МУЛП_140400_62_Изоляция элктроустановок

2.Измерить напряжение на каждом отдельном элементе при помощи вольтметра.

3.Результаты измерений занести в табл. 3.2.

4.При помощи тумблера K1 смоделировать перекрытие изолятора, выполнить пункты 2-3.

5.Вернуть тумблер К1 в исходное положение.

6.При помощи тумблера К2 смоделировать частичное перекрытие изолятора, выполнить пункты 2-3.

7.Вернуть тумблер K2 в исходное положение.

Часть 2

Работа с повышенным напряжением:

Ознакомиться со схемой установки, расположением еѐ элементов, правилами безопасности при работе на установке. Проводить работу, придерживаясь следующих пунктов:

1.Ознакомиться с инструкцией и назначением отдельных элементов измерительной штанги и снять с ее помощью распределение напряжения на гирлянде.

2.Осмотреть аппарат АИИ-70 на предмет целостности заземления.

3.Согласно рис.. переключить разъединитель QS.

4.Подсоединить гирлянду изоляторов к шине.

5.Проверить правильность сборки схемы.

6.Включить главный автомат.

7.Подсоединить аппарат АИИ-70 к сети через штепсельный разъем.

8.Включить автомат аппарата АИИ-70.

9.Подать не гирлянду изоляторов требуемое напряжение.

10.При помощи ШИП - 220 определить напряжение на каждом изоляторе гирлянды.

11.Результаты измерений занести в табл. 3.2.

12.Снизить напряжение установки до нуля.

61

13.Отключить установку от сети и создать видимый разрыв при помощи штепсельного разъема.

14.Отключить главный автомат.

15.Смоделировать перекрытие одного или нескольких изоляторов, т.е. установить перемычку из любого провода между головками изоляторов, при этом следует вспомнить табл.

Таблица 3.2 Значения напряжения на изоляторе в гирлянде

Напряжение на изоляторе, %	Номер изолятора
	1	2	3	4	5

16.Выполнить пункты 6 — 14.

17.Установить защитный экран на гирлянду изоляторов.

18.Выполнить пункты 6 - 14.

Форма представления результатов, полученных при проведении работы

1. По данным табл. 3.2 построить графические зависимости U%=f(n)

2.Провести сравнительный анализ распределения напряжения по гирлянде (физ. модели) при частичном, полном перекрытии изоляции, без и при наличии защитного экрана.

3.Сделать вывод о проделанных экспериментах.

Отчет по лабораторной работе должен содержать: 1. Титульный лист.

2.Цель работы.

3. Краткую информацию о влиянии емкости изоляторов на распределе-

ние напряжения по гирлянде изоляторов.

4.Краткое описание установки и физической модели используемой в работе, их электрические схемы.

5.Таблицы и графики измерений.

62

6. Выводы по работе.

Выводы

Кратко описываются итоги проделанной работы, и приводится анализ полученных результатов. Выводы не должны быть простым перечислением того,

что сделано. Необходимо отметить, что нового узнал студент при выполнении работы, к чему привело обсуждение результатов, насколько выполнена заявленная цель работы.

Вопросы и задания для самостоятельного контроля

1. Почему распределение переменного напряжения по гирлянде одно-

типных изоляторов не равномерно?

2.Как и почему изменится распределение напряжения при увлажнении изоляторов гирлянды?

3.В гирлянду фарфоровых изоляторов предлагается установить однотипный стеклянный изолятор. В каком месте гирлянды установить его для бо-

лее равномерного распределения напряжения?

4.Из каких соображений выбирается количество элементов в гирлянде ЛЭП переменного тока?

5.Какое влияние оказывает защитная арматура на распределение напряжения по гирлянде?

6.Почему изолятор рассматривается как конденсатор?

7.Как можно увеличить емкость изолятора относительно провода?

8.Что необходимо сделать для выравнивания напряжения?

9.Расскажите устройство и принцип действия штанги ШИП-220.

10.Какое явления сопровождают появление короны?

Рекомендуемая литература с указанием соответствующих глав или тем

[3] § 3.1

[44] раздел 4 § 15.3

63

4. ИЗМЕРЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ

(лабораторная работа № 4)

Цель работы: изучить метод контроля внутренней изоляции по величине тангенса диэлектрических потерь на примере высоковольтных вводов.

