например, стеклянные;

б) используют изоляторы, покрытые полупроводящей глазурью, что увеличивает активную составляющую продольного тока гирлянды и снижает влияние поперечных емкостных токов;

в) применяют защитную арматуру в виде экранных колец, рогов, восьмерок, которые монтируют на обоих или только на линейном конце гирлянды;

г) расщепление фазы линии;

д) расщепление гирлянды изоляторов;

е) изменение расстояния от нижнего изолятора до верхних составляющих расщепленного провода.

4. Почему увеличение собственной емкости изоляторов выравнивает распределение напряжения по длине гирлянды?

Степень неравномерности распределения напряжения ∆U_i по элементам гирлянды зависит главным образом от отношения С1/С. Чем меньше это отношение, тем, равномерней будут нагружены изоляторы, т.е. ослабляется влияние поперечных емкостных токов гирлянды на ее продольный емкостный ток по цепочке изоляторов. Отношение С2/С оказывает значительно меньшее влияние на распределение напряжения по элементам из-за меньшего значения С2 по сравнению с С1; но в длинных гирляндах влияние С2 проявляется более отчетливо, и величина ∆U_i на элементах гирлянды, ближайших к траверсе, увеличивается. Чем больше емкость С изолятора гирлянды, тем равномернее распределение напряжения по ее элементам.

5. Каким образом можно уменьшить падение напряжения на первом изоляторе?

Можно применить изоляторы большой собственной емкости, например, стеклянные; использовать изоляторы, покрытые полупроводящей глазурью, что увеличивает активную составляющую продольного тока гирлянды и снижает влияние поперечных емкостных токов, применить защитную арматуру в виде экранных колец, рогов, восьмерок, которые монтируют на обоих или только на линейном конце гирлянды (как и было проделано в лабораторной работе, что привело к снижению напряжения на первом изоляторе до среднего значения).

6. Какие методы применяются для контроля состояния изоляторов в гирлянде?

Для контроля состояния гирлянд изоляторов могут быть использованы различные методы:

1. Распределение падения напряжения по элементам гирлянды.

2. Высокочастотная дефектоскопия.

3. Электроакустический метод..

4. Визуальный метод

5. При помощи тепловизора

7. Достоинства и недостатки шарового разрядника при исследовании напряжения по длине гирлянды.

Достоинства: универсальное измерительное устройство, которым можно измерять амплитудные значения постоянного, переменного, высокочастотного и импульсного напряжений. Так как применяются шары для измерения напряжения, то установлено, что для соблюдения точности измерений в пределах ±3% максимально допустимое значение отношения S/D (D – диаметр шара) при измерениях не должно превышать 0,5. В этом случае неоднородность поля невелика и в первом приближении его можно считать квазиоднородным (К_н ≈ 1), т.е. измерения с помощью шарового разрядника дают небольшие погрешности по сравнению с другими. Для уменьшения погрешности измерения необходимо, чтобы поверхность шаров была сферической (±2 %), гладкой, полированной, чистой и сухой. Несоблюдение этих условий приводит к искажению результатов измерения.

Недостатки: Измерение следует производить 4-5 раз и за измеренную величину принимать среднее арифметическое значение, т.к. имеет место статистический разброс пробивных напряжений. У применяемого шарового разрядника нельзя изменять расстояние между шарами под напряжением и, следовательно, измерять распределение напряжения в абсолютных единицах.