Лабораторная работа-Определение электрической прочности жидких диэлектриков - файл n1.doc

Лабораторная работа-Определение электрической прочности жидких диэлектриков
скачать (158 kb.)
Доступные файлы (1):

158kb.

21.10.2012 18:40

Лабораторная работа-Определение электрической прочности воздуха в однородном и неоднородном электрическом поле (Лабораторная работа)
Касаткин Г.С., Федотов В.В. Пробой жидких и твердых диэлектриков (Документ)
Курсовая работа - Проект ребристой панели перекрытия одноэтажного промышленного цеха (Курсовая)
Лабораторная работа о-2 (оптика). Определение фокусных расстояний (Документ)
Лабораторная работа - Определение рН кислотных осадков (Лабораторная работа)
Лабораторная работа - Эссе (Лабораторная работа)
Лабораторная работа - Определение диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах на промышленной частоте (Лабораторная работа)
Лабораторная работа по общей химии. Определение энтальпии реакции нейтрализации (Лабораторная работа)
Лабораторная работа - Задачи (Лабораторная работа)
Применение жидких кристаллов в промышленности (Документ)
Лабораторная работа: Дуговая сварка плавлением: ручная, автоматическая и механизированная (Лабораторная работа)
Лабораторная работа по технической термодинамике и теплотехнике (Лабораторная работа)

n1.doc

Лабораторная работа № 3

«Определение электрической прочности жидких диэлектриков»

Цель работы:

Ознакомиться с методом испытания жидких диэлектриков. Определить пригодность испытываемой жидкости для применения в высоковольтных аппаратах путем сравнения опытных данных с характеристиками жидких диэлектриков, приведенных в ГОСТе.

Приборы и оборудование:

Для испытания электроизоляционных жидкостей и, в частности, трансформаторного масла на электрическую прочность применяют аппараты AMИ-60 и АИМ-80.

Рисунок 1 Лицевая панель аппарата АИМ-80
Аппарат АИМ-80 (рис.1) предназначен для испытания трансформаторного масла и других жидких диэлектриков на электрическую прочность повышенным напряжением переменного тока частотой 50 Гц. Аппарат переносного типа, компактен, мал по габаритам (345 X 386 X 485 мм) и массе
(35 кг). АИМ-80 подключается к сети однофазного переменного тока номинального напряжения 220 В штепсельными разъемами Ш1, Ш2 (рис. 2). Наибольшее испытательное напряжение переменного тока 80 кВ, потребляемая мощность 0,5 кВ·А.

Рисунок 2 Принципиальная электрическая схема аппарата АИМ-80

Конструкция аппарата включает следующие элементы: бак с высоковольтным трансформатором Т_г (главный трансформатор); регулятор напряжения (вариатор) с электрический приводом щетки В_г; сосуд для испытания (банка с электродами) Б_э; измерительный прибор kV (киловольтметр) М903 постоянного тока с пределом измерения 0—10 кВ; сигнальные лампы Л_к (красная), Л₃ (зеленая), Л_ж (желтая) напряжением 6,5 В; реле максимального тока Р_м.

На лицевой панели аппарата расположены элементы управления аппаратом и световая сигнализация (см. рис. 1): выключатель сети В_с со специальным съемным ключом, исключающим произвольное включение аппарата; зеленая лампа Л_з, показывающая включение сети. Эти элементы имеют на панели условный знак (~); желтая лампа Л_ж, указывающая готовность схемы аппарата к включению испытательного напряжения; кнопка включения электродвигателя К_д, включающаяся после пробоя испытуемого диэлектрика.

Э

ти элементы на панели имеют условный знак (? 0); красная лампа Л_к, сигнализирующая о включенном высоком напряжении; кнопка включения К_в испытательного напряжения. Эти элементы имеют на панели условный знак измерительный прибор kV, указывающий испытательное напряжение в киловольтах; тумблер-выключатель ТВ2 для остановки электродвигателя, имеющий условный знак (∆); тумблер-выключатель TB1 автоматического возврата щетки регулятора напряжения в нулевое положение после пробоя испытуемого жидкого диэлектрика, имеющий условный знак (? 0)

Рассмотрим схему аппарата АИМ-80 и взаимодействие его элементов (рис. 1, 2).

