POLITECHNIKA WROCŁAWSKA Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii			Wydział Elektryczny Rok Grupa Rok Akadem.
LABORATORIUM WYSOKICH NAPIĘĆ
Data:	Wytwarzanie i pomiary wysokiego napięcia udarowego. Wytrzymałość powietrza przy			Ocena:
Numer ćwiczenia:	napięciu udarowym piorunowym.

Cel ćwiczenia:

Poznanie zasady wytwarzania udarów napięciowych, budowy i działania wielostopniowego generatora udarowego, metod pomiaru napięcia udarowego oraz zagadnień specyficznych dla wytrzymałości układów izolacyjnych w powietrzu przy napięciu udarowym piorunowym.

Warunki pomiaru:

T=292 K

p=1000 hPa

δ=0,29*p/T δ=0,99

1 Obliczenie przekładni rezystancyjnego dzielnika napięciowego.

Parametry dzielnika:

U_N=900 kV

R₁=15080 

R₂=19,94 

R₃=54,62 

R=75,00 

Z_f=75 

2 Wyznaczanie 50-procentowego udarowego napięcia przeskoku.

2.1 Schemat układu.

2.2 Układ kula-kula uziemiona.

d=25,0 cm

a=22,0 cm

U_PS=286,9 kV

ni		1	2	9	14	17
p	%	5	10	45	70	85
Um	V	254,0	258,0	267,0	274,0	277,0
	kV	383,5	389,6	403,2	413,7	418,3
Umn	kV	387,5	393,6	407,4	418,0	422,6

U_{pu 50%}=409,5 kV

U_{pu 99%}=439,4 kV

U_{pu 1%}=380,0

k_u=1,43

Przykładowe obliczenia:

U_m[kV]=U_m[V]*p U_m[kV]=254 V*1510=383,5 kV

U_mn=U_m/δ U_m=383,5 kV/0,99=387,5 kV

k_u=U_{pu 50%}/U_ps k_u=409,5 kV/286,9 kV=1,43

2.3 Układ sworzeń-sworzeń uziemiony.

a=46,4 cm

U_PS=167,0 kV

ni		3	6	13	18	19
p.	%	15	30	65	90	95
Um	V	202,0	210,0	225,0	242,0	248,0
	kV	305,0	317,1	339,8	365,4	374,5
Umn	kV	308,2	320,4	343,3	369,2	378,4

U_{pu 50%}=334,5 kV

U_{pu 99%}=398,5 kV

U_{pu 1%}=270,0 kV

k_u=2,0

3. Wyznaczenie parametrów czasowych udarów.

Parametry czasowe udaru napięciowego:

T₁=1,04 s

T₂=52 s

4. Wyznaczanie charakterystyk udarowych na podstawie oscylogramów.

Lp	osc.	tp			Upu				Upun
	nr	cm	s/cm	s	cm	V/cm	V	kV	kV
1	201	1,45	0,20	0,29	3,70	80	296	447,0	451,6
2	202	3,20	0,20	0,64	3,40	80	272	410,7	415,0
3	203	4,95	0,20	0,99	3,40	80	272	4107	415,0
4	204	6,50	0,40	2,60	3,40	80	272	410,7	415,0
5	205	3,35	1,0	3,35	3,25	80	260	392,6	396,7
6	206	4,40	2,0	8,80	3,40	80	272	410,7	415,0
1	211	1,25	0,20	0,25	4,20	80	336	507,4	512,6
2	212	3,75	0,20	0,75	3,50	80	280	422,8	427,2
3	213	4,75	0,20	0,95	3,10	80	248	374,5	378,4
4	214	7,50	0,20	1,50	4,90	40	196	296,0	299,0
5	215	6,65	0,40	2,66	4,15	40	166	250,7	253,3
6	216	5,15	1,0	5,15	4,00	40	160	241,6	244,1
7	217	4,75	2,0	9,50	3,95	40	158	238,6	241,1
1	231	0,50	0,20	0,10	2,90	80	232	350,3	354,0
2	232	1,50	0,20	0,30	2,90	80	232	350,3	354,0
3	233	5,00	0,20	1,00	2,75	80	220	332,2	335,6
4	234	5,90	0,40	2,36	2,70	80	216	326,2	329,5
5	235	8,50	0,40	3,40	2,75	80	220	332,2	335,6
6	236	7,00	1,0	7,00	2,75	80	220	332,2	335,6
7	237	5,05	2,0	10,10	2,70	80	216	326,2	329,5

