Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

половин выбираются существенно различными. При этом на выходе установки генерируется импульс колебательного затухающего на­ пряжения, плавно нарастающего от нуля (как показано на рис. 16.17). Изменяя величины подключенных индуктивностей и соответственно частоты колебательных контуров, можно регулировать в широких пределах форму выходного импульса. Значительным преимуществом ■схемы ГАКИН является то, что индуктивности рассчитываются лишь на напряжение одной ступени генератора, а это существенно облегчает требования к их конструктивному выполнению. Дооборудование ГИН индуктивностями не представляет сколько-нибудь значительных кон­ структивных тр удностей.

Апериодические импульсы с большой длительностью фронта (не­

тельной величины. Однако при этом существенно снижается коэффи­ циент использования ГИН.

При использовании ГАКИН в режиме генератора апериодических импульсов его индуктивности шунтируются разрядными сопротивле­ ниями такой величины, чтобы обеспечить необходимую форму импуль­ са.

ГЛАВА XVII. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

ИИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

§17.1. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Измерительные устройства, применяющиеся в лабораториях для измерения высокого напряжения промышленной частоты и постоянного (выпрямленного) напряжения, можно в зависимости от используемых физических явлений разделить на следующие группы:

1)измерительные разрядники;

2)электростатические приборы;

3)делители высокого напряжения в сочетании с измерительными устройствами низкого напряжения.

Непрерывное повышение номинальных напряжений линий элект­ ропередачи выдвигает все новые требования к измерительным устрой­ ствам, в частности к их точности. Повысился интерес к измерениям по­ терь, tg 6, емкости и особенно характеристик частичных разрядов в изоляционных конструкциях, интенсивно развиваются методы опре­ деления этих характеристик на высоких напряжениях. При этом, естественно, возрастают требования к точности измерения высокого напряжения, воздействующего на изоляцию непрерывно в течение длительного времени. В таких испытаниях применение измеритель­ ных разрядников исключается, так как погрешность измерения с их помощью превышает 3%, а также в связи с тем, что разряд приводит к короткому замыканию в цепи высокого напряжения и последующему отключению источника высокого напряжения.

При измерении высоких напряжений в физических лабораториях •требуется особенно высокая точность измерений (погрешность не

479

более 0,05%). Поэтому в лабораториях непрерывно совершенствуются! известные методы и разрабатываются новые для проведения более точных измерений.

тают передовые лаборатории высоких напряжений.

§ 17.2. ШАРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯДНИК

а. Общие требования

Шаровой измерительный разрядник весьма широко применяется в научно-исследовательских и промышленных лабораториях высокогонапряжения благодаря простоте устройства и приемлемой для прак­ тики точности, которую можно получить, соблюдая правильную мето­ дику измерения. Наличие в лаборатории шаровых разрядников различных диаметров обеспечивает измерение широкого диапазона нап­ ряжений, включая очень высокие, для которых изготовление вольт­ метров представляет большие трудности. Сущность измерения высо­ кого напряжения с помощью шарового разрядника заключается в том,, что разряд в слабонеоднородном поле между двумя шаровыми элек­ тродами в воздухе возникает при определенном напряжении с малым разбросом и малым запаздыванием. Разрядное напряжение зависит от расстояния между шарами, диаметра шаров и способа их включения.

С помощью шарового разрядника измеряется амплитудное значение напряжения. Величина напряжения, при котором произошел разряд между шарами, определяется в зависимости от расстояния между шара­ ми и диаметра шаров по специальным таблицам (см. ГОСТ 17512—72). Эти таблицы являются результатом тщательной обработки экспери­ ментальных исследований разрядных напряжений шаровых разряд­ ников в ряде лабораторий мира. Разрядное напряжение в газах зависит от давления, температуры и влажности, поэтому стандартные таблицы соответствуют нормальному давлению воздуха 760 мм pm. cm. и нормальной температуре 20° С. Влияние влажности воздуха на раз­ рядное напряжение в однородных полях при обычном ее изменении в- лабораториях ничтожно, поэтому таблицы его не учитывают.