Чтобы легче было пользоваться схемой, элементы, между которыми существует механическая и электрическая связь, имеют одинаковые подписи (например, контакты и катушка контактора обозначены буквами К_г).

Напряжение 220 В специальным кабелем с штепсельными разъемами Ш1 и Ш2 подается от сети однофазного переменного тока на зажимы выключателя сети питания В_С, далее через предохранители Пр1, Пр2 подается одновременно на конденсатор защиты сети от высокой частоты С, трансформатор питания сигнальных ламп Т_с, главный вариатор В_Г, оперативные цепи управления главным контактором К_ги промежуточные реле РП1 и РП2.

П

ри условиях, если: 1) щетка вариатора находится в нулевом положении (контакты БВ1 цепи катушки контактора К_т замкнуты), 2) дверца, открывающая доступ к испытательному сосуду, закрыта (контакты дверной блокировки ДБ1 и ДБ2 замкнуты) и 3) тумблер-выключатель ТВ2 находится в положении «включено»— , то при нажатии на кнопку К_в срабатывает контактор К_г, промежуточное реле РП2 и электродвигатель ЭД начинают перемещать щетку вариатора В_г. На выводах вторичной обмотки главного трансформатора Т_г и электродах испытательного сосуда Б_э с испытываемым жидким диэлектриком равномерно повышается напряжение.

Испытательное напряжение контролируется прибором kV, который включен в первичную цепь трансформатора Т_ги отградуирован в действующем значении вторичного напряжения. В момент электрического пробоя диэлектрика срабатывает максимальное реле Р_м, контактор К_г размыкает электрическую цепь главного трансформатора, реле промежуточное РП2 отключает электродвигатель, при этом стрелка вольтметра kV фиксируется.

1 — фарфоровая ванна, 2 — электрод, 3 — изолятор, 4 — испытываемый жидкий диэлектрик

Рисунок 3 Сосуд для испытания жидких диэлектриков

Нажатием кнопки включения электродвигателя К_д(при разомкнутом тумблере TB1) осуществится реверс электродвигателя. Стрелка прибора возвратится в нулевое положение.

При возвращении щетки вариатора в нулевое положение срабатывает блокировка вариатора БВ1, отключается электродвигатель ЭД, загорается лампа Л_ж (желтая), которая укажет на готовность схемы аппарата к повторному включению высокого напряжения.

Если тумблер TB1 поставлен в положение замкнутых его контактов, то после пробоя диэлектрика возврат щетки вариатора и стрелки измерительного прибора в нулевое положение будет происходить автоматически.

Главный трансформатор Т_г отключается при подъеме напряжения выше номинального значения, с учетом минус 15 % номинального значения сети, равного 220 В, так как срабатывает максимальное реле Р_м и контактор К_г размыкает электрическую цепь трансформатора.

Сигнальная лампа Л₃ (зеленая) указывает на включение сети, так как непосредственно включается во вторичную обмотку трансформатора Т_с; лампа Л_к (красная) включается после срабатывания промежуточного реле РП2 одновременно с включением главного контактора К_г.

С размыканием тумблера ТВ2 прекращается повышение напряжения и некоторое время испытуемый диэлектрик находится под неизменным высоким напряжением.

Испытание производят в специальной фарфоровой ванне (рис. 3), заполняемой испытываемым жидким диэлектриком 4. В сосуд помещены два латунных электрода 2 диаметром полусферы 25 мм. Электроды устанавливают на определенном расстоянии (оно должно быть 2,5 мм) и проверяют его щупом для измерения зазора. Потемневшие при работе электроды перед испытаниями полируют замшей.

Общие сведения

Для повышения электрической прочности изоляции трансформаторов, кабелей и бумажных конденсаторов применяют жидкие диэлектрики (трансформаторное и конденсаторные масла, совтол, октол, кремнийорганические жидкости).

Трансформаторное масло используют как диэлектрик в различной высоковольтной аппаратуре. В трансформаторах масло является также охлаждающей средой, в масляных выключателях — дугогасящей средой. Масло характеризуется достаточно высокой электрической прочностью (12— 20 МВ/м), малыми диэлектрическими потерями, удовлетворительной теплопроводностью 0,0015 Вт/(см • °С). Оно, как и другие жидкие диэлектрики, способно восстанавливать свою электрическую прочность после пробоя. Это масло можно очищать и сушить, тем самым восстанавливая его электроизоляционные свойства.

Трансформаторное масло стареет (окисляется) под влиянием кислорода воздуха, высокой температуры и солнечного света. Процессу старения масла способствует соприкосновение его с лаковой изоляцией и металлами (особенно с медью). Масло обладает гигроскопичностью, понижающей его электрическую прочность.

Старение масла можно определить по изменению цвета, наличию механических примесей (шлама), воды и другим внешним признакам. Поэтому перед определением электрической прочности масла, бывшего в эксплуатации, желательно провести некоторые испытания по определению его качества.

По цвету масла ориентировочно судят о его качестве. Испытания проводят так: масло фильтруют через два бумажных фильтра и заливают его в пробирку. Пробу масла сравнивают по цвету с образцами масла различного цвета (качества), залитыми в девять пробирок и расположенных по номерам от № 1 до № 9 или по цветной таблице, аналогичной набору образцов масла. Свежее масло светло-желтое, соответствует цвету первых двух пробирок (№ 1 и №2).

Наличие осадков (шлама), которые увеличивают гигроскопичность масла, определяют так: в стеклянную стандартную банку емкостью 0,5 л с притертой пробкой заливают пробу масла, выдерживают его не менее 12 ч в спокойном состоянии; затем банку опрокидывают осторожно вверх дном без взбалтывания масла и наблюдают на свету, как шлам осаждается. При наличии осадков на дне банки образуется из них кольцо.

По внешнему виду масла определяют также степень его загрязнения. В банку емкостью 0,5 л заливают пробу масла. Перемешивают его неоднократным опрокидыванием банки, взбалтыванием и просматривают на свету. Наличие видимых ворсинок и крупных частиц свидетельствует о загрязнении масла. При числе ворсинок менее девяти масло можно испытывать на электрическую прочность.

Чтобы определить присутствие воды в масле, пробу масла в пробирке с термометром помещают в баню при температуре 175 °С и наблюдают за его нагревом. Если при 150 °С образуется пена, происходит потрескивание, на стенках пробирки масло темнеет — это означает, что в масле есть вода.

Одной из наиболее важных электрических характеристик жидких диэлектриков является их электрическая прочность

где U_пр — пробивное напряжение, MB;

h - толщина испытываемого слоя жидкого диэлектрика (расстояние между электродами), м.

Значение пробивного напряжения зависит от формы и размеров электродов, расстояния между ними, давления и температуры жидкого диэлектрика, характера приложенною напряжения (постоянное, переменное), степени загрязнения волокнами, водой и другими примесями. Снижение электроизоляционных свойств жидкого диэлектрика может привести к аварии в электрической установке, поэтому для обеспечения нормальной работы аппаратуры периодически проверяют качество диэлектрика и, в первую очередь, его электрическую прочность.

Порядок выполнения работы

1. Перед испытаниями выполнить следующее:

а) установить требуемое расстояние (2,5 мм) между электродами;

б) промыть фарфоровый сосуд с электродами сухим чистым маслом;

в) залить в промытый сосуд такое количество испытываемого масла (приблизительно 500 мл), чтобы слой масла, покрывающий электроды, был не менее 15 мм;

г) выдержать залитое в сосуд масло в течение 10 мин для того, чтобы пузырьки воздуха всплыли на поверхность.

