WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В. А. Лавринович ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ИЗМЕРЕНИЯ Лабораторные работы Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2010 УДК 621.3.027.3(07) Л12 Лавринович В.А.

Л12 Высоковольтные испытательные установки и измерения: учебное пособие по лабораторным работам / В. А. Лавринович. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010. – 50 с.

В учебном пособии, в соответствии с программой по курсу "Высоковольтные испытательные установки и измерения", рассмотрены вопросы высоковольтных измерений, методы испытаний и способы получения высоковольтных постоянных и импульсных напряжений с учетом особенностей электроэнергетики. Описаны цели, основы теории и методы проведения лабораторных работ по высоковольтным испытательным установкам.

Учебное пособие подготовлено на кафедре Электроэнергетических систем и высоковольтной техники и предназначено для студентов направления 140200 «Электроэнергетика», может быть полезно инженерно-техническим работникам заводов, энергосистем и проектных институтов.

УДК 621.3.027.3(07) Рецензенты:

Доктор технических наук, старший научный сотрудник ИСЭ СО РАН Э. Н. Абдуллин Начальник отдела диагностики филиала ОАО ЕЭС «Томское ПМЭС» Ю. Г. Конев © ГОУ ВПО "Национальный исследовательский Томский политехнический университет", 2010 © Лавринович В. А., 2010 © Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2010 ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ИЗМЕРЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Содержание 1. Калибровка электростатического вольтметра с помощью шарового измерительного разрядника........................................5 1.1. Методы и устройства для измерения высоких напряжений..............................................................................................1.2. Измерение шаровым разрядником........................................1.3. Измерение электростатическим киловольтметром..............1.4. Измерение напряжения с использованием делителей...............................................................................................1.4.1. Омический делитель для измерения постоянных напряжений......................................................................1.4.2. Омический делитель для измерения переменного и импульсного напряжения..........................................1.4.3. Емкостный делитель..........................................................1.4.4. Емкостно-омические делители.........................................1.5. Описание экспериментальной установки...........................1.6. Порядок выполнения работы...............................................1.6.1. Калибровка киловольтметра на переменном напряжении............................................................................................1.6.2. Калибровка киловольтметра на постоянном напряжении............................................................................................1.7. Контрольные вопросы...........................................................2. Определение собственного времени включения и отключения высоковольтного выключателя.............................................2.1. Краткие сведения...................................................................2.1.1. Выключатели баковые масляные......................................2.1.2. Выключатели маломасляные............................................2.1.3. Выключатели воздушные..................................................2.1.4. Выключатели электромагнитные......................................2.1.5. Выключатели элегазовые...................................................2.1.6. Выключатели вакуумные...................................................2.2. Принципиальная схема установки.......................................2.3. Порядок работы.....................................................................2.4. Содержание отчета................................................................2.5. Контрольные вопросы...........................................................3. Исследование работы схем выпрямления напряжения................3.1. Общие сведения.....................................................................3.2. Схемы выпрямления..............................................................3.2.1. Однополупериодная однофазная схема выпрямления.........................................................................................3.2.2 Двухполупериодная мостовая схема выпрямления (схема Герца).................................................................3.2.3 Трехфазная однополупериодная схема выпрямления.........................................................................................3.2.4. Трехфазная двухполупериодная схема выпрямления (схема Ларионова)........................................................3.3. Порядок работы.....................................................................3.4. Содержание отчета................................................................3.5. Контрольные вопросы...........................................................4. Исследование работы схем умножения напряжения....................4.1. Общие сведения.....................................................................4.2. Схемы выпрямления с умножением напряжения..............4.2.1. Однополупериодная схема выпрямления с удвоением напряжения........................................................................4.2.2. Двухполупериодная схема выпрямления с удвоением напряжения........................................................................4.2.3 Однокаскадная схема удвоения напряжения....................4.2.4. Однополупериодная схема выпрямления с утроением напряжения.........................................................................4.3. Порядок работы.....................................................................4.4. Содержание отчета................................................................4.5. Контрольные вопросы...........................................................Список Литературы..............................................................................Приложения...........................................................................................1. КАЛИБРОВКА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ВОЛЬТМЕТРА С ПОМОЩЬЮ ШАРОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО РАЗРЯДНИКА Цель работы Ознакомиться с методами и устройствами для измерения высоких напряжений.



