Лабораторная работа - Исследование распределения напряжения по изоляторам гирлянды - файл n1.doc

Лабораторная работа - Исследование распределения напряжения по изоляторам гирлянды
скачать (2134 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2134kb.21.10.2012 09:05скачать

n1.doc


ДонГТУ

Лабораторная робота №3

ЭМА-07

Кафедра ЭМА

Исследование распределения напряжения по изоляторам гирлянды





1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1. Исследовать распределение напряжения по изо­ляторам гирлянды с помощью шарового разрядника.

1.2. Исследовать распределение напряжения по изо­ляторам гирлянды с помощью измерительной штанги.

1.3 В результате проделанной работы студент должен:

знать: типы, конструкцию и области применения различных изоляторов; схему замещения гирлянды изоляторов, причины неравномерного распределения напряжения по изоляторам гирлянды;

уметь: произвести испытания гирлянды изоляторов на высоковольтной установке, выполнить анализ результатов испытаний и дать заключение о наличии или отсутствии в гирлянде дефектных изоляторов.

2 ПОЯСНЕНИЯ И УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
2.1 Экспериментальные исследования

2.1.1 Общие указания

Выполнение лабораторной работы произвести на высоковольтной установке, состоящей из автотрансформатора TV, высоковольтного испытательного трансформатора Т1 (с номинальным вторичным напряжением U = 82 кВ макс. и мощностью S = 10 кВА), вольтметра PV, ограничивающего резистора R1 и исследуемой гирлянды из подвесных изоляторов. Для определения распределения напряжения по изоляторам гирлянды используются стандартный шаровой разрядник FV и измери­тельная штанга со встроенным электростатическим киловольтметром (не показана). Общее питание на высоковольтную установку подается от имеющегося в лаборатории распредустройства путем включения автоматического выключателя QFЛБ3 (не показан).

Принципиальная упрощенная схема высоковольтной установки для определения распределения напряжения по изоляторам гирлянды приведена на рис. 1. Органы управления высоковольтной установкой, сигнализации, контроля напряжения приведены на рис.2. Общий вид гирлянды из подвесных изоляторов со стандартным шаровым разрядником приведен на рис.3.

2.2 Исследование распределения напряжения по изоляторам гирлянды из подвесных изоляторов с помощью шарового разрядника

Экспериментальные исследования и расчеты произвести для случаев:

- с защитной арматурой без «нулевого» изолятора;

- с защитной арматурой с «нулевым» изолятором;

- без защитной арматуры, без «нулевого» изолятора.

«Нулевой» изолятор в условиях эксперимента имитирует дефектный изолятор не несущий на себе нагрузки, т.е. пробитый или разрушенный в условиях эксплуатации. При испытаниях «нулевой» изолятор можно по­лучить путем наложения шунта (закоротки) на любой изолятор гирлянды, например, в середине гирлянды из подвесных изоляторов.

2.2.1 Проверить отключенное положение установки. Ключи управления QA и QA1 поставить в положение "0". Проверить отключенное положение автоматического выключателя QFЛБ3 . Открыть дверь ограждения высоковольтной установки.

2.2.2 В диэлектрических перчатках и диэлектрических ботах войти за ограждение. Разрядной штангой снять остаточный заряд на зажимах высоковольтного трансформатора Т1, а затем наложить разрядную штангу на один из выводов высоковольтного трансформатора Т1.

2.2.3 Подключить высоковольтный вывод трансформатора Т1 к гирлянде изоляторов. Другой высоковольтный вывод трансформатора - заземлить. Первую серию опытов произвести для гирлянды с защитной арматурой без «нулевого» изолятора.

2.2.4 Установить шаровой разрядник на верхний изолятор гирлянды из подвесных изоляторов.

2.2.5 В диэлектрических ботах, в диэлектрических перчат­ках снять разрядную штангу с вывода трансформатора, выйти за пределы ограждения, дверь ограждения закрыть на ключ.

2.2.6 Включить автоматический выключатель QFЛБ3. Ключи управления QA, QA1 поставить в положение "1", при этом должны загореться три сигнальные лампы на щите управления и одна сигнальная лампа на двери ограждения. Сигнальные лампы не горят, если нет контакта в блокировке на двери ограждения (дверь не закрыта), или если рукоятка автотрансформатора TV не стоит в положении "0".



Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема для исследования распределения напряжения по изоляторам гирлянды
2.2.7 При помощи автотрансформатора TV плавно повышать напряжение на гирлянде изоляторов до пробоя шарового разрядника FV. По вольтметру PV определить первичное напряжение высоковольтного трансформатора Т1 при пробое шарового разрядника FV и записать показания в протокол испытаний. Из-за разброса разрядных напряжений опыт повторить 3 раза, по полученным данным определить среднее значение пробивного напряжения U1cp (В).

2.2.8 Поставить рукоятку автотрансформатора TV в положение "О".

2.2.9 Поставить ключи управления QA, QA1, в положение "О". Отключить автоматический выключатель QFЛБ3.




