Politechnika Poznańska Zakład Wysokich Napięć i Materiałów Elektrotechnicznych Laboratorium Techniki Wysokich Napięć
Ćwiczenie nr 5: Temat: Wyładowania ślizgowe na powierzchni dielektryku stałego w powietrzu.
Rok Akad. 2012/2013	1.Wrocławski Jakub 2.Szymański Marek	Wykonanie ćwiczenia: 14.03.2013 r.	Oddanie sprawozdania: 21.03.2013 r.
Wydział Elektryczny
Elektrotechnika Rok II, sem.IV
Grupa E4
Ocena, uwagi:

1.Cel ćwiczenia.

W przeprowadzanym ćwiczeniu zajmujemy się badaniem wytrzymałości powierzchniowej modelu izolatora przepustowego i modelu izolatora wsporczego, a także badaniem wytrzymałości powierzchniowej rzeczywistego izolatora przepustowego oraz rzeczywistego izolatora wsporczego. Ćwiczenie ma za zadanie ocenić wytrzymałość powierzchniową tych elementów przez pomiary napięć, przy których dochodzi do wyładowań ślizgowych, jak i również zaznajomienie ze sposobami zapobiegania tym niekorzystnym zjawiskom.

Napięcie było mierzone po stronie niskiego napięcia transformatora probierczego. Przekładnia zastosowanego transformatora wynosi  = 500.

2. Badanie modeli izolatorów.

A - model izolatora przepustowego B - model izolatora wsporczego

Dla modelu izolatora przepustowego				Dla modelu izolatora wsporczego
Lp	d	UpNN	UpWN	Lp.	d	UpNN	UpWN
	[cm]	[V]	[kV]		[cm]	[V]	[kV]
1.	2	0,39333	19,66667	1.	1	0,3	15
2.	4	0,52667	26,33333	2.	2	0,4	20
3.	6	0,65333	32,66667	3.	3	0,48667	24,33333
4.	8	0,8	40	4.	4	0,60667	30,33333
5.	10	0,91333	45,66667	5.	5	0,73333	36,66667
6.	12	101333	50,66667	6.	6	0,89333	44,66667
7.	14	104	52	7.	7	102	51
8.	16	110667	55,33333	8.	8	115333	57,66667
9.	18	120667	60,33333	9.	9	12	60
10.	20	128667	64,33333	10.	10	126	63
11.	22	134	67	11.	11	127333	63,66667
12.	24	140667	70,33333	12.	12	134	67
13.	26	147333	73,66667	13.	13	139333	69,66667
				14.	14	146	73

d - odległość pomiędzy elektrodami,

U_P - napięcie przeskoku powierzchniowego mierzone po stronie niskiego napięcia,

U_WN - napięcie przeskoku po stronie wysokiego napięcia.

Przykładowe obliczenia.

Obliczenia wykonane dla modelu izolatora przepustowego przy odległości elektrod 14 cm.

=500

2. Badanie rzeczywistych izolatorów.

Izolator przepustowy Izolator wsporczy

Dla rzeczywistego izolatora przepustowego				Dla rzeczywistego izolatora wsporczego
Lp.	UPNN	UPWN	UWNśr		Lp	UpNN	UpWN	UWNśr
	[V]	[kV]	[kV]			[V]	[kV]	[kV]
1	90	45	45		1.	0,102	51	50,33333
2.	90	45			2.	0,1	50
3.	90	45			3.	0,1	50

3. Wnioski:

Wyładowania powierzchniowe rozwijają się w takich układach, w których występuje szeregowe uwarstwienie powietrza lub dielektryka płynnego z dielektrykiem stałym. Mają one duże znaczenie w takich układach izolacyjnych, jak : kondensatory, izolatory przepustowe, głowice kablowe. Wpływ na to zjawisko mają pojemności powierzchniowa oraz skrośna. Pojemność powierzchniowa to pojemność elektryczna powietrza między elektrodami. Natomiast pojemność skrośna to pojemność w dielektryku. Jest ona duża w stosunku do pojemności powierzchniowej.

Wytrzymałość powierzchniowa badanego modelu rośnie wraz z odległością, ale dla większych odległości wartość napięcie przeskoku zwiększa się wolniej w zależności od odległości. Zjawisko to można wytłumaczyć tym, że dla stosunkowo małych odległości istotny wpływ na rozwój wyładowań ślizgowych mają zarówno pojemności skrośne jak i powierzchniowe. Dla dużych odległości wpływ pojemności skrośnych maleje i pozostają tylko pojemności powierzchniowe. Pojemność wypadkowa nie zmienia się i wystarczy to samo napięcie aby przeskok miał miejsce.

Izolatory wsporcze służą do podtrzymywania elementów przewodzących pod napięciem. Są one pełne w środku. W celu wydłużenia drogi (zwiększenia odległości po powierzchni) stosujemy w izolatorach charakterystyczny "grzybek" u góry. Jednakże trzeba pamiętać, że nadmierne wydłużenie drogi może spowodować przebicie wskroś, czyli wewnątrz izolatora, a nie po jego powierzchni. Dla izolatora wsporczego przeskoki występują głównie z góry.

Izolatory przepustowe służą do odizolowania elementów pod napięciem od innych elementów urządzenia (np. od obudowy). Przez trzpień umieszczony wewnątrz izolatora przepustowego uzyskujemy połączenie elementów wewnętrznych z zewnętrznymi. W celu uzyskania izolatora przepustowego umieszczamy wewnątrz długi trzpień. Teraz przeskoki mogą być częstsze z dołu, ale w praktyce dolna część izolatora jest zanurzona w oleju i jej wytrzymałość jest większa. Po dokonaniu pomiarów okazuje się, że wytrzymałość takiego izolatora jest mniejsza niż wsporczego. Przeskoki występują tylko po powierzchni górnej. Przy zwiększaniu napięcia początkowo występuje efekt świecenia, następnie obserwuje się powstawanie iskier ślizgowych. Po przekroczeniu napięcia przeskoku następuje wyładowanie ślizgowe.

Przy badaniu rzeczywistego izolatora przepustowego zaobserwowaliśmy, że iskra przeskakuje w bezpośrednim pobliżu powierzchni izolatora, natomiast przy badaniu rzeczywistego izolatora wsporczego obserwowany przeskok iskry odbywał się po drodze zgodnej z rozkładem pola elektrycznego między elektrodami, ale w powietrzu.