Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторна робота №3
Тема:Дослідження розподілу напруги по гірлянді ізоляторів
Мета роботи: вивчити експериментальну методику визначення розподілу змінної напруги по гірлянді ізоляторів за допомогою іскрового проміжку з незмінною відстанню між кулями та способи вирівнювання розподілу напруги.
Теоретичні положення:
Для ізоляції проводів повітряних ліній електропередачі (ЛЕП) напругою 35 кВ і більш застосовуються гірлянди ізоляторів. Розподіл напруги по ізоляторах гірлянди не рівномірний. Якщо не прийняти спеціальних заходів по вирівнюванню розподілу напруги, то найближчі до проводу ізолятори виявляться під впливом напруги, що перевищює напругу початку корони, зростуть втрати енергії і ріоперешкоди.
В Таблиці 3.1, згідно правил улаштування електроустановок передбачають при відсутності підвищених забруднень, приведемо кількість елементів у гірлянді при різних номінальних напругах лінії електропередачі.
Таблиця 3.1 – Кількість відповідного типу ізоляторів у гірлянді при різних номінальних напругах лінії електропередачі
|
Номінальна напруга ЛЕП, кВ |
35 |
110 |
150 |
220 |
330 |
500 |
|
|
Кількість ізоляторів типу |
ПФ-4А |
3 |
7 |
9 |
13 |
19 |
- |
|
ПФ-16А |
- |
6 |
8 |
11 |
17 |
23 |
|
|
ПФ-20А |
- |
- |
- |
10 |
14 |
20 |
На рисунку 3.1 приведена схема заміщення гірлянди, на якій ізолятори представлені ланцюжком рівних ємностей С3, шунтованих опорами витоку по поверхні, а ємності металевих елементів щодо заземлених деталей, наприклад, опори троса і фазного проводу позначені відповідно С1 іС2.
Величина ємності с№ підвісних порцелянович ізоляторів коливається в межі 30…70 пФ, С1=4…5 пФ; С2=1 пФ.
Рисунок 3.1 – Схема заміщення гірлянди ізоляторів
Опір витоку R сухого ізолятору значно перевищує ємнісний опір 1/ωС3 елемента гірлянди, і тому при аналізі розподілу напруги по сухій гірлянді ізоляторів не враховується.
Якщо в схемі рисунок 3.1 врахувати тільки ємність С3 і С1, то сруми в ланцюгу конденсаторів С3 будуть підкорятися нерівності:
… . (3.1)
При рівності ємностей С3 це приведе до росту напруги на найближчих до проводу елементах гірлянди:
… . (3.2)
Якщо враховувати при аналізі тільки ємність С3 і С2, то мають місце нерівності:
… . (3.3)
… . (3.4)
Отже, протікання ємнісних струмів витоку по конденсаторах С1 приводить до росту напруги на найближчих до проводу елементах гірлянди, а протікання струмів - до росту напруги на віддалених від проводу елементах. Тк як С1>С2, то розподіл напруги по довжині гірлянди більший вплив роблять ємності на землю.
Напруга на і-му ізоляторі гірлянди, рахуючи від проводу
(3.5)
У найбільш складних умовах працює найближчий до проводу ізолятор, напруга на якому:
(3.6)
Увиразах (3.5),(3.6):
, (3.7)
де n – кількість елементів у гірлянді.
Вирівнювання напруги по елементах гірлянди може бути досягнуто збільшенням власних ємностей елементів, установкою біля проводу ізолятора з підвищеним значенням власної ємності, підвіскою біля проводу двох паралельно з’єднаних елементів, застосуванням металевої арматури з боку проводу, збільшенням ємностей С2 за рахунок розщеплення проводів ЛЕП.
У лабораторних умовах вимір розподілу напруги по гірлянді при змінній напрузі на проводі робиться за допомогою кульового розрядника з незмінною відстанню між електродами. Вимірювальний розрядник не повинний вносити істотних змін в електричне поле гірлянди і характеризувати ємністю, меншою ємності окремого елемента гірлянди.
Розрядник по черзі підключається паралельно кожному елементу гірлянди. До проводу підводиться напруга від іспитового трансформатора, яка підвищується до пробою іскрового проміжку.
Якщо - пробивна напруга розрядника, а - напруга, підведена до проводу, при якому відбувся пробій іскрового проміжку розрядника, закріпленого на і-м ізоляторі гірлянди, то процентного падіння на кожному ізоляторі:
;
; (3.9)
…………………..
Підставляючи розрядні напруги знаходимо:
;
……….. (3.10)
.
Враховуючи, що:
(3.11)
Отримаємо:
; (3.12)
Звідки:
(3.14)
Аналогічно можна отримати вираз:
……………. (3.15)
Запропонована методика виміру справедлива при дотриманні основного допущення про незалежність характеру розподілу напруги по гірлянді від величини прикладеної до проводу напруги. Тут не враховується вирівнювальна дія на розподіл напруги по гірлянді корони на проводі ЛЕП і в місцях зчленування елементів гірлянди. Визначення розподілу напруги по гірлянді порцелянових ізоляторів використовується для виявлення дефектних ізоляторів. Напруга на дефектному (пробитому) ізоляторі значно знижується.
Якщо розрядник підключений паралельно дефектному ізолятору, що має номер і (рахунок ведеться від проводу до траверси), то напруга , при якому настає пробій розрядника, значно зростає
Вимірювальна штанга. У польових умовах вимір розподілу по гірлянді і виявлення дефектних ізоляторів проводиться за допомогою вимірювальної штанги. Для цього кінцем штанги дотикаються металевої арматури ізолятора гірлянди. Потім, повільно повертаючи рукоятку, домагаються пробою змінного іскрового проміжку і по заздалегідь градуйованій шкалі визначають величину напруги, що приходиться на вимірюваний елемент гірлянди. Рукоятка штанги зв’язана з рухливим електродом іскрового проміжку. При пробиванні іскрового проміжку штанги не шунтує вимірюваний елемент завдяки високовольтному конденсатору, включеному послідовно з іскровим проміжком. Іспит ізоляції штанги проводиться не менш одного разу на рік.
Електростатичній вольтметр типу С-196. Для виміру. Величини напруги, прикладеної до гірлянди, уроботі використовується кіловольтметр типу С-196. Він являє собою лабораторний прилад електростатичної системи зі світловим відліком. Електростатичний вплив виникає між рухливим і нерухомим електродами, що знаходяться під різними потенціалами. Нерухомий електрод укріплений на опорному ізоляторі. На другому опорному ізоляторі розміщений екран з отвором, усередині якого розташований рухомий електрод, укріплений на розтяжках.
Кіловольтметр типу С-196 служать для виміру напруги постійного струму і діючого значення напруги змінного струму частотою 45…500000 Гц у ланцюгах з одним заземленим полюсом. При цьому як електрод з вимірювальним механізмом, так і підставка приладу повинні бути заземлені.
Межі виміру приладу: 7,5, 15 і 30 кВ. Вхідна ємність не більш 18 Ф, час заспокоєння коливань рухливої частини приладу не більш 6 с, опір ізоляції вимірювального ланцюга при постійній напрузі не менш Ом.
На електроді з вимірювальним механізмом розміщена: ручка перемикача шкал, голівка коректора, затиск для заземлення і рукоятка засувки, що закриває отвір для рухливого електрода в неробочому стані приладу. Високовольтний затиск розташований на нерухомому електроді.
Перехід однієї межі виміру до іншої здійснюється шляхом зміни відстані між електродами. Крім того, за допомогою спеціальної ручки на бічній стороні електрода з вимірювальними механізмом здійснюється зміна шкали, по якій виконується відлік.
Для збільшення чутливості прилад оснащений світловим відліком. Установка світлового зображення покажчика на нульову оцінку шкали встановлюється коректором, голівка якого виведена на передню сторону корпусу.