Рисунок 2 – Органы управления высоковольтной установкой, сигнализации, контроля напряжения и тока

Рисунок 3 – Общий вид гирлянды из подвесных изоляторов со стандартным шаровым разрядником

2.2.10 Открыть дверь ограждения и в диэлектрических ботах, в диэлектрических перчатках наложить разрядную штангу на незазем­ленный вывод высоковольтного трансформатора Т1. Установить шаровой разрядник на следующий изолятор гирлянды из подвесных изоляторов.

2.2.11 В вышеизложенном порядке исследования с шаровым разрядником произвести по всем изоляторам гирлянды с защитной арматурой без «нулевого» изолятора, а также для случаев: с защитной арматурой с «нулевым» изолятором; без защитной арматуры, без «нулевого» изолятора. Данные измерений занести в табл. 1.

Примечание: Значения напряжения U2(кВ) определяются по величине U1cp (В) с использованием градуировочной кривой на рабочем месте или с учетом коэффициента трансформации высоковольтного испытательного трансформатора.

После завершения серии опытов отключить высоковольтную установку, открыть дверь ограждения высоковольтной установки, выполнить мероприятия по технике безопасности: наложить разрядную штангу на незазем­ленный вывод высоковольтного трансформатора Т1 и снять разрядник с гирлянды изоляторов.

2.2.12 Напряжение на любом изоляторе гирлянды Uni% в процентах от общего напряжения (по методу разрядника) вычислить по формуле:

,

где Ui гирл – напряжение на гирлянде при разряде на i – том изоляторе гирлянды, кВ;

n - общее число изоляторов в гирлянде.
2.3 Исследование распределения напряжения по изоляторам гирлянды из подвесных изоляторов с помощью измерительной штанги.

Экспериментальные исследования и расчеты произвести для случая с защитной арматурой без «нулевого» изолятора в гирлянде.

2.3.1 Проверить отключенное состояние высоковольтной установки (см. п.2.1.8 и п.2.1.9).

2.3.2 Открыть защитное ограждение высоковольтной установки. В диэлектрических перчатках и в диэлектрических ботах войти за ограждение и снять разрядную штангу с вывода высоковольтного трансформатора Т1.

2.3.3 Закрыть дверь ограждения на ключ.

2.3.4 При помощи автотрансформатора TV по вольтметру PV установить напряжение 260 В.

2.3.5 В диэлектрических перчатках и в диэлектрических ботах, поочередно накладывая вилку электростатического киловольтметра изме­рительной штанги на металлические шапки изоляторов, определить падение напряжения, приходящееся на каждый изолятор гирлянды. Измеренные значения напряжения по шкале электростатического киловольтметра необходимо умножить на коэффициент, указанный на крышке прибора. Данные измерений занести в табл.1.

Сумма напряжений на гирлянде не должна отличаться от общего напряжения поданного на гирлянду более, чем на 5 ч 10 %. В противном случае замеры повторить. Если распределение напряжения отклоняется от нормального, то в гирлянде имеется «нулевой» изолятор. Напряжение на «нулевом» изоляторе резко па­дает, а на неповрежденных изоляторах возрастает.

2.3.6 Напряжение на любом изоляторе Unі% в процентах от общего напряжения (по методу измерительной штанги) вычислить по формуле:

,

где Uгирл величина напряжения, приложенного к гирлянде изоляторов, кВ;

Ui – падение напряжения на i – том изоляторе гирлянды, кВ;

2.3.6 Снять напряжение с высоковольтной установки. Поставить рукоятку автотрансформатора TV в положение "0". Поставить ключи управления QA, QA1, в положение "0". Отключить автоматический выключатель QFЛБ3.

2.3.7 Открыть защитное ограждение высоковольтной установки. В диэлектрических ботах, диэлектрических перчатках наложить разрядную штангу на незазем­ленный вывод высоковольтного трансформатора Т1.

2.3.8 Отсоединить высоковольтный вывод трансформатора Т1 от гирлянды изоляторов и подсоединить его к заземленному электроду.

2.3.9 Снять разрядную штангу с высоковольтного вывода трансформатора Т1.

Закрыть дверь ограждения на ключ.
3 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
В отчете привести:

3.1 Указания по проведению работы и мероприятия по ТБ.

3.2 Принципиальную электрическую схему испытательной установки.

3.3 Результаты измерений и вычислений в виде таблицы.

3.4 Графики зависимости Uэл% = f(n) и Uі% = f(n) (напряжение на изоляторе в процентах от номера изолятора в гирлянде).

3.5 Краткий анализ результатов испытаний, полученных по двум методам, и заключение о наличии или отсутствии в гирлянде «нулевых» изоляторов.
4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
4.1 Общие сведения об изоляторах: электрические, механические характеристики; материалы для изготовления изоляторов.

4.2 Какие выделяют характерные расположения твердых диэлектриков (изоляторов) в электрическом поле?

4.3 Объяснить процесс развития разряда вдоль поверхности твердого диэлектрика (изолятора) в однородном поле.

