POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI Zakład Wysokich Napięć i Materiałów Elektrotechnicznych
Ćwiczenie nr 6 Temat: Pomiar współczynnika strat wysokonapięciowego układu izolacyjnego
Rok akademicki: 2007/2008 Wydział Elektryczny   Studia dzienne magisterskie   Specjalność: UEIPP-3	Wykonawcy: 1. Książkiewicz Dariusz 2. Rajewicz Krzysztof   3. Walasiak Paweł	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				05.03.2008	12.03.2008
				Ocena:
Uwagi:

1. Wstęp

Celem ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika strat tgδ. Dokonaliśmy tego za pomocą mostka Scheringa:

Pomiar współczynnika strat ma na celu ocenę stanu izolacji oraz sprawdzenie czy własności dielektryków nie ulegają pogorszeniu.

2. Wyniki pomiarów i obliczeń

Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń

	U	R3	C4	Cx	tgδ	P
		kV	Ω	μF	pF	-	μW
	LYekyN	2	121,2	0,8005	362,4	0,08005	0,036439
		4	121,1	0,8008	362,7	0,08008	0,145930
		6	120,3	0,8518	365,1	0,08518	0,351577
		8	120	0,8987	366,0	0,08987	0,661087
	YHAKX	5	76,6	0	573,4	0	0
		7,5	76,6	0,001	573,4	0,0001	0,001013
		10	76,6	0,002	573,4	0,0002	0,003601
		12,5	76,6	0,005	573,4	0,0005	0,014067
		15	76,6	0,009	573,4	0,0009	0,036462
		17,5	76,5	0,015	574,2	0,0015	0,082823
	YHAKXS	6	59,2	0,002	742,0	0,0002	0,001677
		8	59,2	0,003	742,0	0,0003	0,004473
		10	59,2	0,004	742,0	0,0004	0,009319
		12	59,2	0,005	742,0	0,0005	0,016775
		14	59,2	0,009	742,0	0,0009	0,041098
		16	59,1	0,013	743,2	0,0013	0,077668

Użyte wzory

Przewód LYekyN 7,5kV o długości 2m (przewód z izolacją z polichlorku winylu)

U	R3	C4	Cx	tgδ	P
kV	Ω	μF	pF	-	μW
2	121,2	0,8005	362,4	0,08005	0,036439
4	121,1	0,8008	362,7	0,08008	0,145930
6	120,3	0,8518	365,1	0,08518	0,351577
8	120	0,8987	366,0	0,08987	0,661087

Przykładowe obliczenia

Rachunek jednostek:

- C₄ w μF, ale wynik piszemy bez jednostki

Dla potrzeb wzoru na moc bierzemy
,gdzie C₄ wyrażone jest w faradach [F]

Rachunek jednostek:

Wykres moc strat dielektrycznych

Kabel YHAKX 15kV o długości 1,9m (kabel z izolacją polietylenową)

U	R3	C4	Cx	tgδ	P
kV	Ω	μF	pF	-	μW
5	76,6	0	573,4	0	0
7,5	76,6	0,001	573,4	0,0001	0,001013
10	76,6	0,002	573,4	0,0002	0,003601
12,5	76,6	0,005	573,4	0,0005	0,014067
15	76,6	0,009	573,4	0,0009	0,036462
17,5	76,5	0,015	574,2	0,0015	0,082823

Przykładowe obliczenia

Rachunek jednostek:

- C₄ w μF, ale wynik piszemy bez jednostki

Dla potrzeb wzoru na moc bierzemy
,gdzie C₄ wyrażone jest w faradach [F]

Rachunek jednostek:

Wykres moc strat dielektrycznych

Kabel YHAKXS 15kV o długości 2,3m (kabel z izolacją z polietylenu sieciowanego)

U	R3	C4	Cx	tgδ	P
kV	Ω	μF	pF	-	μW
6	59,2	0,002	742,0	0,0002	0,001677
8	59,2	0,003	742,0	0,0003	0,004473
10	59,2	0,004	742,0	0,0004	0,009319
12	59,2	0,005	742,0	0,0005	0,016775
14	59,2	0,009	742,0	0,0009	0,041098
16	59,1	0,013	743,2	0,0013	0,077668

Przykładowe obliczenia

Rachunek jednostek:

- C₄ w μF, ale wynik piszemy bez jednostki

Dla potrzeb wzoru na moc bierzemy
,gdzie C₄ wyrażone jest w faradach [F]

Rachunek jednostek:

Wykres moc strat dielektrycznych

3. Wnioski

Z powyższych wykresów widać wyraźnie, że współczynnik strat tgδ jest proporcjonalny do przyłożonego napięcia (im większe napięcie tym większy współczynnik strat tgδ). Im bliżej napięcie przyłożone jest napięciu znamionowemu kabla tym szybciej wzrasta współczynnik stratności.

Ponadto współczynnik stratności zależy od częstotliwości przyłożonego napięcia a także temperatury dielektryka.

Największy współczynnik strat (czyli także największą moc strat dielektrycznych P) posiada przewód LYekyN.

Mniejszy współczynnik strat posiada kabel YHAKX (np. dla napięcia 10kV tgδ = 0,0002 podczas gdy dla kabla YHAKXS już dla napięcia 8kV współczynnik strat tgδ=0,0003). Mimo, że kabel z izolacją polietylenową ma mniejszy współczynnik strat aktualnie w kablach elektroenergetycznych średniego napięcia stosuje się kable z izolacją z polietylenu sieciowanego (np. YHAKXS), gdyż posiadają one lepsze własności termiczne niż kabel z izolacja polietylenową (wyższa temperatura dopuszczalna długotrwała oraz przy zwarciach, wyższa temperatura mięknięcia).

Z punktu widzenia bezpieczeństwa ważna jest nie tylko wielkość współczynnika strat, ale fakt czy nie występuje wzrost współczynnika strat w dłuższym czasie (w ćwiczeniu nie było to badane).

Moc strat dielektrycznych P jest proporcjonalna do współczynnika strat tgδ, (wraz ze wzrostem tgδ (czyli także ze wzrostem napięcia)) moc strat dielektrycznych P rośnie.

Podczas przeprowadzania pomiarów nie zawsze dało się zrównoważyć mostek idealnie. Po części mogło to wynikać z wadliwych pokręteł do ustawiania rezystancji R₃ oraz pojemności C₄

6

---