Описання експериментальної установки
Принципова схема лабораторного стенду представленна на рисунку 3.2 Стенд живиться від мережі нпругою 220 В. Напруга подається на видимий розрив QS1 з якого поступає на автомат QF1, який захищає вхідні ланцюги живлення від струму короткого замикання. При включенні автомату світиться табло «Напруга». Далі, якщо перемичка SA1 знаходиться в правому положенні (дивлячись на схему), а це рівнозначно що в захищеному огородженні штанга із переносним заземленням висить на ньому, і якщо замкнутий перемикач SA2, тобто закриті двері огородження, то вхідна напруга подається на комутаційну апаратуру стенда. В такому разі, включивши кнопку SB2(«Пуск»), включиться контактор КМ1. Контактор своїми контактами КМ1.1 і КМ1.2 подасть вхідну напргу на регулятор напруги TV1, тим самим включить табло «Висока напруга». Контакт КМ1.3 служить для блокування кнопки SB2. Запобіжник FU1 Захищає ланцюги керування стендом.
З регулятора напруги TV1 напруга поступає на первинну обмотку силового трансформатора TV2. Вимірювальны прилади амперметр РА1 і PV1служать для контролю величини вхідної напруги та струму споживання трансформатора TV2. Величину вторинної напруги вимірюємо за допомогою кіловольтметру PV2. Резистор R1 обмежує розрядний струм, тим самим захищає трансформатор TV2 від перевантаження по струму. Кнопка SB2 («Стоп») виключає живлення контактора КМ1 і живлення регулятора напруги TV1, тобто унеможливлює подачу напруги на TV2.
А в разі коли перемикач SA1 знаходиться у лівому положені (дивлячись на схему), а це рівнозначно що в захищеному огородженні штанга із переносним заземленням не висить на ньому, буде світитися табло «Заземлено» і включення стенду не можливе. Стенд також не включиться, якщо буде розімкнено перемикач SA2, тобто будуть відкриті двері.
Рисунку 3.2 – Схема експериментальної установки
Підготовка стенду до роботи і методи виконання лабораторної роботи
Доступ до гірлянди ізоляторів, розташованої на іспитовому полі, можливий тільки при цілком відключеній установці і накладенні переносного заземлення на вивід вторинної обмотки трансформатора TV2. Перед виходом на іситове полу для закріплення розрядника на ізоляторі гірлянди варто переконатися в тому, що ручка автотрансформатора «ЛАТР» відповідає положенню «0», тобто на первинну обмотку іспитового трансформатора не надходить напруга, а рубильник видимого розриву і контактори відключені. За допомогою спеціальної штанги на вивід трансформатора накладається захисне заземлення. Розрядник установлюється на першому, найближчому до проводу елементі гірлянди із семи ізоляторів. Залишаючи іспитове поле, варто зняти захисне заземлення і щільно закрити за собою двері. Включити установку. Плавно підвищувати напругу до пробою іскрового проміжку. Дослід повторити 3-5 разів, після чого переставити розрядник на наступний елемент гірлянди. Результати вимірів заносяться в таблицю 3.2. У розрахункові формули (3.16)-(3.18) підставляються середні значення напруг.
Завдання
Хід роботи
Таблиця 3.2 – Результати вимірів
|
Номер ізолятора |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
Напруга, кВ |
9,5 |
12 |
15 |
17 |
19 |
21,5 |
22,5 |
22 |
|
9,3 |
11,5 |
14,5 |
17 |
19 |
21,5 |
22,5 |
22 |
|
|
9,0 |
11,5 |
14,5 |
17 |
19 |
21,5 |
22,5 |
22 |
|
|
9,7 |
12,2 |
14,5 |
17 |
18,8 |
20 |
22 |
20,5 |
|
|
9,75 |
12,3 |
14,5 |
17 |
18,8 |
20 |
22 |
20,5 |
|
|
9,75 |
12,3 |
14,5 |
17 |
18,8 |
20 |
22 |
20,5 |
=21,03+17,01+13,49+11,5+12,7+9,1+8,69+8,89=102,41≈100
20,15+15,97+13,55+11,55+10,45+9,82+8,93+9,58=100
Рисунок 1.3 Графік для початкових умов
Рисунок 1.4 Графік з арматурою у виді кільця
Висновок: в ході лабораторної роботи було визначено за допомогою експериментальної методики розподіл змінної напруги по гірлянді ізоляторів за допомогою іскрового проміжку з незмінною відстанню між кулями та були вивчені способи вирівнювання розподілу напруги.