4.4 Как и почему на величину разрядного напряжения влияет адсорбируемая на поверхности твердого диэлектрика (изолятора) влага?

4.5 Как и почему на величину разрядного напряжения влияет неплотное прилегание диэлектрика изолятора к электродам?

4.6 Линейные изоляторы: штыревые, подвесные, изоляторы стержневого типа.

4.7 Станционно – аппаратные изоляторы: опорные изоляторы стержневого типа, опорные изоляторы штыревого типа, проходные изоляторы.

4.8 Объяснить процесс развития разряда вдоль поверхности опорного изолятора.

4.9 Объяснить процесс развития разряда вдоль поверхности проходного изолятора.

4.10 Объяснить процесс развития разряда вдоль увлажненной и загрязненной поверхности изолятора.

4.11 Гирлянды из подвесных изоляторов. Выбор числа изоляторов в гирляндах и минимальных изоляционных расстояний.

4.12 Указать причины неравномерного распределения напряжения по гирлянде из подвесных изоляторов.

4.13 Объяснить схему замещения гирлянды из подвесных изоляторов.

4.14 Объяснить влияние емкости металлических элементов изоляторов относительно заземленных частей опоры.

4.15 Объяснить причины перекрытия изоляторов гирлянды и пути развития разряда по гирлянде изоляторов.

4.16 Какие средства применяются для выравнивания распределения напряжения вдоль гирлянды?

4.17 Как будет влиять увеличение собственной емкости изоляторов на распределение напряжения вдоль гирлянды?
5 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Техника высоких напряжений /под ред. Д.В. Разевига. М.-Л.,Энергия, 1964.-471с., ил.

2. Лабораторные работы по технике высоких напряжений. Учеб. пособие для вузов. М.,Энергия, 1974. – 320с., ил.

3. Баптиданов Л.Н., Тарасов В.И. Основное электрооборудование электрических станций и подстанций. – Изд. 3, перераб. М.-Л., Госэнергоиздат, 1960. – 408 с.
Таблица 1.1– Измеренные и вычисленные величины напряжения на изоляторах гирлянды

С защитной арматурой без нулевого изолятора

Измерительная штанга

№ изолятора, (начиная с верхнего)

U1 (B)

U2,

кВ

Uэл,

%

Ui,

кВ

Ui,

%

U1.1

U1.2

U1.3

U1cp

1

123.2

121

123.2

122.467

37.965

13.337

5

14.493

2

129.8

129.8

129.8

129.8

40.238

12.583

5

14.493

3

112.2

114.4

116.6

114.6

35.464

14.277

6

17.391

4

114.4

116.6

121

117.333

36.373

13.92

5.5

15.942

5

83.6

85.8

83.6

84.333

26.143

19.367

5.5

15.942

6

61.6

61.6

61.6

61.6

19.096

26.515

7.5

21.739


Таблица 1.2– Измеренные и вычисленные величины напряжения на изоляторах гирлянды

С защитной арматурой с нулевым изолятором

№ изолятора, (начиная с верхнего)

U2 (B)

U2,

кВ

Uэл,

%

U1.1

U1.2

U1.3

U1cp

1

96.8

101.2

101.2

99.733

30.917

16.707

2

114.4

116.6

114.4

115.133

35.691

14.472

3

101.2

103.4

99

101.2

31.372

16.465

4

0

0

0

0

0

0

5

72.6

74.8

79.2

75.533

23.415

22.06

6

52.8

57.2

55

55

17.05

30.296


Таблица 1.3– Измеренные и вычисленные величины напряжения на изоляторах гирлянды

Без защитной арматуры, без нулевого изолятора

№ изолятора, (начиная с верхнего)

U1 (B)

U2,

кВ

Uэл,

%

U1.1

U1.2

U1.3

U1cp

1

116.6

121

121

119.533

37.055

13.181

2

123.2

121

123.2

122.467

37.965

13.061

3

114.4

118.8

121

118.067

36.601

13.548

4

112.2

110

110

110.733

34.327

14.445

5

85.8

83.6

83.6

84.333

26.143

18.966

6

61.6

59.4

59.4

60.133

18.641

26.599



Вывод: Элементы гирлянды, ближайшие к проводу, работают в более тяжёлых условиях, чем остальные. Наименьшее напряжение приходится на изоляторы, находящиеся примерно в середине гирлянды, и немного повышенное - на изоляторы у заземлённого конца. Выравниванию распределения напряжения вдоль гирлянды способствует применение специальной арматуры в виде колец, «восьмерок» и «овалов», которые укрепляются в месте подвески провода и соединяются с ним. В результате напряжения на близких к проводу изоляторах заметно снижаются, а на более удалённых - возрастают. В целом распределение напряжения по элементам гирлянды становится более равномерным, что в конечном итоге позволяет уменьшить число изоляторов и массогабаритные показатели гирлянды. При повреждение части изоляторов, оставшиеся работают в более тяжелых условиях, аналогичных гирляндам с меньшим числом изоляторов.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации