- •Л.А. Ковригин техника высоких напряжений
- •Введение
- •Атмосферные перенапряжения
- •1.1. Волновые процессы в линиях электропередачи
- •1.1.1. Прохождение электромагнитной волны через узловую точку
- •1.1.2. Прохождение электромагнитной волны через индуктивность
- •1.1.3. Прохождение электромагнитной волны мимо емкости
- •1.2. Развитие грозового разряда
- •Важным параметром при расчете грозозащиты является крутизна фронта тока молнии, это отношение амплитуды тока молнии Iм к длительности фронта τф (рис. 1.17):
- •1.4. Молниеотводы
- •1.5. Заземлители
- •Порядок устройства заземлителей:
- •1) Измеряется удельное объемное сопротивление грунта;
- •1.6. Разрядники
- •1.6.1. Структура времени разряда
- •1.6.2. Вольт-секундная характеристика искрового промежутка
- •1.6.3. Принцип защиты объекта разрядником
- •1.6.4. Трубчатый разрядник
- •1.6.5. Вентильный разрядник
- •1.6.6. Магнитно-вентильный разрядник
- •1.6.7. Ограничитель перенапряжения нелинейный
- •1.7. Грозозащита линий электропередачи
- •1.7.1. Индуктированные перенапряжения на лэп
- •1.7.2. Прямой удар молнии в опору лэп, не защищенную тросами
- •1.7.3. Прямой удар молнии в опору лэп с тросами
- •На изоляцию будет воздействовать напряжение:
- •1.7.4. Прямой удар молнии в провод лэп
- •1.7.5. Прямой удар молнии в трос в центре пролета
- •Через τфнапряжение начнет спадать (рис. 1.50,б).
- •1.7.6. Общие принципы защиты лэп
- •1. 8. Грозозащита подстанций
- •1.8.1. Допустимое расстояние между вентильным разрядником и защищаемым объектом
- •1.8.2. Грозозащита подстанций на напряжение 3–20 кВ
- •1.8.3. Грозозащита подстанций на напряжение 35–220 кВ
- •1.8.4. Грозозащита подстанций на напряжение 500 кВ
- •1.8.5. Грозозащита вращающихся машин
- •2. Внутренние перенапряжения
- •2.1. Общие сведения
- •2. 2. Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
- •Возникновение перенапряжений можно избежать при отключении трансформаторов со стороны низкого напряжения (рис. 2.5, б). В этом случае линия разрядится через обмотку трансформатора.
- •2.3. Перенапряжения при отключении трансформаторов
- •С учетом (2.2) уравнение (2.8) примет вид
- •3. Корона на проводах лэп
- •3.1. Общие сведения
- •Зная критическую напряженность, можно определить критическое напряжение образования короны:
- •3. 2. Корона на проводах лэп при постоянном напряжении
- •3.3. Корона на проводах лэп при переменном напряжении
- •3.4. Корона на проводах лэп при импульсном напряжении
- •Скорость распространения волны вдоль некоронирующей линии равна скорости света c:
- •4. Высоковольтные испытательные установки и измерение высоких напряжений
- •4. 1. Одноступенчатый генератор импульсных напряжений
- •Заряд емкости Сф идет в соответствии с уравнением
- •Одновременно идет разряд Сг через Rхв:
- •4. 2. Многоступенчатый гин
- •4.3. Генератор постоянного напряжения
- •4.4. Испытательные трансформаторы
- •4.5. Измерение высоких напряжений
- •4. 5.1. Шаровые разрядники
- •4.5.2. Электростатические вольтметры
- •Достоинством электростатического вольтметра является линейность шкалы, что видно из формулы (4.23). Предел измерения и чувствительность вольтметра регулируются площадью пластин и упругостью пружины.
- •4.5.3. Делитель напряжения
- •4.5.4. Генерирующий вольтметр
4.5.2. Электростатические вольтметры
Электростатическими называют приборы, в которых электроды перемещаются под действием сил электростатического поля. Для измерения высокого постоянного напряжения используют электростатические вольтметры (рис. 4.13).
