LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ
	Wpływ przegrody izolacyjnej na wytrzymałość dielektryczną powietrza		Nr ćwiczenia: 9
		2015/2016	Data wykonania: 09.04.2016	Ocena / podpis

Celem ćwiczenia było wyznaczenie wytrzymałości dielektrycznej powietrznego układu o polu silnie niejednorodnym bez przegrody oraz z przegrodą izolacyjną umieszczoną w różnych odległościach przestrzeni międzyelektrodowej przy tej samej odległości elektrod. Badania wytrzymałości dielektrycznej powietrznego układu można wykonać przy napięciu stałym o różnej biegunowości elektrod oraz przy napięciu przemiennym.

Warunki atmosferyczne:

• temperatura otoczenia t = 21,7°C,

• ciśnienie atmosferyczne b = 998 hPa,

• wilgotność względna powietrza φ = 30%.

Badanie wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu stałym

Badania przeprowadza się w układzie przedstawionym na rysunku 1.

Rys. l. Układ do pomiarów wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu stałym

Wyniki pomiarów dla dodatniej i ujemnej elektrody ostrzowej (elektroda płaska-uziemiona) umieszczono w tabelach l i 2, przy zastosowaniu przegrody z papieru maszynowego.

Tabela 1. Dodatnia biegunowość elektrody ostrzowej

a	a1	Um		Ums	Up	Rodzaj przegrody izolacyjnej
cm	cm	V		V	kV
3	0*	86	93	89,5	33,02	bez przegrody
3	0	93	94	93,5	34,49	papier maszynowy
3	0,5	89	89	89	32,83
3	1,0	94	94	94	34,68
3	1,5	128	127	127,5	47,04
3	2,0	154	160	157	57,92
3	2,5	186	184	185	68,25
3	3,0	166	160	163	60,13

Przykładowe obliczenia:

Średnia wartość napięcie na transformatorze wyznaczona z napięcia Um:

U_ms = (ΣU_m) / liczba pomiarów = (86+93) /2 = 89,5 V

Przekładnia transformatora:

ϑ = 60000V / 230V

Napięcie przeskoku:

U_p = √2·U_ms·ϑ = √2 · 89,5 · (60000/230) ≈ 33,02 kV

Tabela 2. Ujemna biegunowość elektrody ostrzowej

a	a1	Um		Ums	Up	Rodzaj przegrody izolacyjnej
cm	cm	V		V	kV
3	0*	131	131	131	48,33	bez przegrody
3	0	93	89	91	33,57	papier maszynowy
3	0,5	85	97	91	33,57
3	1,0	88	87	87,5	32,28
3	1,5	123	119	121	44,64
3	2,0	156	154	155	57,18
3	2,5	178	178	178	65,67
3	3,0	148	142	145	53,49

Przykładowe obliczenia:

Średnia wartość napięcie na transformatorze wyznaczona z napięcia Um:

U_ms = (ΣU_m) / liczba pomiarów = (131+131) /2 = 131 V

Przekładnia transformatora:

ϑ = 60000V / 230V

Napięcie przeskoku:

U_p = √2·U_ms·ϑ = √2 · 131 · (60000/230) ≈ 48,33 kV

Badanie wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu przemiennym

Badania przeprowadza się w układzie przedstawionym na rysunku 2.

Rys. 2. Układ do pomiarów wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu przemiennym

Wyniki pomiarów dla napięcia przemiennego umieszczono w tabeli 3 przy zastosowaniu przegrody z papieru maszynowego.

Tabela 3. Napięcie przemienne

a	a1	Um		Ums	Up	Rodzaj przegrody izolacyjnej
cm	cm	V		V	kV
3	0*	104	99	101,5	37,45	bez przegrody
3	0	98	99	98,5	36,34	papier maszynowy
3	0,5	80	79	79,5	29,33
3	1,0	103	98	100,5	37,08
3	1,5	130	132	131	48,33
3	2,0	156	162	159	58,66
3	2,5	162	170	166	61,24
3	3,0	104	110	107	39,47

Przykładowe obliczenia:

Średnia wartość napięcie na transformatorze wyznaczona z napięcia Um:

U_ms = (ΣU_m) / liczba pomiarów = (104+99) /2 = 101,5 V

Przekładnia transformatora:

ϑ = 60000V / 230V

Napięcie przeskoku:

U_p = √2·U_ms·ϑ = √2 · 101,5 · (60000/230) ≈ 37,45 kV

Oznaczenia z tabel:

0* - układ bez przegrody izolacyjnej,

a - odległość między ostrzem a płytą,

a₁ - odległość między płytą a przegrodą izolacyjną,

U_m - napięcie mierzone na transformatorze podczas wystąpienia przeskoku,

U _ms - napięcie średnie wyliczone z napięcia Um,

U_p - napięcie przeskoku.

Rys. 3. Wykres zależności U_p = f(a) dla układów

z dodatnią i ujemną elektrodą ostrzową oraz dla napięcia przemiennego

Wnioski

Odległość między płytką a przegrodą izolacyjną zdecydowanie wpływa na wytrzymałość dielektryczną powietrza. Napięcie na transformatorze przy ujemnej biegunowości bez przegrody izolacyjnej ma wyższe wartości napięcia niż przy przypadku dodatniej biegunowości. Natomiast w przypadku napięć przemiennych wartości są najniższe.

1