Тема 2. Электрические поля в высоковольтных установках

Электрические поля в однородной среде. Основные законы электрических полей. Классификация электрических полей. Основные свойства и принципы расчета полей. Поля плоского и цилиндрического конденсаторов. Проводящие включения в изоляции. Электрические поля электродов стержень-стержень и плоскость-плоскость.

Литература: [12, с. 274-284].

Электрические поля в неоднородной среде. Поле в многослойных конденсаторах. Градирование изоляции. Газовые включения в твёрдой и жидкой изоляции. Распределение напряжения вдоль поверхности твёрдых диэлектриков. Выравнивание электрических полей.

Литература: [1, с. 138-143], [4, с. 21-54]; [10].

Методические указания. Основные понятия по изучению электрических полей студенты получили в курсе «Теоретические основы электротехники» В этом разделе приведены сведения необходимые для понимания реальных процессов происходящих в изоляции. При проектировании токоведущих частей электрической изоляции специалист должен уметь рассчитать характеристики и построить картину поля.

Студент должен знать, что такое градирование изоляции, как учитывается неоднородность изоляции.

Вопросы для самопроверки

1. Чему равно напряжение между двумя точками, расположенными вдоль силовой линии?

2. Чему равна напряженность поля в заданной точке?

3. Какие поверхности называют эквипотенциальными?

4. Что значит рассчитать поле между электродами при заданном напряжении?

5. Какие виды электрических полей вы знаете?

6. Как степень неравномерности поля связана с геометрическими характеристиками электродов?

7. Какие поля называют плоскопараллельными, а какие плоскомеридианными?

8. Как изменится направление вектора напряженности электрического поля при переходе через многослойную изоляционную среду?

9. Что такое градирование изоляции? Объясните на примере.

10. Как влияют на характеристики изоляции газовые включения?

11. Что вам известно о выравнивании электрического поля конденсаторными обкладками?

12.Почему при переменном напряжении в изоляционных конструкциях распределение напряженности электрического поля изменяется во времени?

13. Что называется эффектом близости?

14. Какие принципы расчета электрических полей вам известны? В чем они заключаются?

15. Расшифруйте понятие краевого эффекта.

16. Для чего провода, ошиновки часто выполняют со специальными шаровыми наконечниками?

17. Рассмотрите процесс внесения в электрическое поле заземленного электрода.

18. В чем отличия картины электрических полей электродов стержень-стержень, стержень-плоскость?

19. Нарисуйте картину электрического поля плоского конденсатора.

Тема 3. Электрические разряды в газах

Основные положения. Физическое состояние газа. Возбуждение и ионизация атомов и молекул. Нейтрализация заряженных частиц. Виды ионизации. Рекомбинация заряженных частиц, их подвижность и диффузия. Плазма. Лавина электронов. Условия самостоятельного разряда. Разряд в равномерном поле. Закон Пашена. Стримерная теория разряда. Разряд в неравномерном поле. Эффект полярности электродов, влияние объёмных зарядов и заземления электродов. Роль барьеров. Поправки на плотность воздуха. Зависимость разрядных напряжений от влажности воздуха и частоты приложенного напряжения.

Литература:[2, с. 9-45]; [13, с. 168-220].

Корона как форма самостоятельного разряда в резко неравномерном поле. Корона на проводах при постоянном и переменном напряжениях. Потери на корону и способы их снижения. Расчет потерь на корону на проводах воздушных линий электропередачи. Применение коронного разряда в технике. Радиопомехи. Акустические шумы.

Литература:[2, с. 84-101]; [13, с. 10-21].

Развитие разряда во времени. Время разряда, его составляющие. Влияние различных факторов на составляющие времени разряда. Волна апериодического импульса и её параметры. Стандартизация формы импульса. Срезанная волна. Пробой изоляции при импульсах. Коэффициент импульса. Минимальные и пятидесяти процентные разрядные напряжения. Вольт-секундные характеристики изоляции и их значение. Разрядные напряжения при импульсах. Статистический разброс разрядных напряжений.

Литература:[2, с. 49-54].

Искровой и дуговой разряды. Критическая длина дуги. Длинная дуга в воздухе. Условия самопогасания дуг на постоянном и переменном напряжениях.

Литература:[13, с. 55-106]; [14, с. 58-66].

Поверхностный разряд в равномерном и неравномерном полях. Поверхностная ёмкость. Влияние влажности воздуха, поправки на влажность воздуха. Разряд вдоль загрязнённой и увлажнённой поверхности твёрдого диэлектрика. Повышение разрядных напряжений в практических конструкциях.

Литература:[2, с. 74-83].

Методические указания.Для создания внешней изоляции в основном служит воздух. Развитие разряда в газе зависит от формы электрода, от приложенного напряжения и характеристик воздушной среды. Студент должен представлять картину образования разряда в воздухе, подготовки электропроводящего канала и перехода процесса в пробой. Зависимость характеристик разряда от давления (закон Пашена), от влажности воздуха, или используемого другого газа.

Изучая вопросы коронирования проводов на линиях электропередачи, следует обратить внимание на отличие униполярной короны от биполярной короны. Необходимо обратить внимание на разброс значений разрядных напряжений для определенного промежутка и подчинение опытных данных нормальному закону распределения. Мера разброса характеризуется среднеквадратичным отклонением.

Вопросы для самопроверки

1. Какие вы знаете характеристики воздушной и газовой изоляций?

2. Какой процесс называется ионизацией?

3. Что такое коронный разряд?

4. Каковы отличия униполярной короны от биполярной?

5. Знаете ли вы практическое использование коронного разряда?

6. Перечислите способы ограничения потерь на корону.

7. Как влияет влажность воздуха на величины разрядного напряжения в искровом промежутке?

8. Как получить вольт-секундную характеристику?

9. Как согласуется вольт-секундная характеристика и характеристика защитных аппаратов?

10. Каковы стадии развития пробоя в газах?

11. Как формируется стример?

12. Сформулируйте закон Пашена.