Рис. 4.13. Схема электростатического вольтметра: 1– подвижная пластина;2– неподвижная пластина;3– пружина;
4 – стрелка;5– шкала
При приложении постоянного напряжения к неподвижному электроду 2 подвижный электрод 1 перемещается на расстояние dL, в пружине возникает сила F. Работа силы F при перемещении пластины равна FdL. Сближение пластин приведет к изменению энергии конденсатора на величину U2dC/2. Работа силы F равна изменению энергии конденсатора:
или (4.19)
Знак минус указывает на то, что увеличение емкости соответствует уменьшению расстояния. Емкость между плоскими электродами
(4.20)
где S – площадь электрода; L – расстояние между дисками.
Найдём производную емкости по расстоянию:
(4.21)
Подставим (4.21) в выражение (4.19):
(4.22)
Из (4.22) найдем напряжение:
(4.23)
Достоинством электростатического вольтметра является линейность шкалы, что видно из формулы (4.23). Предел измерения и чувствительность вольтметра регулируются площадью пластин и упругостью пружины.
4.5.3. Делитель напряжения
Недостатком такого делителя при измерении переменного и импульсного напряжения являются паразитные емкости и индуктивности из-за больших конструктивных размеров.
а б в
Рис. 4.14. Измерение высоких напряжений:
а– активный делитель напряжения;б– емкостной делитель напряжения;в– емкостно-выпрямительная схема
Переменное и импульсное напряжение можно измерить, применяя емкостной делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных емкостей C1 и C2 (рис. 4.14, б). Для измерения переменного напряжения может быть использована емкостно-выпрямительная схема (рис. 4.14, в), измеряемый ток протекает по цепи: емкость C, вентиль V1 и гальванометр, показания которого тем больше, чем выше напряжение ВН. Вентиль V2 замыкает отрицательные волны на землю и не пропускает их в гальванометр.
4.5.4. Генерирующий вольтметр
Генерирующий вольтметр предназначен для измерения высокого постоянного напряжения. Схема вольтметра изображена на рис. 4.15.
Рис. 4.15. Генерирующий вольтметр: 1 – высоковольтный электрод; 2 – охранное кольцо подвижный диск; 3 – подвижный электрод; 4 – катушка с сердечником; 5 – гальванометр
При подаче на катушку 4 переменного напряжения с частотой ω подвижный диск 3 начинает колебаться с той же частотой. Емкость между дисками постоянно изменяется, и по цепи измерительного прибора протекает емкостный ток
, (4.24)
где C – емкость между дисками, U – измеряемое напряжение.
Чем больше величина измеряемого напряжения, тем больший ток зафиксирует гальванометр. Поле между электродами 1 и 3 однородно благодаря наличию охранного кольца 2. Достоинством генерирующего вольтметра является высокое входное сопротивление.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Техника высоких напряжений: Учеб. для студентов электротехнических специальностей вузов / Под общ. ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 487 с.
Иерусалимов М.Е. Техника высоких напряжений / М.Е. Иерусалимов, Н.Н.Орлов. – Киев: Изд-во Киев. ун-та, 1967. – 443 с.
Высоковольтное испытательное оборудование и измерения / Под общ. ред. А.А. Воробьева – М.: Госэнергоиздат, 1963. – 584 с.
Юман М. Молния. – М.: Мир, 1972. – 328 с.
