1. Cel i zakres ćwiczenia:
Cel: Badanie wytrzymałości elektrycznej różnych materiałów.
Zakres: Pomiar napięcia przebicia dla papieru kablowego, oraz oleju
transformatorowego.
2. Opis sposobu wykonania ćwiczenia:
Pomiar napięcia przebicia oleju transformatorowego wykonujemy wg normy
PN-77/E-04408, za pomocą iskiernika kulistego zasilanego napięciem przemiennym
o częstotliwości 50 Hz. Elektrody umieszczamy w naczyniu porcelanowym czystym i
suchym, a następnie ostrożnie wlewamy olej tak aby nie tworzyły się pęcherzyki
powietrza. Czekamy 10 minut aby olej się ustał i dokonujemy pomiaru. Po pomiarze
mieszamy olej plastikową bagietką, czekamy 5 minut i dokonujemy kolejnego
pomiaru. W sumie wykonujemy 6 pomiarów.
Pomiar wytrzymałości elektrycznej papieru kablowego wykonujemy wg normy
PN-IEC 243-1, za pomocą elektrod walcowych o zaokrąglonych brzegach i
niejednakowych średnicach umieszczonych współosiowo. Jedna elektroda
podłączona jest do transformatora probierczego wysokiego napięcia o przekładni
220V/30kV, a druga uziemiona. Pomiaru dokonujemy dla próbki złożonej z 5 warstw
papieru, który wcześniej mierzymy grubościomierzem w taki sposób, że jedną
warstwę papieru mierzymy grubościomierzem w 10 miejscach i obliczamy średnią z
pomiaru. Na jednej próbce wykonujemy 5 przebić, tak aby mniejsza elektroda nie
pokrywała już przebitych miejsc. Tak samo postępujemy przy pomiarze papieru
nasączonego olejem, z tą różnicą, że drugą próbkę za pomocą pęsety zanurzamy w
oleju transformatorowym i pomiar wykonujemy w naczyniu z olejem.
3. Spis przyrządów:
-transformator wysokiego napięcia
-plastikowa bagietka
-pęseta
-grubościomierz
-woltomierz
-elektrody walcowe i kuliste
-naczynie porcelanowe
4. Schematy układów pomiarowych:
1. Układ do pomiaru napięcia przebicia oleju transformatorowego:
Rys.1. Iskiernik kulisty: 1-doprowadzenie napięcia probierczego, 2-naczynie pomiarowe, 3-
układ elektrod pomiarowych
2. Układ do pomiaru napięcia przebicia papieru kablowego i papieru kablowego
nasączonego olejem transformatorowym:
Rys.2. Układ elektrod walcowych o niejednakowych średnicach.
3. Schemat układu probierczego zasilającego układy pomiarowe:
Rys. 3. Schemat ideowy układu probierczego aparatu do pomiaru wytrzymałości
elektrycznej: W-wyłącznik, B- blokada, LK- lampka sygnalizacyjna, AT-
autotransformator, Ws- wyłącznik samoczynny, TWN- transformator wysokiego
napięcia, Rz- opornik ograniczający, E- elektrody pomiarowe.
5. Warunki środowiskowe:
temperatura wilgotność [%] ciśnienie [hPa]
23 54 1003
6. Stabelaryzowane wyniki pomiarów:
olej transformatorowy
papier kablowy suchy
Lp.
Lp.
g [mm] [mm]
ś
1 67
1 0,14
2 32
2 0,13
3 32
3 0,12
38,83 17,03 44
4 51
4 0,14
5 31
5 0,11
0,125
6 20
6 0,12
= wartość napięcia przebicia,
7 0,12
= wartość średnia napięcia przebicia oleju,
8 0,12
s = średnie odchylenie standardowe,
9 0,13
V = względne odchylenie standardowe
10 0,12
g = grubość j warstwy papieru,
= wartość średnia grubości
ś
jednej warstwy papieru
papier suchy
Lp.
[kV] [kV] [kV/mm]
m [-] [V] [-]
ś
1 32 4,36
2 31 4,23
3 5 33 4,50 4,36 6,98
4 32 4,36
5 31 4,23
papier nasycony olejem 3,94
Lp.
[kV] [kV] [kV/mm]
m [-] [V] [-]
ś
1 128 17,45
2 126 17,18
3 5 122 16,64 17,18 27,49
4 122 16,64
5 134 18,27
= wartość napięcia zmierzonego po stronie pierwotnej transformatora wyso iego napięcia,
= prze ładnia zwojowa transformatora wyso iego napięcia,
ś
= napięcie przebicia papieru ablowego,
m = liczba warstw papieru,
, = wytrzymałość ele tryczna papieru suchego/nasyconego olejem,
= rotność wzrostu wytrzymałości papieru ablowego po jego nasyceniu olejem
220 V / 30 kV
220 V / 30 kV
7. Przykładowe obliczenia:
a) średnie napięcie przebicia:
=
= = , ]
b) średnie odchylenie standardowe:
=
, , , , , ,
=
, , , , , ,
= = , 17,03 [kV]
c) względne odchylenie standardowe:
=
V= , = 44%
,
d) wytrzymałość elektryczna
ś
=
,
= = 6,98
,
8. Wnioski:
Doświadczenia przebiegły pomyślnie. W oparciu o wyniki i obliczenia grupa dochodzi
do wniosku iż są prawdopodobne. Ponadto:
1) Test wytrzymałości elektrycznej oleju wypadł negatywnie. Rozrzut wyników
wskazuje na niezadawalającą jednorodność substancji (rozbieżność pomiarów
powyżej 20%).
2) Papier kablowy zanurzony w oleju znacząco zwiększa swoją wytrzymałość
elektryczną w porównaniu do próbki o tej samej grubości, w otoczeniu samego
powietrza.
3) Napięcie powodujące wyładowanie może różnić się diametralnie w
zależności od otoczenia badanego obiektu.