Задание: измерить тангенс угла диэлектрических потерь для ввода ГТТБ- 60-110/800 и ввода масляного выключателя МВ-35.

Краткое содержание теоретической части

Устройство высоковольтных вводов.

Высоковольтные вводы состоят из внутренней изоляции выполненной из пропитанной трансформаторным маслом изоляционной бумаги, разделенной на слои уравнительными конденсаторными обкладками. От последней обкладки изоляции сделан изолированный вывод, который выведен через изолятор на с о- единительную втулку и служит для измерения тангенса угла диэлектрических потерь ( tg ) и емкости ввода рис. 4.1.

При эксплуатации вводов этот вывод должен быть надежно заземлен с помощью проводника. Изоляционный остов может быть выполнен в качестве делителя напряжения. С этой целью последний слой остова используется как измерительный конденсатор, который включается последовательно с основной емкостью ввода. Проводник от измерительной обкладки выводится через из о- лятор в корпус специального вывода на соединительной втулке и служит для измерения tg и емкости С изоляции ввода. Проводник от последней обкладки наглухо крепится к соединительной втулке внутри ввода. Изоляционный остов помещен в фарфоровые покрышки, которые являются внешней изоляцией и одновременно служат резервуаром заполняющего ввод масла. Центральный стержень – труба, служит для соединения деталей ввода. У вводов масляных выключателей центральный стержень является токоведущим элементом. У трансформаторных вводов токоведущий проводник проходит внутри трубы. Втулка соединительная – предназначена для крепления ввода на выключателе или трансформаторе.

64

Рис. 4.1 Устройство ввода 110 кВ

1- латунная труба, 2- изоляционный остов, 3- уравнительные обкладки, 4- измерительный вывод, 5 - последний слой изоляции.

Ввод 35 кВ – бумажно-бакелитовый ввод, изготавливаемый путем намотки на токоведущий стержень цилиндра из лакированной бумаги, смазанной бакелитовой смолой. Через определенные числа витков в цилиндр закладываются обкладки из фольги для регулирования электрического поля в радиальном и осевом направлениях. Во время намотки цилиндр обжимается горячими вальцами, вследствие чего смола плавится и склеивает слои бумаги. Затем цилиндр проходит термическую обработку, в процессе которой смола полимеризуется. Цилиндр помещают в фарфоровые покрышки, а пространство между покрыш-

кой и бумажно-бакелитовым сердечником заливают изоляционной мастикой.

65

Рис.4.2. Устройство ввода 35 кВ 1 - токопроводящий стержень, 2 - уравнительные обкладки, 3 - бумажно-

бакелитовый стержень.

Тангенс угла диэлектрических потерь – важнейший параметр изоляции.

От величины tg зависят потери в диэлектрике. Возрастание tg в процессе

эксплуатации происходит в результате общего старения изоляции и может пр и- вести к пробою.

Величина диэлектрических потерь:

P U 2 w C tg ,

(1)

где U – действующее значение испытательного переменного напряжения; w – угловая частота;

С – емкость изоляции;– угол диэлектрических потерь.

Тангенс угла диэлектрических потерь представляет собой отношение активной составляющей тока, протекающего в изоляции, к реактивной составляющей:

tg	Ia	,	(2)
	Ic
где – угол между векторами полного тока и реактивной составляющей			то-
ка в векторной диаграмме токов в изоляции (рис.2.16.).
66

Рис.4.3 Схема замещения и векторная диаграмма токов в изоляции Увеличение тангенса угла потерь обусловлено увлажнением изоляции,

ионизацией газовых включений в расслоившейся изоляции, поверхностным з а- грязнением изоляции. Значение tg так же зависит от температуры, испыта-

тельного напряжения и его частоты.

Тангенс угла диэлектрических потерь – удельная величина, характери-

зующая диэлектрические потери в единице объема изоляции. Поэтому его с у- щественное возрастание наблюдается только при увеличении потерь значи-

тельной части объема изоляции. Если же потери возросли в малой части объема изоляции, то tg изменился незначительно.

Покажем это для случаев параллельного и последовательного расположения диэлектриков с различными значениями тангенса угла диэлектрических потерь (рис. 4.4).

