POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Skład grupy: Data wykonania:

1.Górniak Sławomir 95-03-10

2.Marcinek Sławomir

3.Zohir Ali

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Nr ćwiczenia:18

Temat: Wytrzymałość układów uwarstwionych

powietrze - dielektryk stały.

Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem niniejszego ćwiczenia jest określenie wytrzymałości układu uwarstwionego równolegle i wyznaczenie wytrzymałości modelu układu izolatora przepustowego w układzie płaskim.

2. Pomiar wytrzymałości powietrza.

Pomiary w układzie elektrod płaskich przeprowadzaliśmy w poniższych układach pomiarowych:

Schemat układu pomiarowego:

a.) układ elektrod płaskich

b.) model układu izolatora przepustowego w układzie płaskim

TR- transformator regulacyjny, V - woltomierz, TP - transformator probierczy, R_ogr - rezystor ograniczający, a - odstęp płaskich elektrod, a₁ - grubość płyty izolacyjnej, 1 - elektrody, 2 - materiał izolacyjny stały, 3 - krążek izolacyjny duży, 4 - krążek izolacyjny mały, 5 - mała elektroda wysokonapięciowa, 6 - ekran, 7 - metalizacja powierzchni (powiększenie elektrody 5).

Wyniki pomiarów wytrzymałości powietrznego układu płaskiego dla odległości elektrod a=1,...,5 cm, oraz układu uwarstwienia równoległego powietrza z dielektrykiem stałym.Pomiary i obliczenia

		dielektryk
Lp.	a	szkło organiczne			tekstolit			szkło epoksyd.			powietrze
		up	upśr	Upśr	up	upśr	Upśr	up	upśr	Upśr	up	upśr	Upśr
-	cm	V	V	kV	V	V	kV	V	V	kV	V	V	kV
1		39			22			28			46
2	1	39	39	19.5	24	23.3	11.65	32	30.6	15.3	46	46	23
3		39			24			32			46
4		62			34			48			66
5	2	63	63	31.5	34	33.3	16.65	50	52	26	66	66	33
6		64			32			58			66
7		94			47			78			106
8	3	96	95.6	47.8	47	47.3	23.65	80	77	38.5	108	107.3	53.65
9		97			48			73			108
10		123			54			96			146
11	4	136	132.6	66.3	58	56	28	93	93	46.5	144	145	72.5
12		139			56			90			145
13		150			64			117			160
14	5	140	145	72.5	66	66.6	33.3	118	116.6	58.3	165	161.6	80.8
15		145			70			115			160

Przykład obliczeń:

J =110 /220 kV/V -przekładnia transformatora probierczego

U_{p śr}=u_{p śr}*J = 39 V * 0.5 kV/V = 19.5 kV

3. Pomiar wytrzymałości modelu układu izolatora przepustowego.

Pomiar wytrzymałości modelu układu izolatora przepustowego przeprowadzaliśmy w układzie płaskim bez metalizacji powierzchni i z metalizacją powierzchni dla przypadków:

- elektrody - dwie płyty izolacyjne,

- elektrody - dwie płyty izolacyjne - krążek mniejszy,

- elektrody - dwie płyty izolacyjne - krążek większy,

- elektrody - dwie płyty izolacyjne - krążek mniejszy i większy.

Przykład obliczeń:

J =110 /220 kV/V -przekładnia transformatora probierczego

U_{p śr}=u_{p śr}*J = 61 V * 0.5 kV/V = 30.5 kV

Układ bez ekranu
Badany	bez metalizacji				z metalizacją
	Napięcie ślizgowe początkowe iskier ślizgowych		Napięcie przeskoku		Napięcie ślizgowe początkowe iskier ślizgowych		Napięcie przeskoku
	uośl	Uoślśr	up	Upśr	uośl	Uoślśr	up	Upśr
	V	kV	V	kV	V	kV	V	kV
Elektrody	60		122		61		119
płyty	61	30.5	119	60.6	60	30.5	123	60.7
izolacyjnej	62		122.5		62		122
jak w p.1	62		122		58		102
i mniejszy	59	29.2	120	60	60	29	98	49.2
krążęk	54		118		56		95
jak w p.1	64		115		70		120
i większy	56	29.8	110	57	65	33	118	59.5
krążek	59		117		63		119
jak w p.1	60		121		60		95
mniejszy i	60	30	120	59.8	62	30.8	96	48
większy krążek	60		118		63		97
Układ z ekranem
Elektrody	74		132		85		115
płyty	70	35.7	138	67.5	83	42.2	117	57.5
izolacyjnej	70		135		85		113
jak w p.1	77		131		78		92
i mniejszy	72	36.8	138	67.5	81	39.8	110	52.4
krążęk	72		136		80		112
jak w p.1	75		137		85		105
i większy	75	37	125	66.4	90	43.3	100	53.6
krążek	72		136		85		117
jak w p.1	72		133		80		105
mniejszy i	73	36.5	139	68.6	80	40.5	105	52
większy krążek	74		140		83		102

4. Wnioski.

W niniejszym ćwiczeniu przeprowadziliśmy szereg pomiarów określając napięcie przeskoku w zależności od odległości elektrod dla:

- powietrza,

- szkła organicznego,

- szkła epoksydowego,

- tekstolitu.

Z uzyskanych wyników możemy wywnioskować, że materiałem (spośród badanych) o najgorszych właściwościach dielektrycznych jest tekstolit, zaś najlepszym szkło organiczne. Wartość napięcia przeskoku dla szkła organicznego jest porównywalna z napięciem przeskoku dla powietrza. Jednakże nie świadczy to o tym, że powietrze i szkło organiczne mają zbliżone wartości tych napięć. Bardzo zły wpływ na parametry dielektryka stałego wywiera uwarstwienie równoległe, jakie miało miejsce w badanych układach. Efektem tego jest znacznie gorsza wytrzymałość na przebicie całego układu uwarstwionego równolegle od dielektryka o mniejszej wytrzymałości na przebicie, co zostało potwierdzone w naszych pomiarach.

Z przeprowadzonych pomiarów można określić krytyczne natężenie pola elektrycznego dla powietrza jako:

Ponieważ pomiar jest tym dokładniejszy im stosunek jest większy, więc E_pkr określam dla a = 1 cm. Wówczas

E_pkr = 23 kV/cm

Dołączona charakterystyka przedstawia wartość napięcia przeskoku w funkcji

odległości elektrod dla badanych dielektryków.

W dalszej części przeprowadziliśmy pomiar wytrzymałości modelu izolatora przepustowego dla różnych elektrod. Z uzyskanych pomiarów wynika, że w układzie bez ekranu z metalizacją trzeba przyłożyć większe napięcie, aby nastąpiło wyładowanie ślizgowe, natomiast w układzie bez metalizacji wartość tego napięcia jest mniejsza. Wynika to stąd, że metalizacja powoduje zwieranie składowej stycznej, która powoduje przesuwanie ładunku po powierzchni dielektryka i przez to sprzyja wyładowaniu.Wartości napięć jakie trzeba przyłożyć w obu przypadkach (układ bez i z metalizacją ) dla układu z ekranem jest większe niż w układzie bez ekranu.

---