Akademia Górniczo-Hutnicza		LABORATORIUM WYSOKICH NAPIĘĆ
				PRZEDMIOT: Diagnostyka urządzeń elektroenergetycznych
Temat ćwiczenia: Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów.				Grupa C: Dariusz Babiarz Paweł Koksa Michał Łaz Marcin Szybowski Piotr Susuł Piotr Bielaska
Wydział EAIiE	Rok III 2002/2003		Moduł A
Uwagi:			Data wykonania:	Data zaliczenia	Ocena

1.Wstęp.

Łańcuch kołpakowych izolatorów liniowych jest - z punktu widzenia teorii układów izolacyjnych wysokiego napięcia - szczególnym przypadkiem szeregowego układu izolacyjnego złożonego ze znacznej liczby elementów. W takich układach o rozkładzie napięcia decydują pojemności i rezystancje.

Można wykazać, że przy napięciu przemiennym 50 Hz - jeśli izolatory są czyste i suche - rezystancje izolatorów znacznie przewyższają reaktancje pojemnościowe, co można zapisać nierównością:

w której R, C oznaczają odpowiednio rezystancję i pojemność izolatorów.

W konsekwencji rozkład napięcia na łańcuchu zależy tylko od pojemności. Jak wynika ze schematu zastępczego łańcucha izolatorów (rys. 1) należy wyróżnić 3 rodzaje pojemności:
C_W - pojemności własne izolatorów kołpakowych, C₁ - pojemności sprzęgające do przewodu wysokiego napięcia, C₂ - pojemności sprzęgające do uziemionej konstrukcji słupa wysokiego napięcia. Największe są pojemności własne izolatorów kołpakowych i można uznać je dla jednego typu izolatora, że są one jednakowe. Znacznie mniejsze są pojemności C₂ poszczególnych ogniw łańcucha w stosunku do słupa. Wartości te są zdeterminowane przez odstępy izolatorów od słupa i jego konstrukcję. W przypadku łańcuchów przelotowych - zawieszonych równolegle do słupów - można uznać, że są one stałe. Najmniejsze wartości przyjmują pojemności C₁ występujące między poszczególnymi izolatorami a przewodem wysokiego napięcia. Często traktuje się je jako stałe [1], aczkolwiek nie jest to słuszne bo odstępy poszczególnych izolatorów od przewodu są różne.

Rys. 1. Poglądowy szkic łańcucha izolatorów kołpakowych (a) i schemat zastępczy tego łańcucha (b).

a)

b)

Przy założeniu, że pojemności C_W, C₁, C₂ są stałe rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów kołpakowych złożonych z n ogniw można przestawić następującą zależnością:

(1)

gdzie:

U_i - napięcie między danym izolatorem a przewodem wysokiego napięcia,

U - napięcie przyłożone do łańcucha,

i - kolejny numer izolatora w łańcuchu,

n - liczba izolatorów w łańcuchu,

2.Sposoby wyznaczania rozkładu napięcia:

1. metoda woltomierzowa - na cały łańcuch izolatorów przykładamy wysokie napiecie i mierzymy spadki napięć na poszczególnych izolatorach

Rys 2. Rysunek poglądowy układu pomiarowego:

b) metoda iskiernikowa - polega na przyłączeniu kolejno do poszczególnych ogniw łańcucha, iskiernika kulowego, w którym odstęp elektrod może być regulowany; mierzymy napięcie zasilające przy przeskoku.

Rys 3. Rysunek poglądowy układu pomiarowego:

Rys 4. Schemat układu pomiarowego wykorzystywany na zajęciach:

3.Pomiary rozkładu napięcie metodą woltomierzową.

• łańcuch składajacy się z 8 kołpaków bez uszkodzeń

• napięcie przyłożone na łańcuch 35kV

• pomiary przeprowadzone dla 7 kołpaków

Rozkład procentowy napięcia na poszczególnych kołpakach łańcucha wyznaczamy ze wzoru:

U_k = (U_i / U₁)100 [%]

Numer kołapka	Napięcie [V]	Rozkład napiecia [%]
1	6	17
2	8,5	7
3	11	7
4	14	9
5	19	14
6	28	26
7	35	20

Rys 5.

• łańcuch składający się z 8 kołpaków a 3 jest uszkodzony

Numer kołapka	Napięcie [V]	Rozkład napiecia [%]
1	6,5	19
2	9,5	9
3	12,5	9
4	15	7
5	27	33
6	28	3
7	35	20

Rys 6.

• łańcuch składający się z 8 kołpaków a 2 i 6 jest uszkodzony

Numer kołapka	Napięcie [V]	Rozkład napiecia [%]
1	7,5	21
2	7,5	21
3	11	10
4	17	17
5	23	14
6	33	29
7	33	0

Rys 7.

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów sporządzono wykresy rozkładu napięcia na łańcuchu izolatorów kołpakowych.

Na podstawie wykresu dla układu bez uszkodzenia można stwierdzić, że napięcie nie rozkłada się proporcjonalnie na całej długości układu izolacyjnego. Wynika to stąd, że w normalnych warunkach pracy rozkład napięcia wzdłuż łańcucha izolatorów liniowych ma charakter pojemnościowy bo prądy płynące przez pojemności własne kolejnych izolatorów nie są sobie równe.

W przypadku uszkodzenia choć jednego z kołpaków rozkład napięcia ulega zmianie na niekorzyść dla układu izolacyjnego bo napięcie wzrasta na pozostałych kołpakach.

Może to spowodować uszkodzenie kolejnych a w konsekwencji awarie całego układu izolacyjnego. Układ z awarią w dwóch punktach i najbardziej niekorzystny rozkład napięcia otrzymany w ćwiczeniu przedstawia rys 7.

W celu poprawy rozkładu napięcia w łańcuchu szczególnie na izolatorach zbliżonych do przewodu fazowego stosuje się ekrany - rys 8.

Rys.8

---