Ćwiczenie 8 – Badanie wysokonapięciowych układów izolacyjnych napięciem piorunowym
Załącznik - protokół badań
1. Przygotowanie stanowiska do wysokonapięciowych prób probierczych
1.1. Parametry generatora napięć piorunowych
−
największa wartość szczytowa wytwarzanego udaru
300 kV
max
,
−
największe obciążenie pojemnościowe
600 pF,
−
napięcie ładowania
< 75 kV=,
−
zalecana częstość wytwarzania udarów
< 2 udary/min,
−
energia generatora
1,7 kJ.
1.2. Pomiar pojemności badanego obiektu
Badany obiekt stanowi układ izolatora wsporczego. Należy pomierzyć pojemność izolatora przy pomo-
cy mostka
C = .................. pF < 600 pF.
Pojemność badanego obiektu powinna być mniejsza od 600 pF.
2. Wykonanie prób probierczych izolatora wsporczego
2.1. Określenie wartości napięcia probierczego dla warunków normalnych
Należy odczytać wartość napięcia probierczego piorunowego (U
0
) dla danego izolatora z polskiej normy
PN-EN 60071-1 (napięcie to odnosi się do warunków normalnych). Dla izolatora o napięciu znamionowym
U
n
=10 kV piorunowe napięcie probiercze wynosi U
0
=60 kV.
U
n
= ................. kV, U
0
= .................. kV.
2.2. Obliczenie napięcia probierczego dla danych warunków atmosferycznych
Należy obliczyć napięcie probiercze w danych warunkach atmosferycznych jakie panują w laborato-
rium.
Zgodnie z
PN-EN 60060-1
napięcie probiercze w danych warunkach atmosferycznych wynosi
U
pr
= U
0
⋅
K
t
,
gdzie: U
0
- napięcie probiercze izolatora dla warunków normalnych,
K
t
=
δ
m
⋅
(k
w
)
w
- współczynnik poprawkowy.
Procedura obliczania współczynnika poprawkowego K
t
a) określenie warunków atmosferycznych
t = ............
°
C, b = ......... [
mmHg
]
⋅
1,333 [
hPa/mmHg
] = ........... hPa,
ϕ
= ............. %,
b) obliczenie względnej gęstości powietrza
δ
i wilgotności bezwzględnej h. Wilgotność względną
ϕ
[%] należy odczytać z psychrometru
..
..........
C]
[
t
+
273
[hPa]
b
0,289
=
o
=
δ
, h
n
= .......... g/m
3
,
=
⋅
=
n
h
100
h
ϕ
............ g/m
3
,
gdzie: h
n
- wilgotność bezwzględna w stanie nasycenia odczytana z dołączonej do stanowiska tabeli,
c) obliczenie współczynnika k
w
..
..........
h
=
δ
g/m
3
,
k
w
= 1 + 0,01
⋅
(h/
δ
– 11) = ................,
d) obliczenie współczynnika g
w
B
k
l
500
U
=
g
⋅
⋅
⋅
δ
= ...............,
gdzie: U
B
= 1,1
⋅
U
0
[kV] = ............ kV,
l = ............ m - minimalna droga przeskoku [m] (najmniejsza odległość między okuciami),
e) odczytanie z wykresu m = f
(g) i w = f
(g) (PN-EN 60060-1) wykładników potęg m i w lub oblicze-
nie z poniższych wzorów:
m = w = 0
dla g < 0,2
m = w = g(g – 0,2)/0,8
dla 0,2
≤
g
≤
1,0
m = w = 1
dla 1,0 < g
≤
1,2
m = 1, w = (2,2 – g)(2,0 – g)/0,8
dla 1,2 < g
≤
2,0
m = 1, w = 0
dla g > 2.
m = ............ ,
w = ............. ,
f) obliczenie napięcia probierczego izolatora wsporczego w danych warunkach atmosferycznych
K
t
=
δ
m
⋅
(k
w
)
w
= ..............., U
pr
= U
0
⋅
K
t
= .............. kV.
2.3. Ustawienie iskiernika pomiarowego
Należy ustawić odstęp pomiędzy kulami iskiernika pomiarowego odpowiadający obliczonemu napięciu
probierczemu izolatora. Dla iskiernika kulowego stabelaryzowane wartości napięć przeskoku odnoszą się do
warunków normalnych. W związku z tym należy obliczyć napięcie przeskoku dla iskiernika dla warunków
normalnych:
k
U
U
pr
pn
⋅
=
δ
= .................. kV,
gdzie: U
pr
– napięcie probiercze dla izolatora obliczone w punkcie 2.2,
δ
– względna gęstość powietrza,
−
⋅
+
=
5
,
8
h
002
,
0
1
k
δ
= ........... , – współczynnik zależny od stosunku h/
δ
[g/m
3
]
Z załączonego do stanowiska wykresu, dla obliczonej powyżej wartości U
pn
, odczytujemy odległość a
którą należy ustawić między kulami iskiernika.
a = .................. mm
2.4. Ustawienie napięcia probierczego na wyjściu generatora
Przy przeprowadzaniu pomiarów z wykorzystaniem generatora udarów napięciowych pioru-
nowych należy bezwzględnie przestrzegać zaleceń BHP. Wejście do pola probierczego musi być
połączone z uziemieniem kondensatora do kształtowania czoła udaru i kondensatorów głównych.