В практике испытаний изоляционных конструкций применяется почти исключительно несимметричное включение, когда один из шароа заземлен (см. рис. 17.1). Эффект полярности при импульсных напря­ жениях возникает вследствие различия электрических полей у по­ верхностей шаров при таком включении, поскольку напряженность, поля на поверхности верхнего шара выше напряженности на поверх-

480

ностп нижнего шара. Это различие возрастает с повышением расстоя­ ния между шарами. Расхождение в значениях пробивных напряжений при различных полярностях также возрастает с повышением расстоя­ ния между шарами.

В таблицах отражен эффект полярности измеряемого напряжения, который относится только к импульсным напряжениям.

В случае измерения постоянного напряжения, когда оно при плав­ ном подъеме относительно медленно возрастает до пробоя, электричес­ кое поле втягивает в область разряда и на поверхность шара пылинки, всег­ да' присутствующие в окружающем воздухе. Эти пылинки создают мест­ ное усиление поля и вызывают преж­ девременные пробои при большем раз­ бросе в значениях разрядных напря­ жений. Поэтому при измерении посто­ янного напряжения рекомендуется пользоваться для обеих полярностей таблицей, дающей меньшее значение разрядного напряжения.

Для расстояний между шарами до 0,5 D таблицы дают значения разряд­ ных напряжений с погрешностью, не превышающей ± 3% . Значения таб­ личных разрядных напряжений для

расстояний от 0,5 D до 0,75 D не могут гарантировать указанную погрешность и поэтому приводятся в скобках..б

б. Методика измерения высокого напряжения

При измерении высоких напряжений с помощью стандартного ша­ рового разрядника (рис. 17.2 и 17.3) следует соблюдать ряд существен­ ных требований. Последовательно с шаровым разрядником необхо­ димо включать сопротивление R 0■При измерении напряжения постоян­ ного или промышленной частоты рекомендуется выбирать R0—0,1-г- -М Мом. Большая величина относится к более высоким напряжениям. Это сопротивление включается для предохранения поверхности шаров от оплавления и эрозии, а также для подавления высокочастотных колебаний. Эти колебания могут возникнуть при мощных частичных разрядах на испытуемом объекте или на соединительных шинах кон­ тура, образованного емкостями шарового разрядника и испытуемогообъекта и индуктивностью соединительной шины. Для переменных напряжений более высоких частот, когда становится значительным падение напряжения на сопротивлении вследствие емкостного тока через разрядник, величина сопротивления R 0 должна быть снижена примерно обратно пропорционально частоте измеряемого напряже­ ния.

Конструкция сопротивления R 0 должна обеспечивать отсутствие его перекрытия при пробое измерительного разрядника.

481

Измерительный разрядник следует располагать так, чтобы элект­ рическое поле между шарами соответствовало расположению измери­

его максимальные размеры; 4 — провод вы* сокого напряжения с последовательно вклю­ ченным сопротивлением R 0\ 5 — экран для улучшения распределения поля н его мак­ симальные размеры; Р — точка новообразо­

Рис. 17.3. Стандартный шаровой разрядник горизонтального типа

(обозначения те же, что на рис. 17.2)

482

Место присоединения подводящих проводов к шаровому разряд­ нику следует удалить от самого шара по меньшей мере на диаметр шара. Подводящие провода должны подходить перпендикулярно к оси разрядника или в лучшем случае отклоняться в сторону, противопо­ ложную искровому промежутку.

Прежде чем приступить к измерениям, необходимо дать несколько предварительных разрядов для приведения поверхности шаров, а также искрового промежутка в рабочее состояние. Рекомендуется повторять предварительные разряды до тех пор, пока не установится малый (±3% ) разброс в показаниях контрольного вольтметра испы­ тательного трансформатора. Разрядному напряжению, определенному из таблиц ГОСТ, соответствует среднее значение напряжения из трех последовательных отсчетов по контрольному вольтметру.

Если измерение производится в нестандартных атмосферных усло­ виях, то для получения истинного разрядного напряжения между ша­ рами необходимо ввести поправку к табличному значению в зависи­ мости от величины относительной плотности воздуха б, вычисляемой

I

При облучении разрядника 'несколько снижается его разрядное напряжение и заметно уменьшается разброс в отсчетах по вспомога­ тельному прибору. Поэтому в рекомендациях ГОСТа и МЭКа указы­ вается, что значения, данные в стандартных таблицах, применимы для

483