POLITECHNIKA LUBELSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
Skład grupy: Data wykonania:
1.Oleszek Michał 24.10.2007
2.Pakuła Łukasz
3.Pałysiewicz Łukasz
LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ
Nr ćwiczenia:18
Temat: Wytrzymałość układów uwarstwionych
powietrze - dielektryk stały.
Ocena:
1. Cel ćwiczenia.
Celem niniejszego ćwiczenia jest określenie wytrzymałości układu uwarstwionego równolegle i wyznaczenie wytrzymałości modelu układu izolatora przepustowego w układzie płaskim.
1.1 Warunki atmosferyczne
• temperatura otoczenia t = 23.3°C,
• ciśnienie atmosferyczne b = 1002hPa,
• wilgotność względna powietrza φ = 32%.
2. Pomiar wytrzymałości powietrza.
Pomiary w układzie elektrod płaskich przeprowadzaliśmy w poniższych układach pomiarowych:
Schemat układu pomiarowego:
a.) układ elektrod płaskich
b.) model układu izolatora przepustowego w układzie płaskim
a - odstęp między elektrodami płaskimi, a1 - grubość płyty izolacyjnej, 1 - elektroda uziemiona, 2 - elektroda powierzchniowa uziemiona, 3 - materiał izolacyjny, 4 - elektroda wysokonapięciowa, 5 - ekran, 6 - metalizacja powierzchni (powiększenie elektrody
Pomiary i obliczenia
|
|
dielektryk |
|||||||||||
Lp. |
a |
szkło organiczne |
tekstolit |
teflon |
powietrze |
||||||||
|
|
up |
upśr |
Upśr |
up |
upśr |
Upśr |
up |
upśr |
Upśr |
up |
upśr |
Upśr |
- |
cm |
V |
V |
kV |
V |
V |
kV |
V |
V |
kV |
V |
V |
kV |
1 |
|
38,1 |
|
|
16 |
|
|
21,7 |
|
|
44,6 |
|
|
2 |
1 |
35,7 |
37,03 |
18,52 |
17,5 |
16,83 |
8,42 |
20,5 |
21,2 |
10,6 |
35,6 |
38,37 |
19,19 |
3 |
|
37,3 |
|
|
17 |
|
|
21,4 |
|
|
34,9 |
|
|
4 |
|
50,7 |
|
|
25,5 |
|
|
48,3 |
|
|
67,2 |
|
|
5 |
2 |
49 |
50,9 |
25,45 |
26 |
26,17 |
13,09 |
63,1 |
58,77 |
29,39 |
66,2 |
66,6 |
33,3 |
6 |
|
53 |
|
|
27 |
|
|
64,9 |
|
|
66,4 |
|
|
7 |
|
60 |
|
|
38 |
|
|
68 |
|
|
92,7 |
|
|
8 |
3 |
65 |
62,67 |
31,34 |
39 |
38,73 |
19,37 |
67 |
67,37 |
33,69 |
99,8 |
95,53 |
47,77 |
9 |
|
63 |
|
|
39,2 |
|
|
67,1 |
|
|
94,1 |
|
|
10 |
|
70 |
|
|
48 |
|
|
90,6 |
|
|
125,1 |
|
|
11 |
4 |
76 |
73,33 |
36,67 |
48,1 |
48,03 |
24,02 |
90,7 |
90,63 |
45,32 |
134,1 |
128,57 |
64,29 |
12 |
|
74 |
|
|
48 |
|
|
90,6 |
|
|
126,5 |
|
|
13 |
|
120,9 |
|
|
57,6 |
|
|
132,2 |
|
|
155,6 |
|
|
14 |
5 |
120 |
121,03 |
60,52 |
57,3 |
57,6 |
28,8 |
131,6 |
132,1 |
66,05 |
150,2 |
152,37 |
76,19 |
15 |
|
122,2 |
|
|
57,9 |
|
|
132,5 |
|
|
151,3 |
|
|
Przykład obliczeń:
/220 kV/V - przekładnia transformatora probierczego
Up œr=up œr* , V * 0.5 kV/V = 18.52 kV
3. Pomiar początkowego napięcia iskier ślizgowych Uosl i napięcia przeskoku Up
I - elektrody - płyta izolacyjna,