2. Испытания производить в такой последовательности:

а) заземлить аппарат АИМ-80 прилагаемым к нему медным проводом сечением не менее 4 мм² к зажимам для присоединения заземления с задней стороны аппарата в нижней части;

б) подсоединить аппарат к сети 220 В однофазного переменного тока гибким кабелем, снабженным штепсельными разъемами Ш1, Ш2 (см. рис. 2);

в) открыть верхнюю дверцу аппарата, установить сосуд для испытания Б_э с жидким диэлектриком, закрыть дверцу (замыкаются дверные блок-контакты ДБ1 и ДБ2)\

г

) поставить тумблер-выключатель ТВ2 (см. рис. 1 и 2) в замкнутое положение ;

д) тумблер-выключатель TB1 (см. рис. 1) по желанию оператора может занимать любое из двух положений. Если TB1 поставить в положение замкнутых его контактов, то после пробоя диэлектрика возврат щетки вариатора В_г и стрелки измерительного прибора в нулевое положение будет происходить автоматически;

е) специальным ключом (съемным) включить выключатель сети В_С, при этом загорается зеленая лампа Л₃;

ж) после включения необходимо проследить, чтобы стрелка измерительного прибора стояла на нуле и горела желтая лампа Л_ж.

П

ри этом возможны следующие случаи: 1) стрелка измерительного прибора стоит на нуле и горит желтая лампа Л_ж; 2) стрелка измерительного прибора находится в движении к нулю, если тумблер-выключатель TB1 поставлен в замкнутое положение (автоматический возврат щетки вариатора в нулевое положение); 3) стрелка измерительного прибора стоит не на нуле (если тумблер-выключатель TB1 поставлен в разомкнутое положение). В этом случае для возврата щетки вариатора в нулевое положение следует нажать кнопку К_д;

з) по истечении 10 мин после заполнения испытательного сосуда жидким диэлектриком нажать кнопку включения испытательного напряжения К_в, при этом загорается красная лампа Л_к и гаснет желтая Л_ж.

Киловольтметр в момент, предшествующий пробою, указывает пробивное напряжение жидкого диэлектрика, которое и следует записать в рабочую тетрадь;

и) после пробоя дождаться возврата стрелки измерительного прибора на нуль (загорится желтая лампа), отключить сетевой выключатель, вынуть съемный ключ, открыть верхнюю дверцу (разомкнутся дверные блок-контакты ДБ1 и ДБ2);

к) перемешать масло чистой стеклянной палочкой или латунной пластинкой.

3. Испытание масла произвести 6 раз. На основании шести пробоев вычислить среднее значение пробивного напряжения, которое принимают за действительное значение. Интервал между пробоями (5—10 мин) контролируют по песочным часам.

4.Результаты измерений и вычислений записать в табл. 1.

Таблица 1 Результаты измерений

Наименование жидкого диэлектрика	Измеряются							Вычисляются
Наименование жидкого диэлектрика	h, м	U_пр.1, кВ	U_пр.2, кВ	U_пр.3, кВ	U_пр.4, кВ	U_пр.5, кВ	U_пр.6, кВ	U_пр.ср, кВ	Е_пр.ср., МВ/м

Контрольные вопросы

1.Как влияет на электрическую прочность масла большое число следующих друг за другом пробоев?

2.Почему при стандартном испытании масла берут среднее из шести значений пробивного напряжения, а не удовлетворяются одним двумя значениями?

3. В каких электрических аппаратах применяют трансформаторное

масло?
Павлодар облысының білім баскармасы

Управление образования Павлодарской области

Академик Сәтпаев атындағы Екібастұз инженерлік - техникалық институтының колледжі

Екибастузский колледж инженерно - технического института имени академика К.И.Сатпаева

Лабораторная работа № 3

по дисциплине «Электротехнические материалы»

На тему: «Определение электрической прочности жидких диэлектриков»

Экибастуз 2009