Politechnika Wrocławska

Instytut

Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii

Skład grupy:
Kamil Ignatowski - autor

Wydział: Elektryczny

Rok: II

Grupa: 2 / środa 13:15

Rok akademicki: 2014/2015

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Data ćwiczenia: 29.04.2015

Nr ćwiczenia : 7

POMIAR STRAT DIELEKTRYCZNYCH I WYŁADOWAŃ

NIEZUPEŁNYCH

Ocena:

Podpis:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie C_x i współczynnika stratności tgδ odcinka kabla w funkcji wartości przyłożonego napięcia U za pomocą mostka Scheringa. Wyznaczenie współczynnika skalowania „K” układu pomiarowego wyładowań niezupełnych, określenie początkowego napięcia jonizacji w izolacji kabla oraz zależność maksymalnego ładunku pozornego w funkcji napięcia, stosując układ pomiarowy z miernikiem wyładowań niezupełnych.

Schemat układów pomiarowych:

a)Schemat układu probierczego.

b)Układ pomiarowy z mostkiem Scheringa.

c)Układ pomiarowy z miernikiem wyładowań niezupełnych.

Spis przyrządów:

Transformator probierczy 220/30kV I7-IVa-2076
Kondensator 500pF tgδ<10^-3
Mostek Scheringa I-7-IVa-1659
Miernik wyładowań niezupełnych

Warunki atmosferyczne:

T=24C, p= 1010hPa , w=59% (13g/m³)

Wyniki pomiarów i obliczeń.

Tab.1 Dobór parametrów mostka Scheringa

Długość odcinka kabla l=2m, jednostkowa pojemność C_j=0,6 nF

C_x	R₄	R₃	C_n	U₂	η_tr	U₁	f	I_obc	I_dop	Uwagi
nF	Ω	Ω	pF	kV	-	V	Hz	mA	mA
0,6		191,0	500	11,0	136	81,0	50	2,07	70,0

Obliczenia dla tabeli 1:

I_obc = U₂ωC_X = 11000*314*0,6*10^-9 2,07 mA

η_tr= = 136

U₁= = 81,0 V

Tab. 2 Wyznaczenie zależności C_x=f(U₂) i tgδ =f(U₂).

Lp.	U₁	U₂	R₃	C₄	tgδ	C_x	P	uwagi
Lp.	V	kV	Ω	μF	-	pF	W/km	uwagi
1	48	6,5	193,9	0,059	0,0036	821,3	19,61	U_j=8,8kV Na podstawie tgδ =f(U₂)
2	52	7,1	193,8	0,060	0,0037	821,7	24,06
3	56	7,6	193,6	0,063	0,0039	822,6	29,09
4	60	8,2	193,5	0,064	0,0039	823,0	33,88
5	64	8,7	193,1	0,075	0,0045	824,7	44,10
6	68	9,2	192,6	0,108	0,0065	826,8	71,41
7	75	10,2	192,0	0,140	0,0084	829,4	113,80
8	81	11,0	191,0	0,179	0,0107	833,8	169,48

Obliczenia dla tab. 2:

U₂=

tgδ = ω*R₃*C₄= 0,0036

Cx = C_N = 500*10^-12* = 0,821 pF

P = 2 =
= 19,61 W/km

Charakterystyki dla tabeli 2.

Tab. 3 Skalowanie miernika wyładowań niezupełnych.

C₀	U₀	Q₀	α	Wzmoc	U₁₀₀	ΔU_we	K
pF	V	pC	dz	dB	mV	mV	pC/mV
100	10	1000	62	60	10,0	6,2	161,3

Tab.4 wyznaczanie zależności Q_p=f(U₂).

Lp.	U₁	U₂	α	Wzm	U₁₀₀	U_we	K	Q_p	Uwagi
Lp.	V	kV	dz	dB	mV	mV	pC/mV	pC	Uwagi
1	48	6,5	60	80	0,316	0,19	16,13	3,06	U_j=6,5kV na podstawie Q_p=f(U₂)
2	52	7,1	48	70	3,16	1,52	51,0	77,52
3	56	7,6	56	70	3,16	1,77	51,0	90,27
4	60	8,2	28	60	10,0	2,80	161,3	451,64
5	64	8,7	28	60	10,0	2,80	161,3	451,64
6	68	9,2	32	60	10,0	3,20	161,3	516,16
7	75	10,2	40	60	10,0	4,00	161,3	645,20
8	81	11,0	50	60	10,0	5,00	161,3	806,50

Obliczenia dla tabeli 3 i 4:

U₂=

ΔU_we= U₁₀₀ =0,316* =0,19 mV

Q_p = U_we * K = 0,19 * 16,13 = 3,06 pC

Charakterystyka dla tabeli 4.

Wnioski.

Analizując wyniki pomiarów i obliczeń, można zauważyć iż ze wzrostem napięcia wzrosła także pojemność kondensatora C_x oraz współczynnik strat dielektrycznych tgδ ( dwukrotny wzrost napięcia spowodował potrójny wzrost tgδ lecz pojemność wzrosła o ok. 12pF). Zwiększając napięcie probiercze zwiększają się także straty mocy w przewodzie elektroenergetycznym. Są one zależne od kwadratu napięcia (U₂) , częstotliwości f, współczynnika strat dielektrycznych, oraz pojemności kondensatora C_x,owe straty rosną wykładniczo. Badany fragment przewodu elektroenergetycznego nie będzie nadawał się do pracy, ponieważ jego straty są zbyt duże.

Napięcie jonizacji wyznaczone z zależności współczynnika strat dielektrycznych oraz wysokiego napięcia, wyniosło 8,8kV. Napięcie znamionowe przewodu wynosi 11,0 kV i tym samym przewód nie mógłby pracować jako element linii napowietrznej.

Zwiększając napięcie probiercze zwiększają się także straty mocy w przewodzie elektroenergetycznym. Są one zależne od kwadratu napięcia (U₂) , częstotliwości f, współczynnika strat dielektrycznych, oraz pojemności kondensatora C_x,owe straty rosną wykładniczo.