Politechnika Opolska

LABORATORIUM

Przedmiot:

TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ

Kierunek studiów:	Elektrotechnika	Rok studiów:	II
Semestr:	czwarty	Rok akademicki:	2012/2013

Temat:

Badanie wyładowań ślizgowych

Projekt wykonali:

Nazwisko:

1.

3.

Ocena za sprawozdanie:	Data:	Uwagi:

Termin zajęć:

Dzień tygodnia:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z izolacyjnymi własnościami powietrza i mechanizmami jego przebicia.

1. Wstęp teoretyczny:

W układach wysokiego napięcia bardzo często spotykaną izolacją jest powietrze. Zachodzi więc potrzeba dokładnej znajomości procesów jonizacyjnych, mechanizmów wyładowania oraz wytrzymałości dielektrycznej powietrza, gdyż od tych czynników uzależniona jest bezawaryjna praca układów.

Wytrzymałość dielektryczna powietrza zależy od :

• konstrukcji układu izolacyjnego i zależnego od niej rozkładu pola elektrycznego,

• przebiegu napięcia w czasie,

• gęstości powietrza,

• wilgotności powietrza.

Wyładowania ślizgowe- forma wyładowania powierzchniowego powstają głównie przy napięciu przemiennym. Występują w układach o dużej nierównomierności pola elektrycznego i w układach z szeregowo-równoległym uwarstwieniem dielektryka stałego z dielektrykiem gazowym lub ciekłym np. izolatory przepustowe, lub układy izolacji uzwojeń maszyn elektrycznych. Wyładowania mogą występować wokół elektrody uziemionej, kiedy napięcie między elektrodami zmienia się znacznie szybciej niż napięcie na pojemnościach skrośnych. Na pojemnościach wzdłużnych pojawiają się spadki napięcia, które mogą być wystarczające do wywołania jonizacji wysokonapięciowej, a następnie wyładowań świetlących.

Wyładowania ślizgowe powstają również w układach o równoległym uwarstwieniu dielektryków. Przykładem takiego układu jest izolator wsporczy. W układzie takim natężenie pola po obu stronach powierzchni w każdym z dielektryków jest takie samo. W tej sytuacji, przeskok nastąpi w dielektryku o niższej wytrzymałości np. kiedy jednym z dielektryków jest powietrze, a drugim dielektryk ciekły lub stały przeskok nastąpi w powietrzu.

1. Tabelki pomiarowe:

1. Dla izolatora wsporczego:

a [cm]	Lp.	U0 [V]	Us [V]	Up [V]	U0śr [kV]	Usśr [kV]	Upśr [kV]
2	1	---	---	22	---	---	22
	2	---	---	22
	3	---	---	22
4	1	27	---	32	27,7	---	32
	2	26	---	31
	3	30	---	33
6	1	35	---	40	34,3	---	38,7
	2	34	---	38
	3	34	---	38
8	1	35	---	45	34,3	---	45
	2	33	---	45
	3	35	---	45
10	1	40	---	53	40	---	53
	2	40	---	53
	3	40	---	53
12	1	39	---	59	40,3	---	59,7
	2	40	---	60
	3	42	---	60

1. Dla izolatora przepustowego:

a [cm]	Lp.	U0 [V]	Us [V]	Up [V]	U0śr [kV]	Usśr [kV]	Upśr [kV]
2	1	---	---	22	---	---	22
	2	---	---	22
	3	---	---	22
4	1	27	---	32	27,7	---	32
	2	26	---	31
	3	30	---	33
6	1	35	---	40	34,3	---	38,7
	2	34	---	38
	3	34	---	38
8	1	35	---	45	34,3	---	45
	2	33	---	45
	3	35	---	45
10	1	40	---	53	40	---	53
	2	40	---	53
	3	40	---	53
12	1	39	---	59	40,3	---	59,7
	2	40	---	60
	3	42	---	60

a [cm]	Lp.	U0 [kV]	Us [kV]	Up [kV]	U0śr [kV]	Usśr [kV]	Upśr [kV]
2	1	---	---	22	---	---	22
	2	---	---	22
	3	---	---	22
4	1	20	25	31	19,7	24,7	31
	2	19	24	31
	3	20	25	31
6	1	16	32	38	18,7	30	38
	2	20	28	38
	3	20	30	38
8	1	20	35	45	20	33	44,3
	2	20	32	44
	3	20	32	44
10	1	20	35	46	20	35	46
	2	20	35	46
	3	20	35	46
12	1	16	35	55	15,3	34	54
	2	15	32	55
	3	15	35	52

1. Przykładowe obliczenia:

Warunki, przy których zostały wykonane pomiary:

• Temperatura T=24C

• Ciśnienie p=1004hPa  

Współczynnik poprawkowy:

Gdzie: b- ciśnienie powietrza

- temperatura otoczenia

1. Wykresy:

1. Zależność U₀=f(a) i U_p=f(a) dla modelu izolatora wsporczego:

2. Zależność U_o=f(a), U_s=f(a) i U_p=f(a) dla modelu izolatora przepustowego:

1. Wnioski:

W przypadku izolatora przepustowego, na wartość napięcia przeskoku wpływa silnie niejednorodne pole elektryczne. Niejednorodność pola jest przyczyną powstawania na powierzchni dielektryka stałego wyładowań niezupełnych przechodzących w przeskok co z kolei spowodowane jest małymi wymiarami elektrody zewnętrznej i różnicą przenikalności dielektrycznych powietrza i dielektryka stałego. Jak widać z charakterystyk przedstawionych powyżej zależność napięcia przeskoku dla obu rodzajów elektrod jest bardzo podobna, zarówno co do kształtu jak i co do wartości które przyjmuje dla poszczególnych odległości. Można więc wysunąć wniosek, że napięcie przeskoku nie zależy w znacznym stopniu od zmian pojemności układu elektrod. Inaczej przedstawia się sytuacja w przypadku napięć początkowych iskier ślizgowych. Tutaj wraz ze zmniejszeniem pojemności układu elektrod rośnie wartość napięcia wyładowań ślizgowych.