Ćwiczenie 8 – Badanie wysokonapięciowych układów izolacyjnych napięciem piorunowym

Załącznik - protokół badań

1.

Przygotowanie stanowiska do wysokonapięciowych prób probierczych

1.1. Parametry generatora napięć piorunowych

−

największa wartość szczytowa wytwarzanego udaru

300 kV

max

,

−

największe obciążenie pojemnościowe

600 pF,

−

napięcie ładowania

< 75 kV=,

−

zalecana częstość wytwarzania udarów

< 2 udary/min,

−

energia generatora

1,7 kJ.

1.2. Pomiar pojemności badanego obiektu

Badany obiekt stanowi układ izolatora wsporczego. Należy pomierzyć pojemność izolatora przy pomocy

mostka

C = .................. pF.

Pojemność badanego obiektu powinna być mniejsza od 600 pF.

2. Wykonanie prób probierczych izolatora wsporczego

a)

odczytać wartość napięcia probierczego piorunowego (U

0

) dla danego izolatora z polskiej normy

PN-EN 60071-1:2008 (napięcie to odnosi się do warunków normalnych) – punkt 2.1,

b)

obliczyć napięcie probiercze w danych warunkach atmosferycznych jakie panują w laboratorium:
U

pr

= U

0

⋅

K

t

= U

0

⋅

δ

m

⋅

(k

w

)

w

– punkt 2.2,

c)

ustawić obliczoną wartość napięcia na wyjściu generatora udarowego za pomocą iskiernika kulo-
wego. Dla iskiernika kulowego wartości napięć przeskoku odnoszą się do warunków normalnych. W
związku z tym należy:

−

z wykresu (rys. 9) odczytać współczynnik k, gdzie k = f

(

δ

)

..

..........

C]

[

t

+

273

[hPa]

b

0,289

=

o

=

δ

, (1000 hPa = 750 mmHg).

k = .................

−

obliczyć napięcie przeskoku dla iskiernika dla warunków normalnych

k

U

U

pr

pn

=

= ..................,

gdzie U

pr

napięcie probiercze dla izolatora obliczone w punkcie 2.2,

−

z wykresu (rys. 10), dla obliczonej powyżej wartości U

pn

, odczytujemy odległość a którą należy

ustawić między kulami iskiernika

.

a = .................. mm

2.1.

Określenie wartości napięcia probierczego dla warunków normalnych

Napięcie probiercze dla danego izolatora odczytujemy z normy PN-EN 60071-1:2008. Np. dla izolatora

o napięciu znamionowym U

n

= 10 kV piorunowe napięcie probiercze wynosi U

0

= 60 kV.

U

n

= ................. kV, U

0

= .................. kV.

2.2. Obliczenie napięcia probierczego dla danych warunków atmosferycznych

Zgodnie z PN-92/E-04060 napięcie probiercze w danych warunkach atmosferycznych wynosi

U

pr

= U

0

⋅

K

t

,

gdzie: U

0

- napięcie probiercze izolatora dla warunków normalnych,

K

t

=

δ

m

⋅

(k

w

)

w

- współczynnik poprawkowy.

Procedura obliczania współczynnika poprawkowego K

t

a) określenie warunków atmosferycznych

t = ............

°

C,

b = ............ hPa,

ϕ

= ............. %,

b) obliczenie względnej gęstości powietrza

δ

i wilgotności bezwzględnej h. Wilgotność względną

ϕ

[%] należy odczytać z psychrometru

..

..........

C]

[

t

+

273

[hPa]

b

0,289

=

o

=

δ

, h

n

= .......... g/m

3

,

=

⋅

=

n

h

100

h

ϕ

............ g/m

3

,

gdzie: h

n

- wilgotność bezwzględna w stanie nasycenia odczytana z tabeli 2 w ćwiczeniu 2,

c) obliczenie współczynnika k

w

..

..........

h

=

δ

g/m

3

,

k

w

= 1 + 0,01

⋅

(h/

δ

– 11) = ................,

d) obliczenie współczynnika g

w

B

k

l

500

U

=

g

⋅

⋅

⋅

δ

= ...............,

gdzie: U

B

= 1,1

⋅

U

0

[kV] = ............ kV, l = ............ m - minimalna droga przeskoku [m] (pomie-

rzyć najmniejszą odległość między elektrodami izolatora),

e) odczytanie z wykresu m = f

(g) i w = f

(g) (PN-92/E-04060) wykładników potęg m i w lub oblicze-

nie z poniższych wzorów aproksymacyjnych:

m = w = 2,53g

3

– 2,76g

2

+ 1,55g – 0,21

dla g = 0,2

÷

1,

m = w = 1

dla g = 1

÷

1,2,

m = 1, w = – 2,53g

3

+ 13,94g

2

– 26,14g + 16,77

dla g = 1,2

÷

2,

m = 1, w = 0

dla g = 2

÷

3.

m = ............,

w = .............,

f) obliczenie napięcia probierczego izolatora wsporczego w danych warunkach atmosferycznych

K

t

=

δ

m

⋅

(k

w

)

w

= ..............., U

pr

= U

0

⋅

K

t

= .............. kV.

