Spis treści

1. Rodzaje przepięć w transf. probierczych

2. Parametry udaru napięciowego, piorunowego i łączeniowego

• Układ udarowy I - stopniowy

Zasada działania generatora udarowego n-tego stopnia.

Iskierniki jako urządzenia pomiarowe.

• Wyładowanie niezupełne

5. Mostek Scheringa.

6. Budowa sond pomiarowych natężenia pola elektr. i magn.

7. Wartości dopuszczalne natężenia pola elektr. i magnet.

8. Rozkłady natężenia pola elektrycznego pod linią 220 kV

9. Zachowanie się fali przepięciowej w linii nieuziemionej i uziemionej.

10. Tłumienie fali przepięciowej.

11. Iskierniki - rodzaje, zasada 2-stopniowa, typoszereg, wady.

12. Rodzaje uziomów.

13. Napięcie rażenia

2. Rodzaje przepięć w transf. probierczych. *

1. wysokiej częstotl. (10-100 MHz). Parametry: * amplituda osiąga 1,5Un; * rozładowanie pojemności; * niebezpieczeństwo dla izolacji, bo mały jej zapas. Jak zapobiegać: Wstawia się Ro (rezystor tłumiący) rzędu kΩ. Wady: Mogą się przedostawać na część niskonapięciową ze względu na sprzężenia magnetyczne.

2. niskiej częstotl. (3 do 10x50Hz). Parametry: * źródłem tego rodzaju przepięć jest wielokrotne zapadanie i gaśnięcie łuku przy przeskoku na izolacji. Jak zapobiegać: użycie materiału magnetycznego na rdzeń o bardzo linowej charakterystyce magnesowania oraz zastosowanie urządzeń tłumiących wyższe harmoniczne (szczególnie 3 i 5) za pomocą filtrów.

3. Parametry udaru napięciowego, piorunowego i łączeniowego. *

Cel stosowania: Próby urządzeń energ. na wyładowania atmosfer. (przepięcia piorunowe); na przepięcia łączeniowe, które są generowane w czasie załączania systemu energ. po przerwie spowodowanej zwarciem.

Stosuje się 3 podstawowe parametry: 1. czas narastania impulsu; 2. czas opadania do połowy (T1); 3. wartość max. (T2)

max. 1,0

0,9

0,5

0,3

t

T1

T2

dla udarów piorunowych: T1 = 1,2μs (z dokł. ±30%); T2 = 50μs (z dokł. ±20%)

dla napięć łączeniowych: T1 = 250 μs (± 20%); T2 = 2500 μs (± 60%)

Układ udarowy 1-stopniowy *

Zasada działania: Można podzielić na 2 etapy. a) to ładowanie pojemności C1 nap. stałym. b) rozpoczyna się, gdy na iskierniku i pojemności C1 pojawi się wartość napięcia równa napięciu przeskoku na iskierniku. Drugi etap dzielimy na dwie części: * rozładowanieC1; * ładowanie C2.

α1 = R1*c2 - ładowanie C2

α2 = R2 *c1 - rozładowanie C1

Dla udaru piorunowego τ1 = 405 μs; τ2 = 68 μs

Dla udaru łączeniowego τ1 = 104 μs; τ2 = 2880 μs

Parametry generatora: a) sprawność η = c1/(c1+c2); b) częstotliwość powtarzania zależy od: * zmniejszenia stałej czasowej; * tempa wzrostu U; c) wartość szczytowa udaru zależy od odległości między elektrodami iskiernika. d) energia generatora zgromadzona głównie w postaci pola elektr. w pojemności C1 >> ω = ½ C1Uo²; e) Amplituda do kilku mln. voltów;

4. Zasada działania generatora udarowego n-tego stopnia. *

U=n*Uo R1=R₁^” + n*R₁^' C1=C1^'/n

R2=nR^'₂ C2=C2'

I etap - tj. ładowanie C1' które odbywa się równolegle; II etap - rozładowywanie C1' i ładowanie C2, które odbywa się szeregowo.