		а)		б)
	Рис. 4.4 Параллельное (а) и последовательное (б) расположение
	диэлектриков
	В первом случае (параллельное расположение):
	tg	C1tg 1	C2tg 2		(3)
		C1	C2
		67

	Если объем V2 значительно меньше объема V1, то и C2							C1 . Тогда
	tg	tg			C2	tg		(4)
			1		C1		2

Из (4) следует, что результирующий тангенс угла диэлектрических потерь будет незначительно превышать тангенс угла потерь основного объема изоляции.

При последовательном расположении слоев:

		tg	C2tg 1			C1tg 2				(5)
				C1		C2
Если слой с повышением тангенса угла потерь имеет незначительную
толщину, то C2	C1 . В этом случае:
		tg	tg			C1	tg		,	(6)
				1				2
						C2
так как C2	C1 , то tg	tg 1

По этой причине достоверность результатов измерения тангенса угла ди-

электрических потерь применительно к неоднородной композиционной изоляции соблюдается при общем старении (увлажнение изоляции). Указанные с о- ображения верны для вводов силовых трансформаторов, вводов трансформаторов тока.

При влажности твердой изоляции менее 3% при температуре 20 – 30 C определяющее значение при измерении тангенса угла потерь изоляции имеют характеристики трансформаторного масла.

При измерении tg изоляции и сравнении его значений с заводскими данными необходимо учитывать влияние температуры изоляции при измерениях.

Для изоляции силовых трансформаторов температурный пересчет производится по формуле:

	tg Q1	tg Q2	(7)
		k1

68

Таблица 4.1 Значения коэффициента k.
Q2 Q1	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
k1	1,15	1,31	1,51	1,75	2	2,3	2,65	3	3,5	4

Состояние изоляции оценивается по абсолютной величине tg .

Методика измерения тангенса угла диэлектрических потерь

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь является одним из основных и наиболее распространенным методом контроля изоляции электрообо-

рудования высокого напряжения, поскольку распределенные дефекты в первую очередь вызывают увеличение диэлектрических потерь. Измеренное значение тангенса дает представление о качестве изоляции, а характер изменения позволяет судить об ухудшении свойств изоляции.

Измерение тангенса угла производится переносными мостами. Использу-

ется прямая (оба электрода испытуемого объекта изолированы) или перевернутая схема (один из электродов объекта заземлен). Напряжение питания моста не превышает 10 кВ независимо о номинального напряжения испытуемого оборудования.

Условие равновесия моста

							Z1 Z4 Z2 Z3 ,
																										R4		1
где Z R		1	, Z		2		1					,		Z	3	R					,	Z	4						j C4			,
1 x		j Cx						j Cn												3									1
																										R4
																													j Cx
											R		1
						1					4			j C4								1
			Rx j C										1							= R3		j C
										R4
							x																	n
														j Cx

Из этого равенства следует:

C		C		R4	,	R R	C4
			n R
	x					x 3	C
			3				n

(8)

(9)

(10)

(11)

Из треугольника сопротивлений схемы замещения диэлектрика (рис.3.4.) следует

69

					tg Rx Cx ,				(12)
так как R	104	, f = 50 Гц, С		= 50,05 мкФ, то
			n
4
		tg C ,			C			159360	(13)
						x
				4				R3

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь при наличии у ввода измерительного вывода производится по «прямой» схеме, а при отсутствии из-

мерительного вывода по «перевернутой» схеме.

В данной работе измерение тангенса угла диэлектрических потерь основной изоляции ввода ГТТБ-110 производим по «прямой» схеме, а измерение тангенса угла диэлектрических потерь последних слоев изоляции ввода ГТТБ - 110 и изоляции ввода МВ-35 производим по «перевернутой» схеме. Измерение тангенса у вводов 35 кВ позволяет выявить увлажнение бакелито-бумажной основы и в меньшей степени дефекты мастичного наполнителя.

Схема лабораторной установки

а) б)

Рис.4.5 Принципиальные схемы измерения (а,б) а – измерение по «прямой схеме».

б – измерение по «перевернутой схеме»

Перечень и краткая характеристика оборудования и материалов, используемых в лабораторной работе

два высоковольтных ввода: ввод ГТТБ-60-110/800;

70