II - elektrody - dwie płyty izolacyjne
III - elektrody - dwie płyty izolacyjne - ekran
Układ bez ekranu |
||||||||
Badany |
bez metalizacji |
z metalizacją |
||||||
|
uośl |
Uoślśr |
up |
Upśr |
uośl |
Uoślśr |
up |
Upśr |
|
V |
kV |
V |
kV |
V |
kV |
V |
kV |
|
40 |
|
99 |
|
19,1 |
|
97,1 |
|
I |
41 |
20 |
98,1 |
49,48 |
19 |
9,52 |
96 |
48,32 |
|
39 |
|
99,8 |
|
19 |
|
96,8 |
|
|
39 |
|
113,2 |
|
26 |
|
96,4 |
|
II |
43,2 |
21,03 |
112,5 |
57,28 |
23 |
12,33 |
99 |
48,9 |
|
44 |
|
118 |
|
25 |
|
98 |
|
|
30,3 |
|
121 |
|
28 |
|
101 |
|
II |
40 |
18,22 |
120,5 |
60,08 |
25 |
13,17 |
102,2 |
50,53 |
|
39 |
|
119 |
|
26 |
|
100 |
|
Przykład obliczeń:
/220 kV/V -przekładnia transformatora probierczego
Up œr=up œr* V * 0.5 kV/V = 21 kV
4. Wnioski.
W niniejszym ćwiczeniu przeprowadziliśmy szereg pomiarów określając napięcie przeskoku w zależności od odległości elektrod dla:
- powietrza,
- szkła organicznego,
- teflonu
- tekstolitu.
Z uzyskanych wyników możemy wywnioskować, że materiałem (spośród badanych) o najgorszych właściwościach dielektrycznych jest tekstolit, zaś najlepszym szkło organiczne. Wartość napięcia przeskoku dla szkła organicznego jest porównywalna z napięciem przeskoku dla powietrza. Jednakże nie świadczy to o tym, że powietrze i szkło organiczne mają zbliżone wartości tych napięć. Bardzo zły wpływ na parametry dielektryka stałego wywiera uwarstwienie równoległe, jakie miało miejsce w badanych układach. Efektem tego jest znacznie gorsza wytrzymałość na przebicie całego układu uwarstwionego równolegle od dielektryka o mniejszej wytrzymałości na przebicie, co zostało potwierdzone w naszych pomiarach.
Z przeprowadzonych pomiarów można określić krytyczne natężenie pola elektrycznego dla powietrza jako:
Ponieważ pomiar jest tym dokładniejszy im stosunek jest większy, więc Epkr określam dla a = 1 cm. Wówczas
Epkr = 23 kV/cm
Dołączona charakterystyka przedstawia wartość napięcia przeskoku w funkcji
odległości elektrod dla badanych dielektryków.
W dalszej części przeprowadziliśmy pomiar wytrzymałości modelu izolatora przepustowego dla różnych elektrod. Z uzyskanych pomiarów wynika, że w układzie bez metalizacją trzeba przyłożyć większe napięcie, aby nastąpiło wyładowanie ślizgowe, natomiast w układzie z metalizacji wartość tego napięcia jest mniejsza. Wynika to stąd, że metalizacja powoduje zwieranie składowej stycznej, która powoduje przesuwanie ładunku po powierzchni dielektryka i przez to sprzyja wyładowaniu. Wartości napięć jakie trzeba przyłożyć w obu przypadkach (układ bez i z metalizacją ) dla układu z ekranem jest większe niż w układzie bez ekranu.
a)
Dielektryk stały
b)