3.4.3. Дільники напруги (дн)

ДН дозволяють не тільки вимірювати напругу, але й зафіксувати форму сигналу, що впливає, за допомогою електронного осцилографа (рис 3.10).

Рис. 3.10. Схема вимірювання високої напруги за допомогою дільника напруги

Застосовуються дільники: омічні, ємнісні й змішані омічно-емнісні.

Дільник характеризується коефіцієнтом розподілу К_д — відношення величини повного опору дільника до величини опору низьковольтного плеча з урахуванням передавального кабелю Z_к і вимірювального пристрою.

Вимоги, пропоновані до дільників напруги:

1. Коефіцієнт розподілу не повинен залежати від амплітуди, полярності, тривалості вимірюваної напруги.

2. Коефіцієнт розподілу не повинен залежати від зовнішніх електричних полів.

3. Дільник повинен бути зручним в експлуатації й відносно дешевим.

У кожного типу дільника є свої переваги й недоліки.

Найбільш універсальним є третій тип дільника - емнісноомічний, щоправда, він і найбільш складний.

3.4. 3.1. Омічний дільник (R1>>R2)

Схема омічного дільника наведена на мал. 3.11.

Як опір високовольтного плеча R1 використають рідинні або дротові малоіндуктивні резистори.

Рідинні резистори виготовляють, наприклад, з розчину CuSO₄ у дистильованій воді.

Рис. 3.11. Схема заміщення омічного дільника	Рис. 3.12. Схема заміщення ємнісного дільника напруги

Недоліки рідинних омічних дільників: К_д залежить від температури, від забруднення сторонніми іонами.

Дротові резистори виготовляють із високоомного дроту - ніхрому, константану. Застосовується малоіндуктивне біфілярне намотування з малим кроком. Індуктивність дротових резисторів більше, ніж рідинних. Це приводить до перекручування форми імпульсів при коротких часах впливу.

3.4.3.2. Ємнісний дільник (C₂>>C₁)

Схема ємнісного дільника напруги наведена на мал. 3.12. Основний недолік ємнісного дільника: неможливо точно погодити з передавальним кабелем, що приводить до наявності відбитого сигналу й перекручуванню основного. При коротких часах впливу краще, ніж омічний ДН. Складності при розрахунку К_д.

3.4.3.3. Змішаний дільник напруги

Схема змішаного дільника напруги наведена на мал. 3.13.

Рис. 3.13. Схема заміщення змішаного дільника напруги	Рис. 3.14. Схема приєднання високовольтного дільника до об'єкта, на якому виконується вимірювання високої напруги

Складність у настроюванні змішаного дільника напруги, тому що К_д по С и R повинні бути однакові. К_ДС = К_ДR. Складно розрахувати К_Д. Цей дільник має переваги – можна вимірювати короткі й довгі сигнали. Недоліки: складність виготовлення й дорожнеча.

Дільник повинен приєднуватися безпосередньо до об'єкта випробувань, а не через довгі шини, що підводять (мал. 3.14).

4. Перенапруги й захист від них

4.1. Класифікація перенапруг

Перенапруга — усяке підвищення напруги в електричній мережі більше максимального робітника U_р.макс=U_H + (0,2 ÷ 0,05) U_H залежно від класу напруги.

При перенапругах створюються тяжкі умови для роботи ізоляції, тому що вони можуть у багато разів перевищувати U_р.макс. Перенапруги підрозділяються на:

1. зовнішні (грозові);

2. внутрішні (перехідні процеси в електричних мережах).

На схемі наведена класифікація перенапруг.

Необхідно знати наступні характеристики перенапруг:

1. Максимальне значення амплітуди напруги при перенапрузі U_макс або кратність перенапруг

(4.1)

2. Тривалість впливу перенапруги.

3. Форму кривої перенапруг (аперіодична, коливальна, високочастотна й ін.)

4. Широту охоплення елементів електричного ланцюга.

Всі перераховані характеристики мають стохастичну природу й мають значний статистичний розкид, що обов'язково враховується при розрахунках. Для ізоляції високовольтних пристроїв низьких класів напруги (U≤220 кВ) найнебезпечнішими є грозові перенапруги. Їхня ізоляція витримує комутаційні перенапруги будь-якої кратності.

Для ізоляції високовольтних пристроїв високих і надвисоких класів напруги (U>330 кВ) найнебезпечнішими є комутаційні перенапруги.

Тому на низьких класах напруги обмежують спеціальними пристроями тільки грозові перенапруги, а на високих класах примусово обмежують і внутрішні перенапруги.