- •Вопросы к экзамену по дисциплине «Электроэнергетика». Ч. 4. (Изоляция и перенапряжение, твн)
- •Особенности внешней и внутренней изоляции.
- •Стримерная теория разряда
- •Условие самостоятельности разряда в однородном поле.
- •Пробивное напряжение газа в однородном поле. Закон Пашена.
- •Влияние полярности электродов на пробивное напряжение, влияние барьера на пробивное напряжение.
- •Эффект полярности:
- •Барьерный эффект
- •Коронный разряд на влэп при постоянном и переменном напряжении. Способы ограничения потерь на корону.
- •Ограничение потерь на корону:
- •Электропроводность твердых диэлектриков.
- •Поляризация твердых диэлектриков, диэлектрические потери.
- •Диэлектрические потери:
- •Разряд вдоль поверхности твердых диэлектриков в однородном поле.
- •Разряд вдоль поверхности твердых диэлектриков в резконеоднородном поле, разряд по увлажненной и загрязненной поверхности твердых диэлектриков.
- •Разряд по увлажненной и загрязненной поверхности твердых диэлектриков.
- •Распределение напряжения по гирлянде изоляторов, выбор числа изоляторов в гирлянде.
- •Выбор числа изоляторов:
- •Регулирование электрических полей во внутренней изоляции.
- •Тепловой пробой.
- •Электрический пробой.
- •Изоляция силовых трансформаторов и высоковольтных вводов.
- •1)Начальная стадия – лидерная
- •2) Главный разряд
- •3) Завершающая (финальная) стадия
- •Электрические характеристики молнии
- •Защита от прямых ударов молнии.
- •Зоны защиты молниеотводов
- •Тросовые молниеотводы
- •Защитные промежутки
- •Трубчатый разрядник
- •Вентильный разрядник.
- •Заземления в электрических установках высокого напряжения. Требования к заземлению станций и подстанций.
- •Грозозащита линий электропередач.
- •Волновые процессы в линиях, преломление и отражение волн в узловых точках.
- •Волновые процессы в линиях
- •Преломление и отражение волн в узловых точках
- •Перенапряжения при отключении емкостей и ненагруженных линий.
- •Феррорезонансные явления в электрических установках.
Вопросы к экзамену по дисциплине «Электроэнергетика». Ч. 4. (Изоляция и перенапряжение, твн)
-
Особенности внешней и внутренней изоляции.
Изоляция электрических установок может быть разделена на внешнюю и внутреннюю изоляцию. К внешней изоляции относятся воздушные промежутки (например, между проводами разных фаз линии электропередачи, между проводами и опорой), внешние поверхности твердой изоляции (изоляторов), промежутки между контактами разъединителя и т.п. Внутренняя изоляция состоит из комбинации различных жидких, твердых и газообразных диэлектриков. К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, герметизированная изоляция вводов, изоляция между контактами выключателя в отключенном состоянии и т.д.
Особенности внешней изоляции:
-
зависимость электрической прочности от атмосферных условий: давления, температуры и влажности воздуха. На электрическую прочность изоляторов наружной установки существенно влияют загрязнения их поверхности и атмосферные осадки;
-
после пробоя внешняя изоляция полностью самовосстанавливается, если снимается напряжение или гаснет дуга в месте пробоя;
-
отсутствие старения изоляции.
Особенности внутренней изоляции:
-
электрическая прочность внутренней изоляции электрооборудования практически не подвержена влиянию атмосферных условий;
-
пробой твердой и комбинированной изоляции - явление необратимое, приводящее к выводу из строя электрооборудования. Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, однако пробои приводят к ухудшению их характеристик;
-
подвержена старению, т.е. ухудшению электрических характеристик в процессе эксплуатации (частичные разряды, диэлектрические потери).
-
Виды ионизации газов, лавина электронов, стримерная теория разряда.
Энергия, необходимая для ионизации атома или молекулы, называется энергией ионизации.
Ионизация, образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул.
Рекомбинация ионов и электронов, образование нейтральных атомов или молекул из свободных электронов и положительных атомных или молекулярных ионов; процесс, обратный ионизации.
Объемная ионизация – образование заряженных частиц в объеме газа между электродами.
Объемная ионизация подразделяется:
1)на ударную ионизацию;
Ударная ионизация – соударение электрона с нейтральным атомом или молекулой.
2)ступенчатую ионизацию;
Ступенчатая ионизация происходит тогда, когда энергия первого воздействующего на нейтральный атом или молекулу электрона приводит атом только в возбужденное состояние, т. е. энергия электрона недостаточна для ионизации.
3)фотоионизацию;
Для осуществления фотоионизации в объеме газа энергия фотонов, излучаемая возбужденными атомами или молекулами, должна быть больше энергии ионизации при поглощении фотона нейтральным атомом или молекулой. Этот процесс успешно осуществляется в смеси газов (воздух). При фотоионизации возможна и ступенчатая ионизация.
4)термоионизацию.
Термоионизация обусловлена тепловым состоянием газа и может происходить в результате следующих актов:
1)освобождения электрона при соударениях между атомами и молекулами при высоких температурах;
2)фотоионизации нейтральных атомов и молекул, возбужденных в результате теплового взаимодействия при высоких температурах;
3)ионизации при столкновении электрона с нейтральным атомом или молекулой при высоких температурах.
Поверхностная ионизация – излучение (эмиссия) заряженных частиц с поверхности электродов.
Поверхностная ионизация (эмиссия электронов) осуществляется за счет:
1) бомбардировки поверхности катода положительными иона-
ми — вторичная электронная эмиссия (ионизация иона).
2) фотоэмиссии, т. е. лучистой энергии, облучающей катод, например, ультрафиолетового света, рентгеновского излучения, излучения возбужденных атомов и молекул в объеме газа между электродами (ионизация квантом света).
3) нагрева поверхности катода – термоэлектронная эмиссия (темоионизация)
4) энергии внешнего электрического поля – автоэлектронная или холодная эмиссия (автоэлектронная ионизация).
Лавина электронов – процесс нарастания числа электронов, движущихся в электрическом поле по направлению к аноду.
Рисунок 1 – Искажение электрического поля в промежутке, создаваемое лавиной: 1 — средняя напряженность без лавины; 2 —результирующая напряженность
Рисунок 2 – Схема определения числа электронов в лавине
Рисунок 3 – Механизм развития катодного стримера:1 – электрод (катод); 2 – канал стримера; 3 – лавины; 4 – движение фотонов; 5 – электроны за счет фотоионизации.
Интенсивность размножения электронов в лавине характеризуется коэффициентом ударной ионизации α, равным числу ионизаций, производимых электроном на пути в 1 см по направлению действия электрического поля (первый коэффициент Таунсенда). На расстоянии x от катода число электронов возросло до n. Увеличение числа электронов dn на пути dx будет равно:
, либо , затем интегрируем . В результате получим , тогда . Это выражение дает значение электронов в лавине без учета их прилипания к нейтральным атомам и молекулам
Тогда число электронов в лавине с учетом прилипания будет равно:.