Przykładowe obliczenia.

t_p=l[cm]*c_t[s/cm] t_p=1,45cm*0,20s /cm=0,29s

U_pu=l[cm]*c_v[V/cm] U_pu=3,7cm*80V/cm=296V

U_pu[kV]=U_pu[V]*p. U_pu=296V*1510=447,0kV

U_pun=U_pu/δ U_pun=447,0kV/0,99=451,6kV

5. Wyznaczenie udarowego napięcia wytrzymywanego.

5.1Układ kula-kula uziemiona.

U_{pu 50%}=409,5 kV

s=21 kV

U_wu= U_{pu 50%}-3*s

U_wu=409,5-3*21=346,5 kV

5.2 Układ sworzeń-sworzeń uziemiony.

U_{pu 50%}=334,5 kV

s=24,5 kV

U_wu= U_{pu 50%}-3*s

U_wu=334,5-3*24,5=261,0 kV

WNIOSKI:

Wyznaczone przez nas parametry czasowe dla oscylogramów 1 i 2 ,przedstawiających falę udarową przepięciową , są zgodne z wymaganiami norm dla udarów piorunowych normalnych. Według normy czas narostu czoła fali udarowej powinien wynosić

1,2s ±20% natomiast czas do półszczytu powinien wynosić 50s ±20%. W naszym przypadku czasy te wynoszą odpowiednio 1,04 s oraz 52 s czyli ich wartości zawierają się w granicach określonych w normie. Na podstawie wyznaczonego przez nas rozkładu normalnego dla napięcia przebicia wyznaczyliśmy pięćdziesięcioprocentowe , jednoprocentowe, oraz dziewięćdziesięcioprocentowe napięcie przeskoku oraz odchylenie standartowe dla pięćdziesięcioprocentowego napięcia przeskoku. Korzystając z wyznaczonego odchylenia standartowego obliczyliśmy udarowe napięcie wytrzymywane, które określa najwyższe napięcie dla układu dwóch równolegle połączonych takich samych obiektów przy którym prawdopodobieństwo przeskoku jest bliskie zeru. Dla układu równolegle połączonych iskierników sworzniowych wynosi ono 261 kV. Na podstawie pięćdziesięcioprocentowego udarowego napięcia przeskoku oraz statycznego napięcia przeskoku wyznaczyliśmy współczynniki udaru iskierników kulowego i sworzniowego, które wynoszą,dla iskiernika kulowego 1,43 natomiast dla sworzniowego 2,0. Widoczna różnica pomiędzy wartościami współczynników udaru dla układu kula-kula uz. oraz sworzeń-sworzeń uz. spowodowana jest różnicą w równomierności pola elektrycznego obu układów. Przy założeniu że układ kula-kula odwzorowuje izolację wewnętrzną transformatora chronioną przed przepięciami atmosferycznymi iskiernikiem sworzeń-sworzeń i odgromnikiem zaworowym możemy na podstawie wykreślonych przez nas charakterystyk udarowych dla tych układów stwierdzić że koordynacja izolacji jest prawidłowa tzn. układy ochronne spełniają swą funkcję czyli zabezpieczają izolację wewnętrzną transformatora przed przepięciami atmosferycznymi. Charakterystyki udarowe układów zabezpieczających przebiegają poniżej charakterystyki izolacji transformatora czyli w przypadku pojawienia się przepięcia wcześniej nastąpi przebicie tych układów co zapewnia ochronę układu izolacyjnego.

1

---