СОДЕРЖАНИЕ
|
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………….……………... |
3 |
1. |
АТМОСФЕРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ…………………………... |
8 |
1.1. |
Волновые процессы в линиях электропередачи………………….... |
8 |
1.1.1. |
Прохождение электромагнитной волны через узловую точку…… |
8 |
1.1.2. |
Прохождение электромагнитной волны через индуктивность….. |
10 |
1.1.3. |
Прохождение электромагнитной волны мимо емкости…………... |
13 |
1.2. |
Развитие грозового разряда…………………………………………. |
16 |
1.3. |
Параметры разряда молнии…………………………………………. |
22 |
1.4. |
Молниеотводы………………………………………………………. |
27 |
1.5. |
Заземлители………………………………………………………….. |
32 |
1.6. |
Разрядники…………………………………………………………… |
37 |
1.6.1. |
Структура времени разряда………………………………………… |
37 |
1.6.2 |
Вольт-секундная характеристика искрового промежутка………... |
38 |
1.6.3. |
Принцип защиты объекта разрядником …………………………..... |
39 |
1.6.4. |
Трубчатый разрядник……………………………………………….. |
40 |
1.6.5. |
Вентильный разрядник ……………………………………………… |
42 |
1.6.6. |
Магнитно-вентильный разрядник…………………………………. |
45 |
1.6.7. |
Ограничитель перенапряжения нелинейный……………………… |
46 |
1.7. |
Грозозащита линий электропередачи……………………………… |
46 |
1.7.1. |
Индуктированные перенапряжения на ЛЭП……………………… |
47 |
1.7.2. |
Прямой удар молнии в опору ЛЭП, не защищенную тросами…… |
48 |
1.7.3. |
Прямой удар молнии в опору ЛЭП с тросами……………………... |
49 |
1.7.4. |
Прямой удар молнии в провод ЛЭП……………………………….. |
50 |
1.7.5. |
Прямой удар молнии в трос в центре пролета…………………….. |
51 |
1.7.6. |
Общие принципы защиты ЛЭП……………………………………. |
52 |
1.8. |
Грозозащита подстанций…………………………………………… |
53 |
1.8.1. |
Допустимое расстояние между вентильным разрядником и защищаемым объектом…………………………………………………….. |
53 |
1.8.2. |
Грозозащита подстанций на напряжение 3–20 кВ…………………. |
54 |
1.8.3 |
Грозозащита подстанций на напряжение 35– 220 кВ…………….. |
55 |
1.8.4. |
Грозозащита подстанций на напряжение 500 кВ…………………... |
56 |
1.8.5. |
Грозозащита вращающихся машин………………………………… |
57 |
2. |
ВНУТРЕННИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ…………………………….. |
58 |
2.1. |
Общие сведения……………………………………………………… |
58 |
2.2. |
Перенапряжения при отключении ненагруженных линий……….. |
59 |
2.3. |
Перенапряжения при отключении трансформаторов…………...... |
61 |
3. |
КОРОНА НА ПРОВОДАХ ЛЭП…………………………………… |
65 |
3.1. |
Общие сведения……………………………………………………… |
65 |
3.2. |
Корона на проводах ЛЭП при постоянном напряжении…………… |
66 |
3.3. |
Корона на проводах ЛЭП при переменном напряжении…………. |
70 |
3.4. |
Корона на проводах ЛЭП при импульсном напряжении…………. |
72 |
4. |
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ……………………… |
74 |
4.1. |
Одноступенчатый генератор импульсных напряжений…………... |
74 |
4.2. |
Многоступенчатый ГИН……………………………………………. |
77 |
4.3. |
Генератор постоянного напряжения………………………………. |
79 |
4.4. |
Испытательные трансформаторы………………………………….. |
81 |
4.5. |
Измерение высоких напряжений…………………………………… |
82 |
4.5.1. |
Шаровые разрядники………………………………………………... |
82 |
4.5.2. |
Электростатические вольтметры…………………………………… |
84 |
4.5.3. |
Делитель напряжения……………………………………………….. |
85 |
4.5.4. |
Генерирующий вольтметр………………………………………….. |
86 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………... |
87 |
Ковригин Леонид Александрович
ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Конспект лекций
Лит. редактор Н.Г.Важенина
Техн. редактор и корректор Г.Я. Шилоносова
Лицензия ЛР № 020370
Подписано в печать 02.03.05. Формат 60х90/16.
Набор компьютерный. Тираж 300 экз.
Усл. печ. л. 5,25. Уч.-изд. л. 4,3
Заказ № 26.
.
Редакционно-издательский отдел
Пермского государственного технического университета
Отпечатано на ротапринте
Пермского государственного технического университета
Адрес: 614600, Пермь, Комсомольский пр., 29а