Podczas przebywania w polu probierczym biegun wysokiego napięcia (kondensatory główne) musi
być uziemiony przy pomocy drążka uziemiającego.
a)
do wyjścia generatora przyłączamy iskiernik pomiarowy I
p
. Za pomocą liniału umieszczonego na
jednej z elektrod iskiernika pomiarowego ustawiamy odczytaną odległość „a”,
b)
stopniowo podnosimy napięcie na generatorze aż do zadziałania generatora. Odległość między ku-
lami iskierników generatora dobieramy tak (przyciski sterujące rozstawem iskierników znajdują się
na pulpicie), aby z jednej serii udarów, połowa wywołała przeskok na iskierniku pomiarowym
(praktycznie od 4 do 6 na 10 udarów). Jest to 50%-owe napięcie przeskoku. W takim przypadku
iskiernik pomiarowy wskazuje wartość szczytową napięcia probierczego piorunowego, którą należy
przyłożyć do badanego izolatora w danych warunkach pomiaru,
c)
wyłączamy generator i uziemiamy kondensatory generatora,
2.5. Przeprowadzenie próby napięciowej piorunowej izolatora wsporczego
a) do wyjścia generatora przyłączamy badany izolator (C
0
),
b) próbę napięciową przeprowadzamy przez doprowadzenie serii 15 udarów o biegunowości dodat-
niej.
Wynik próby probierczej napięciem udarowym piorunowym należy uznać za dodatni, jeżeli wystąpią
nie więcej niż dwa wyładowania zupełne w regenerującej się części izolacji i brak będzie oznak uszkodzenia
izolacji stałej.
Tab. 1. Wynik próby napięciowej izolatora. t = .......
°
C, b = ........ hPa,
ϕ
= ...... %
Badany obiekt
U
0
[kV]
K
t
U
pr
[kV] Wynik próby napięciowej
Izolator wsporczy U
n
=10 kV
60
3. Próba wytrzymałości elektrycznej piorunowej izolatora wsporczego
Kolejność czynności przy wykonywaniu pomiarów:
a) do wyjścia generatora przyłączamy badany izolator,
b) stopniowo podnosimy napięcie na generatorze aż do wystąpienia przeskoku na iskiernikach generato-
ra. Odległość między kulami iskierników generatora dobieramy tak (przyciski sterujące rozstawem
iskierników znajdują się na pulpicie), aby z jednej serii udarów (co najmniej 10) połowa wywołała
przeskok na izolatorze. Jest to 50% -owe napięcie przeskoku,
c) wyłączamy generator,
d) w celu dokonania pomiaru tego napięcia przyłączamy iskiernik kulowy pomiarowy (po uprzednim
odłączeniu izolatora),
e) stopniowo podnosimy napięcie aż do zadziałania generatora,
f) regulujemy odległość między kulami iskiernika pomiarowego aż do uzyskania 50% (pięćdziesięcio-
procentowego) napięcia przeskoku,
g) wyłączamy generator i odczytujemy odległość „a” między kulami iskiernika pomiarowego.
a = ............... mm
Dla zmierzonej odległości „a” odczytujemy z wykresu wartość udarowego napięcia przeskoku – jest to
wartość dla warunków normalnych U
pn
. Obliczamy U
p
w danych warunkach atmosferycznych
U
pn
= .............. kV, U
p
= U
pn
⋅
k
⋅δ
= ......... kV
.
Wartość udarowego napięcia przeskoku dla izolatora odniesiona do normalnych warunków atmosfe-
rycznych wynosi
U
p0
= U
p
/K
t
= .......... kV
,
gdzie K
t
- współczynnik poprawkowy obliczony w punkcie 2.2.
4. Wnioski
Wnioski powinny zawierać uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia oraz własne spostrzeżenia związane
z otrzymanymi wynikami badań.
Sprawozdanie powinno zawierać:
1.
Cel ćwiczenia
2.
Wyniki pomiarów i obliczeń (tabele)
3.
Obliczenie współczynnika K
t
4.
Opracowanie wyników pomiarów
5.
Wnioski
6.
Załącznik – protokół badań (ten dokument)
podpisany przez prowadzącego zajęcia.
Zespół
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Data ...........................
Podpis prowadzącego .......................