1.Wytrzymałość dielektryków

1.1.Schemat zastępczy dielektryka:

1.2.Definicja wytrzymałości dielektrycznej. Wytrzymałość istotna wytrzymałość praktyczna. Wytrzymałość elektryczna K to najmniejsza?? wartość natężenia pola przy której dielektryk traci swoje właściwości izolacyjne i dochodzi do przebicia.

Wytrzymałość istotna – otrzymana w warunkach idealnych

Wytrzymałość praktyczna- uwzględnia np. błędy w montażu

1.3 charakterystyka napięciowo czasowa izolacji

1.4. Podstawowe założenia mechanizmów przebicia dielektryków ciekłych.

Spośród wielu dielektryków ciekłych największe znaczenie mają

• oleje mineralne

• dielektryki syntetyczne

• oleje roślinne

• gazy izolacyjne w stanie ciekłym

• woda

Można wyodrębnić następujące mechanizmy przebicia dielektryków:

• elektronowy

• jonowy

• gazowy

• mostkowy

• konwekcyjno-zaburzeniowy

Mechanizm elektronowy

Polega na takim samym rozwoju lawiny jak w diel.gaz. źródłem elektronów jest emisja polowa

Mechanizm jonowy

Wskazuje na przewodnictwo jonowe które w polu o małym natężeniu występuje w skutek dysocjacji zanieczyszczeń. Przy małych natężeniach pola przewodnictwo jonowe wzrasta liniowo, przy średnich osiąga stan nasycenia, a przy dużych tuż przed przebiciem wzrasta bardzo gwałtownie i jest niestabilne

Mechanizm gazowy

Gazy i pary mogą być rozpuszczone w cieczy lub tworzyć pęcherzyki

Przyczyny tworzenia się pęcherzyków są następujące: kondensacja gazu w cieczy przy nagłych zmianach temp. i ciś., dysocjacja cząsteczek związana z ich zderzeniami, naprężenia elektrostatyczne przy elektrodzie, lokalne wrzenie cieczy pod wpływem mikrowyładowań.

Pęcherzyki znacznie obniżają wytrzymałość elektr. cieczy

Mechanizm mostkowy

Wiąże się z obecnością w cieczy zanieczyszczeń takich jak włókna i cząsteczki materiałów stałych które w polu elektr. polaryzują się

Mechanizm konwekcyjno-zaburzeniowy

Jest rozpatrywany w odniesieniu do cieczy czystej w której nośniki ładunków pochodzą z powierzchni elektrody współdziałanie takiego ładunku przestrzennego z dostatecznie silnym polem wyzwala w cieczy siły powodujące jej zaburzenia

2. Wyładowania niezupełne

2.1. podstawowe rodzaje wyładowań (obrazy wyładowań – przebiegi czasowe)

Rys. 11.6. Przebieg napięcia na układzie z rys. 11.4 U – napięcie na zaciskach układu izolacyjnego, U´₁ – napięcie na szczelinie gdyby wy-ładowania niezupełne nie wystąpiły, U₁ – napięcie na szczelinie w przypadku wystąpienia wyładowań, U_z – napięcie zapłonu wyładowań, U_g – napięcie gaśnięcia wyładowań

Rys.2 Wyładowania w szczelinie gazowej pod wpływem na pięcia przemiennego: u₀ – napięcie doprowadzone do die- lektryka; u_c – napięcie na szczelinie gazowej bez uwzgląd- ienia wyładowań w niej; u_s – napięcie na szczelinie gazowej z uwzględnieniem wyladowań; I – impulsy prądu wyładowań;

U_z – napięcie zapłonu wyładowań

Obrazy wyładowań

Rys.4 Przykłady kanałów wnz w dielektrykach

syntetycznych

2.2. mechanizm inicjacji wnz

Wyładowania niezupełne powstają w wyniku jonizacji gazu lub cieczy otaczającej przewodnik. Wyładowanie niezupełne jest procesem, w którym prąd zaczyna płynąć w neutralnym płynie, zwykle powietrzu z elektrody ulotowej podłączonej do wysokiego napięcia. Ruch ładunków jest możliwy dzięki jonizacji ośrodka, powodującej wytwarzanie plazmy wokół elektrody. Powstające jony unoszą ładunek elektryczny do obszaru niższego potencjału otaczającego elektrodę zbiorczą lub rekombinują tworząc ponownie neutralne atomy.

2.3.) schemat zastępczy dielektryka ze szczeliną gazową

Rys.1 Szczelina w masie dielektryka (A) i schemat zastępczy takiego układu (B)

2.4.definicja ładunku pozornego i ładunku rzeczywistego ich wzajemna zależność

tzw.

ładunek pozorny wyładowania. Odpowiada on ładunkowi,

który doprowadzony impulsowo do zacisków badanego

obiektu spowodowałby identyczne wskazanie miernika

wyładowań niezupełnych jak to wyładowanie.