Problemy: uzyskanie stabilności tzn. aby iskierniki kulowe zapalały się kolejno w ukł. generatora wielostopn., a żeby to skolei było, to nie może nastąpić zmiana odległości pomiędzy elektrodami iskiernika kulowego oraz musi być zachowana czystość na ich powierzchniach.

Nowoczesne ukł. wielostopn. wprowadzają sterowanie zapalania iskierników w celu zachowania odpowiedniej kolejności zapalania i odbywa się to za pomocą układu komendujacego, który składa się z iskiernika zapalającego i układu wysyłającego impuls inicjujący zapłon iskiernika.

5. Iskierniki jako urządzenia pomiarowe. *

Rozróżniamy:

kulowe płaskie ostrzowe walcowe

Zastosowanie iskiernika kulowego: dla napięć przemiennych i udarowych a/D≤0,5 (±3%); a/D≤0,8 (±5%); dla U stałych a/D≤0,4 (±5%).

Wymagania dla kulowych: a) tolerancja wymiarów ΔD/D ≤2%; b) powierzchnia elektrod powinna być gładka i czysta; c) osiowe ustawienie elektrod; d) dla nap. udarowych przerwa czasowa pomiędzy pomiarami powinna być powyżej 5s.

Wady: ze względu na uchyb iskiernik nie nadaje się do pomiaru napięć: udarowych (t<3μs); przemiennych o f >20kHz.

Wyładowanie niezupełne - wyładowania w części izolacji ukł. Wyróżniamy wyład. po powierzchni, w wewnątrz ukł.; z elementem metalowym w powietrzu.

Działania WNZ: działają niszcząco na ukł. izolacyjny; wskazują z jakim defektem mamy do czynienia.

Cel pomiarów WNZ to identyfikacja defektu: a)energia pojedynczego wyładowania W=1/2QU; b) średni prąd WNZ; c) moc wyładowań; d) napięcie zapłonu oraz gaśnięcia; e) parametry czasowe (narastania, opadania, impulsu); f) kąt przesunięcia fazowego.

6. Mostek Scheringa. *

Cx, Rx - poj. i rez. budowanego obiektu;

C2 - poj. wzorcowa z b. dużą klasą dokładności;

R3 - rezystor regulowany; G - galwanometr (mA)

R4, C4 - regulowany ukł. poj.-rezyst.

Zastosowanie: pomiar pojemności; rezystancji skośnej; pomiar współcz. strat dielektrycznych.

Warunki równowagi: potencjał Va musi być równy Vb co do : a) wartości amplitudy napięcia Um (R3, R4); b) kąta przesunięcia fazowego (C4). Warunki te są osiągane gdy: Zx/Z3=Z2/Z4; Cx=C2*(R4/R3); Rx=R3*C4/C2.

Dokładność pomiaru zależy od: klasy kondensatora wzorcowego C2; wyeliminowania wpływu sprzężeń pojemności lub ich kompensacji.

7. Budowa sond pomiarowych natężenia pola elektr. i magn. *

1. do pomiaru natężenia pola elektr.

kierunkowa liniowa (dipol)

odczytujemy J, znamy R, stąd wiemy jakie panuje ΔU, czyli ΔU/Δd = E.

Stosowana w laboratoriach, mierzy skład. stałą

sferyczna - 2 półpłaszczyzny; nie mierzy składowej stałej, służy do pomiaru np. w liniach

2. do pomiaru pola magnetycznego - stosuje się tu tylko sondy kierunkowe

8. Wartości dopuszczalne natężenia pola elektr. i magnet. *

Zależą od częstotliwości pola, które powoduje efekt termiczny tzn. że jeśli w polu znajduje się człowiek to wydziela się moc (ciepło):

P = E² * f * ε * tgδ [W/m³]

Ekspozycja zawodowa - wartości pola elektr. i magn. są mniej restrykcyjne ale odnoszą się do tych miejsc gdzie ludzie wiedzą o działaniu podwyższonego pola - czas przebywania osób w tym miejscu jest krótszy.