1.1. Методы и устройства для измерения высоких напряжений Измерение высоких напряжений является одной из сложных проблем в высоковольтной технике. Сложность измерения высоких напряжений обусловлена тем, что на точность измерения оказывают влияние факторы, имеющие сложные и случайные зависимости от частоты, напряжения, тепловых явлений и внешних условий. Влияние этих факторов не представляется возможным полностью исключить, поэтому их необходимо уметь учитывать. К основным неопределенным априори мешающим факторам относятся емкостные связи между элементами измерительной системы, сопротивление утечки, коронный разряд, частичные разряды в изоляционных конструкциях, зависимость значения сопротивления резисторов от напряжения и температуры. Выполнение конструкции измерительных устройств и приборов в соответствии с требованиями техники высоких напряжений позволяет уменьшить влияние мешающих факторов и тем самым обеспечить достаточно высокую точность получения измеряемой величины и формы напряжения.

Существующие высоковольтные измерительные устройства и методы измерения можно разбить на две основные группы.

1. Методы и устройства, позволяющие измерять (как в п.2) полную величину напряжения.

2. Методы и устройства, позволяющие измерять часть напряжения и определять полное напряжение по коэффициенту пропорциональности устройства.

Наиболее широкое распространение при измерении переменных, постоянных и импульсных напряжений в научно-исследовательских и промышленных лабораториях получили шаровые измерительные разрядники, электростатические киловольтметры и делители напряжений в сочетании с низковольтными регистрирующими и измерительными приборами.

1.2. Измерение шаровым разрядником Шаровой измерительный разрядник весьма широко используется для измерения высокого напряжения благодаря простоте устройства и приемлемой для практики точности, которую можно получить при правильной методике измерения с соблюдением требований, определенных ГОСТ 17512-82 "Электрооборудование и электроустановки на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением". Измерение высокого напряжения шаровыми разрядниками основано на использовании зависимости значения пробивного напряжения воздушного промежутка между электродами от расстояния между ними. Для измерения следует использовать промежутки с однородным или слабонеоднородным полем, в которых значение напряжения возникновения условия самостоятельного разряда и напряжения искрового пробоя близки и имеют линейную зависимость от расстояния. Шаровые разрядники позволяют измерить высокие напряжения в широком диапазоне от десятков киловольт до нескольких мегавольт.

Разрядное напряжение шарового разрядника является функцией расстояния между шаровыми электродами и их диаметром. Значение напряжения, при котором происходит пробой, определяется по специальным таблицам разрядных напряжений шаровых промежутков (ГОСТ 17512 – 82, см. таблицу П1 – П2). В таблицах приводятся амплитудные значения пробивных напряжений в зависимости от диаметра шаровых электродов и расстояния между ними для нормальных атмосферных условий. За нормальные атмосферные условия принято: давление воздуха 760 мм рт. ст. и температура 20 оС. Влияние влажности воздуха на разрядное напряжение в однородных и слабонеоднородных полях незначительно, поэтому влажность воздуха при определении пробивного напряжения шарового разрядника не учитывается. При измерении импульсных напряжений учитывается эффект полярности измеряемого напряжения. Соблюдение нормированных ГОСТ 17512 – 82 условий измерения шаровыми разрядниками обеспечивает достаточно высокую точность измерения постоянных, переменных и импульсных напряжений с длительностью фронта не менее 10-6 с. Погрешность измерения высоких напряжений не превышает ±3 % при условии, что расстояние между шаровыми электродами находится в пределах S 0,5D, где D – диаметр шаров. При соотношении 0,5D < S 0,75D стандартом ГОСТ 17512 – 82 не гарантируется указанная погрешность, и поэтому значения пробивных напряжений в таблице даны в скобках (табл.1.1.) В практике измерения применяются горизонтальное и вертикальное расположения шаровых разрядников (рис. 1.1).

BH <0,2D P S P >2D >2D <0,2D <0,5D <1,5D Рис. 1.1. Эскиз стандартных измерительных шаров. Указанные на чертеже размеры должны удовлетворять требованиям табл. 1: ВН – провод от источника измеряемого напряжения; Р – точка максимальной напряженности на поверхности незаземленного шара Таблица 1.Расстояния от измерительных шаров до поверхности земли и до посторонних предметов Диаметр шаров Наименьшее зна- Наибольшее зна- Наименьшее значеD, см чение А чение А ние В 6,25 7D 9D 14D 10-15 6D 8D 12D 25 5D 7D 10D 50 4D 6D 8D 75 4D 6D 8D 100 3,5D 5D 7D 150 3D 4D 6D 200 3D 4D 6D При вертикальном расположении один шар всегда заземлен, а при горизонтальном расположении возможны два варианта:





1) заземлен один шар;

2) оба шара незаземлены.