Należy zauważyć że w trakcie pomiarów wnz

nie mierzy sie rzeczywistego lokalnego wyładowania,

ale ładunek indukowany tym wyładowaniem

na sasiadujacych elektrodach – zaciskach

układu pomiarowego. W badaniach

przemysłowych przy pomiarach on-line jest to

zmiana napięcia wyrażona w [mV]. Oznacza to,

'e mierzy sie fale wędrująca od płynacego ładunku

do układu pomiarowego [1, 6].

-Wzajemna zależność ładunku pozornego od ładunku rzezcywistego

qc > q > qm

gdzie: qc – ładunek rzeczywisty wyładowania w jego źródle;

q – ładunek pozorny wyładowania na elektrodach obiektu;

qm – część ładunku pozornego mierzona w układzie pomiarowym

wyładowań.

2.5. schemat układu pomiarowego wyładowań niezupełnych wnz

3.przepięcia udarowe w transformatorach

3.1. schemat zastępczy uzwojenia samotnego (jednowarstwowego)

2. rodzaje rozkładów napięć

rozkład początkowy i psełdokońcowy

Obwiednia drgań jest to miejsce geometrycznych punktów określających najwyższe napięcia w poszczególnych punktach uzwojenia.

3.3.współczynnik α –sposoby jego wyznaczania

- w punkcie A wystawiamy styczną i punkt przecięcia z osią x to 1/α

- w punkcie B e^-1 =0,37

3.4. Przebieg rozkładów w zależności od

Konfiguracji uzwojenia

Sposobu doprowadzenia ładunku

3.5. sposoby określania wielkości narażenia izolacji głównej i izolacji wzdłużnej transformatora

4) ograniczniki przepięć

4.1. rodzaje przepięć Przepięciem (narażenia krótkotrwałe) określamy krótkotrwały wzrost napięcia przekraczający max. dopuszczalne nap. robocze

przepięcia ZEWNĘTRZNE:

–piorunowe (bezpośrednie, pośrednie –indukowane)

–przerzuty napięcia (z jednego systemu do drugiego)

przepięcia WEWNĘTRZNE:

–dynamiczne np. związane z elektrownią, gdy zostanie gwałtownie zdjęte obciążenie z generatorów a generatory były silnie wzbudzone –pojawi się napięcie wyższe od nap. roboczego

–łączeniowe np. wykonujemy manewry załączania transformatora

–zakłóceniowe np. gdy nastąpiło zwarcie do ziemi przez łuk elektryczny –chwilowe impulsy)

4.2.rodzaje ograniczników przepięć

- warystorowe

- odgromnik zaworowy (iskiernikowy)

- odgromnik zaworowy beziskiernikowy

- odgromnik MOV

4.3. definicje

-napięcie znamionowe U_r wartość napięcia przemiennego jakie ogranicznik musi wytrzymać przez 10s po nagrzaniu do temperatury 60 ⁰C i doprowadzeniu do odpowiedniego udaru U_c <U_r ≈0,8

- poziom ochrony ogranicznika jest określany przez

a- wartość napięcia obniżonego (wartość napięcia na stosie zmiennooporowym) przy znamionowym prądzie piorunowym I _n

b- wartość napięcia obniżonego przy udarze 250/2500 ms łączeniowym

c- wartość napięcia obniżonego przy stromym udarze prądowym o stromości > 1,2 μs

- charakterystyka napięciowo – prądowej stosu zmiennooporowego z SiC i z tlenków metali MOV

Rys.22 Porównanie charakterystyk napięciowo-prądowych stosu zmiennooporowego odgromnika zaworowego z SiC (iskiernikowego zaworowego ogranicznika przepięć), ogranicznika MOV (beziskiernikowego zaworowego ogranicznika przepięć)oraz rezystora liniowego. Gruba linia pozioma oznacza najwyższe napięcie robocze sieci.

4.4. przebiegi napięcia na zaciskach ogranicznika w czasie jego zadziałania

4.5.własciwość ochronne ogranicznika MOV

-

- poziom ochrony ogranicznika jest określany przez

a- wartość napięcia obniżonego (wartość napięcia na stosie zmiennooporowym) przy znamionowym prądzie piorunowym I _n

b- wartość napięcia obniżonego przy udarze 250/2500 ms łączeniowym

c- wartość napięcia obniżonego przy stromym udarze prądowym o stromości > 1,2 μs

4.6. sposób doboru ogranicznika przepięć z tlenków metali do ochrony sieci rozdzielczych

dla U_n = 30 kV

sieć kablowa z izolowanym punktem 0 lub kompensacją prądu zwarcia

U_r $\geq \frac{36*\sqrt{3}}{1,08*\sqrt{3}}$ =30,5 kV

U_r – napięcie znamionowe

sieć kablowa z punktem zerowym uziemionym przez rezystor

U_r $\geq \frac{36*1,4}{1,08*\sqrt{3}}$ =24,6 kV

U_r – napięcie znamionowe

Sieć napowietrzno kablowa (charakteryzuje się dużą zawartością automatyki zwarciowej – przepięcia dynamiczne trwają dłużej czas > 10s)

U_r $\geq \frac{36*\sqrt{3}}{1*\sqrt{3}}$ =36 kV

U_r – napięcie znamionowe