Ekspozycja środowiskowa - przeznaczona dla obszarów pod zabudowę. (f=50 Hz; E=1kV/m; H=60A/m)

9. Rozkłady natęż. pola elektr. pod linią 220kV

10. Zachowanie się fali przepięciowej w linii nieuziemionej i uziemionej. *

1. linia nieuziemiona

2. linia uziemiona

Niwelowanie skutków działania węzła (zmiany impedancji falowej) odbywa się poprzez dodanie do węzła dodatkowej uziemionej impedancji RLC o charakterze zależnym od impedancji samej linii.

10. Tłumienie fali przepięciowej. *

Wraz z przemieszczaniem się fali przepięciowej po linii , następuje jej tłumienie:

1. oporowe - dot. strat energii związanej z rezystancją przewodu fazowego, zmniejszają stromość czoła i amplitudę przepięcia.

2. izolatorowe - ma charakter pojemność., izolatory ładują się w czasie przelotu czoła fali i oddają ładunek linii z powrotem na grzbiecie, a więc zmienia się kształt czoła i grzbietu. Nie zmienia się amplituda fali i nie ma strat energii.

3. ulotowe - fala przepięciowa jeśli jej amplituda ma wyższą wartość od wartości napięcia jonizacji, to następuje ulot, a więc straty fali przepięciowej. Straty te zależą od kwadratu różnicy napięć między amplitudą fali przepięciowej a napięciem zapłonu wyładowań ulotowych.

1. Iskierniki - rodzaje, zasada II-stopn. *

Są to duże elektrody rozdzielone zazwyczaj powietrzem; zapłon iskiernika powoduje iskrowe lub łukowe zwarcie elektrod i dwustopniowe ograniczenie przepięcia.

Cel główny to usunięcie fali przepięciowej

1. ograniczenie amplitudy fali przepięciowej U' do Uz (nap. zapłonu iskiernika)

2. ograniczenie z Uz do Uo wynikające ze spadków napięcia na iskrze i impedancji iskiernika

Przykłady iskierników:

a) liniowy rożkowy b) rożkowy z elektrodyn.

przesuwaniem i wydłuż.

łuku

Długość przerwy iskiernikowej - odległość między elektrodami; jedyny parametr i ustala się go z typoszeregu. a /Un [cm/kV]

7/10; 9/15; 12/20; 20/30; 40/60; 60/110; 120/220; 190/400.

Wady: a) brak zdolności gaszenia łuku prądowego po zaniku przepięcia (za wyjątkiem iskiernika „b”). Może to doprowadzić do zadziałania bezpieczników i wyłączenia linii. b) Strome utrzymanie fali przepięciowej prowadzące do przepięć prądowych.

Wymagania: stałość przerwy iskrowej; odporność termiczna elektrod iskiernika; przemieszczanie i wydłużanie się łuku do jego zgaśnięcia; poprawa rozkładu napięcia wzdłuż izolatorów.

11. Rodzaje uziomów. *

Uziemienie jest to połączenie elektryczne danego obiektu z ziemią. Rozróżniamy:

1. ochronne - obiekty nie będące w normalnym stanie pod napięciem.

2. robocze - odnoszące się do określonego punktu obwodu elektr. Stosowane jest w celu zapewnienia lepszej pracy urządzeń.

3. odgromowe - łączą ochronniki i urządzenia piorunochronem , aby odprowadzić prąd piorunowy do ziemi.

4. pomocnicze - w celu przeprowadz. pomiarów.

Rodzaje uziomów:

a) pionowy b) poziomy c) półkolisty

Rz ≈ ρ / l Rz ≈ 2ρ / l Rz ≈ ρ / 2Πr

11. Napięcia rażeniowe. *

1. Napięcie dotykowe - gdy 1 z końców jednego metra znajduje się na części przewodzącej połączonej z uziomem.

2. napięcie krokowe - max. spadek napięcia na powierzchni ziemi na odcinku 1 m.

3. 
   napięcie rażeniowe = Ud + max Uk

---