<1,5D <0,2D <0,2D >2,0D D <0,5D S <0,5D A A >1,6D B H B B При измерении напряжений с амплитудой меньше 50 кВ разрядниками любого диаметра и любых напряжений шаровым разрядником диаметром меньше 12,5 см рекомендуется облучение межэлектродного промежутка. Облучение может осуществляться радиоактивными препаратами или кварцевыми ртутными лампами.

Измерение постоянных и переменных напряжений шаровыми разрядниками осуществляется двумя способами.

1. Устанавливается нужное расстояние S между электродами шарового разрядника, при котором измеряемое напряжение может пробить промежуток, а затем плавно (за время не менее 30 с) поднимается до пробоя измеряемое напряжение. По таблицам разрядных напряжений шаровых промежутков (табл. П1 – П2) определяется значение напряжения, при котором возник разряд.

2. Между электродами устанавливается расстояние заведомо большее расстояния, при котором может произойти пробой промежутка и подается напряжение на шаровой разрядник. Затем электроды плавно (со скоростью примерно 0,01 S в секунду) сближаются до возникновения разряда между ними. Определяется расстояние S, при котором произошел пробой, и по табл. П1 –П2 определяется искомое напряжение.

Значение напряжения определяется как среднее из пяти последовательных измерений с интервалом не менее 1 мин. Перед началом измерения рекомендуется произвести несколько предварительных разрядов. В тех случаях, когда измерения производятся в нестандартных атмосферных условиях, для получения истинного значения пробивного напряжения, соответствующего данным атмосферным условиям, необходимо ввести поправку К в зависимости от относительной плотности воздуха :

0,386 P =, 273 + t (1) где Р – давление воздуха, мм рт. ст.; t – температура воздуха в градусах Цельсия.

Истинное значение пробивного напряжения в этом случае будет равно Uис = КUтаб, (2) где Uтаб – значение разрядного напряжения, взятое из таблиц, а К=f() приводится в том же стандарте ГОСТ 17512 – 82. Для значений относительной плотности в пределах от 0,95 до 1,05 коэффициент К = и истинное значение напряжения можно определить как Uис = Uтаб. (3) При измерении амплитуды импульсных напряжений определяют так называемое 50% импульсное напряжение. Изменение вероятности пробоя между шарами от 0 до 100% происходит в сравнительно узком диапазоне изменения амплитуд, подаваемых на электроды импульсов, поэтому принято измерение амплитуд импульсных напряжений производить при 50% вероятности пробоя. Измерение импульсных напряжений можно проводить двумя путями.

1. Для получения 50% пробивного импульсного напряжения изменяют расстояние между шаровыми электродами (при Umax = const) или изменяют напряжение ГИН (при S = const). Изменение проводят ступенями – не более 2% ожидаемого значения расстояния, при котором должен произойти пробой, или пробивного напряжения. На каждой ступени делают шесть приложений импульсных напряжений с интервалом не менее 5 с. Значение разрядного напряжения, дающего 50% вероятность пробоя, определяют интерполяцией между двумя отсчетами расстояния или напряжения. Один отсчет соответствует одному или двум пробоям из шести приложений, а второй отсчет – четырем или пяти пробоям из шести приложений.

2. Для получения 50% пробивного импульсного напряжения изменяют расстояние между шаровыми электродами или напряжение ГИН таким образом, чтобы между электродами возникало от четырех до шести пробоев из 10 приложений импульсного напряжения. В этом случае амплитудное значение напряжения соответствует 50% разрядному напряжению и может быть определено из стандартных таблиц разрядных напряжений шаровых промежутков.

При измерении импульсных напряжений с использованием стандартных таблиц минимальная погрешность достигается при импульсах напряжения длительностью не менее 5 мкс с временем нарастания напряжения не менее 1 мкс.

1.3. Измерение электростатическим киловольтметром Для прямого измерения высокого напряжения применяют электростатические киловольтметры. Принцип измерения напряжения электростатическим киловольтметром основан на измерении сил, возникающих между заряженными электродами (рис. 1.2).

Может быть, вот так: Между пластинами 1 и 2, образующими плоский конденсатор, под воздействием приложенного к ним напряжения возникает сила электростатического взаимодействия, стремящаяся сблизить их. В отверстии одной из пластин устанавливается дополнительная подвижная пластина 3, на которую также действует электростатическая сила, пропорциональная площади S пластины 3. Перемещение подвижной пластины 3 уравновешивается механической силой системы ее крепления. Эта сила пропорциональна квадрату напряжения и может быть выражена как 0 S 2 F = U = K U, (4) 2 lгде S – площадь электродов, образующих плоский конденсатор, l – расстояние между электродами.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.