POLITECHNIKA CZSTOCHOWSKA Wyznaczanie charakterystyki Laboratorium miernictwa udarowej wysokonapięciowego 1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się za sposobem wykonywania prób napięciowych izolacji napięciem udarowym. 2. Wiadomości podstawowe. Wytrzymałość udarowa powietrza uzależniona jest od czasu rozwoju wyładowania oraz od tzw. opóznienia przypadkowego. Z tego powodu wytrzymałość udarowa powietrza jest zwykle większa od wytrzymałości statycznej. Losowy charakter zjawiska powoduje trudności w jednoznacznym określeniu granicy wytrzymałości udarowej, ponieważ wytrzymałość ta zalety od przypadkowego pojawiania się elektronu inicjującego lawinę. W celu umożliwienia jednoznacznego porównania wytrzymałości powietrznych układów izolacyjnych wprowadza się pojęcie tzw. 50% napięcia przeskoku. Pojęcie to oznacza taką wartość szczytową napięcia udarowego, przy którym prawdopodobieństwo przeskoku wynosi 50% (np. w serii 10 udarów 5 zakończyło się przeskokiem). W niektórych układach izolacyjnych np. napowietrznych izolatorach liniowych potrzebna jest znajomość współczynnika udaru. Współczynnik udaru kud definiuje się jako stosunek 50% napięcia przeskoku do statycznego napięcia przeskoku. Up50% ( ) kud Up ( ) Jako statyczne napięcie przeskoku przyjmuje się często wartość skuteczną 2 napięcia przemiennego 50 Hz pomnożoną przez . Up50% ( ) kud 2 Up50Hz ( ) Wartość współczynnika ku zależy głównie od rozkładu pola i drogi przeskoku . Za1eżnosci czasowo-napięciowe wytrzymałości udarowej badanego układu izolacyjnego ilustruje charakterystyka udarowa. Jest to zależność wartości szczytowej udaru od czasu do ucięcia udaru (do przeskoku). Sposób konstrukcji charakterystyki udarowej przedstawia Rys . 1. Rys. 1 . Konstrukcja charakterystyki udarowe j . Dla ochrony izolatorów przed skutkami przeskoków mogących wystąpić na nich w czasie przepięć, stosuje się iskierniki ochronne. Podczas doboru takiego iskiernika konieczna jest znajomość charakterystyki udarowej, zarówno iskiernika jak i chronionego izolatora. Właściwy dobór elementów nazywa się koordynacją izolacji . 3. Przebieg ćwiczenia. 3.1. Pomiar 50% napięcia przeskoku. Pomiar 50% napięcia przeskoku wykonuje się na iskierniku ochronnym izolatora wsporczego. Do izolatora doprowadza się serie po 10 udarów rozpoczynając od napięcia nie przekraczającego minimalnego napięcia przeskoku, następnie zwiększając po każdej serii wartość napięcia 3-5% aż do osiągnięcia serii, w której wystąpi 4-6 przeskoków na 10 udarów. Wartość napięcia tej serii uznaje się za 50% napięcie przeskoku. Jeżeli warunki atmosferyczne w czasie pomiaru różniły się od normalnych, należy wnieść odpowiednie poprawki. 3.2. Wyznaczanie charakterystyki udarowej. Charakterystykę udarową wyznacza się przy obu biegunowościach udaru. Do iskiernika na izolatorze wsporczym doprowadza się serię udarów (po 5 udarów w serii) rozpoczynając od 50% napięcia przeskoku, a następnie zwiększając wartość napięcia o 3-5%. Dla każdego udaru należy wyznaczyć wartość szczytową udaru oraz czas do przeskoku. Wartość szczytową i czas do przeskoku wyznacza się bezpośrednio z ekranu oscyloskopu wysokonapięciowego korzystając z generatora znaczników czasu i kalibratora napicia. Poszczególne punkty charakterystyki udarowej wyznacza się obliczając oddzielnie dla każdej serii, średnie arytmetyczne wartości szczytowych i czasów do przeskoku. 3.3. Wyznaczanie współczynnika udaru ku. Współczynnik udaru ku wyznacza się z zależności (2) przyjmując jako napięcie Up50Hz napięcie obliczone ze wzoru. U = 14 + 3,16 a [kV] gdzie a - droga przeskoku izolatora [cm]. 4. Schemat układu pomiarowego. 5. Opracowanie wyników. Sprawozdanie powinno zawierać: - schemat układu pomiarowego - dane o warunkach atmosferycznych -- tabele wyników pomiarów i obliczeń - wykres charakterystyki udarowej - wnioski 6. Literatura obowiązkowa. Normy: PN-64/E-04050 - Pomiary oscyloskopowe PN-75/E-04061 - Próby napięciem udarowym