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

U_{p œr}=u_{p 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

U_{p œr}=u_{p 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 E_pkr określam dla a = 1 cm. Wówczas

E_pkr = 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)