2.3. Próba napięciowa piorunowa izolatora wsporczego

Przy przeprowadzaniu pomiarów z wykorzystaniem generatora udarów napięciowych piorunowych nale-

ż

y bezwzględnie przestrzegać zaleceń BHP. Wejście do pola probierczego musi być połączone

z uziemieniem kondensatora do kształtowania czoła udaru i kondensatorów głównych. Podczas przebywania
w polu probierczym biegun wysokiego napięcia (kondensatory główne) musi być uziemiony przy pomocy
drążka uziemiającego.

a)

do wyjścia generatora przyłączamy iskiernik pomiarowy I

p

. Za pomocą liniału umieszczonego na

jednej z elektrod iskiernika pomiarowego ustawiamy odczytaną (rys. 10) odległość w „mm”,

b)

stopniowo podnosimy napięcie na generatorze aż do zadziałania generatora. Odległość między ku-
lami iskierników generatora dobieramy tak (przyciski sterujące rozstawem iskierników znajdują się
na pulpicie), aby z jednej serii udarów połowa wywołała przeskok na iskierniku pomiarowym. Jest
to 50%-owe napięcie przeskoku. W takim przypadku iskiernik pomiarowy wskazuje wartość
szczytową napięcia probierczego piorunowego, którą należy przyłożyć do badanego izolatora w da-
nych warunkach pomiaru,

c)

wyłączamy generator i uziemiamy kondensatory generatora,

d)

do wyjścia generatora przyłączamy badany izolator (C

0

).

Próbę napięciową przeprowadzamy przez doprowadzenie serii 15 udarów o biegunowości dodatniej.
Wynik próby probierczej napięciem udarowym piorunowym należy uznać za dodatni, jeżeli wystąpią nie

więcej niż dwa wyładowania zupełne w regenerującej się części izolacji (przeskoki w powietrzu) i brak bę-
dzie oznak uszkodzenia izolacji stałej.

Tab. 1. Wynik próby napięciowej izolatora. t = .......

°

C, b = ........ hPa,

ϕ

= ...... %

Badany obiekt

U

0

K

t

U

pr

Wynik próby napięciowej

Izolator wsporczy U

n

=10 kV

2.4. Próba wytrzymałości elektrycznej piorunowej izolatora wsporczego

Kolejność czynności przy wykonywaniu pomiarów:

a)

do wyjścia generatora przyłączamy badany izolator,

b)

stopniowo podnosimy napięcie na generatorze aż do wystąpienia przeskoku na iskiernikach gene-
ratora. Odległość między kulami iskierników generatora dobieramy tak (przyciski sterujące roz-
stawem iskierników znajdują się na pulpicie), aby z jednej serii udarów (co najmniej 10) połowa
wywołała przeskok na izolatorze. Jest to 50% -owe napięcie przeskoku,

c)

wyłączamy generator,

d)

w celu dokonania pomiaru tego napięcia przyłączamy iskiernik kulowy pomiarowy (po uprzednim
odłączeniu izolatora),

e)

stopniowo podnosimy napięcie aż do zadziałania generatora,

f)

regulujemy odległość między kulami iskiernika pomiarowego aż do uzyskania 50%-ego napięcia
przeskoku,

g)

wyłączamy generator i odczytujemy odległość a między kulami iskiernika pomiarowego.

a = ............... mm

Dla zmierzonej odległości a odczytujemy z wykresu (rys. 10) wartość udarowego napięcia przeskoku –

jest to wartość U

pn

. Obliczamy U

p

w danych warunkach atmosferycznych

U

pn

= .............. kV, U

p

= U

pn

⋅

k = ......... kV

.

Wartość udarowego napięcia przeskoku dla izolatora odniesiona do normalnych warunków atmosferycz-

nych wynosi

U

p0

= U

p

/K

t

= .......... kV

,

gdzie K

t

- współczynnik poprawkowy obliczony w punkcie 2.2.

3.

Wnioski

Wnioski powinny zawierać uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia oraz własne spostrzeżenia związane

z otrzymanymi wynikami badań.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1.

Cel ćwiczenia

2.

Wyniki pomiarów i obliczeń (tabele)

3.

Obliczenie współczynnika K

t

4.

Opracowanie wyników pomiarów

5.

Wnioski (obszerne)

6.

Załącznik – protokół badań (ten dokument)

podpisany przez prowadzącego zajęcia.

Zespół

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Data ...........................

Podpis prowadzącego .......................