Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Скачать файл (27,52Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 302

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Параметры короннрующих линий могут быть вычислены по приб лиженным формулам:

(3.29)

(3.30)

где / — частота напряжения, гц\ UmjU„ — кратность перенапряжения по отношению к начальному напряжению короны.

С учетом (3.29) потери на корону могут быть вычислены по (3.28).

§ 3.4. ОСОБЕННОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОНЫ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАПРЯЖЕНИИ

При большой скорости нарастания напряжения (порядка сотен киловольт в микросекунду) создаются благоприятные условия для

Рис. 3.13. Фотографии стримеров импульсной короны на проводе:

а — при положительном напряжении, du/dt=Z§b кв/мксек\ б — при отрицатель ном напряжении, dujdi=.35S ко/мксек

возникновения	коронного разряда в стримерной форме. Длина стриме
ров коронного	разряда существенно возрастает при увеличении ам
плитуды напряжения. Причем в соответствии с изложенным в § 2.7
при одинаковой амплитуде напряжения длина стримеров положитель

ной короны значительно	больше, чем отрицательной (рис.	3.13).
При каждом значении	напряжения длина стримеров может	быть

оценена исходя из измеренной величины средней напряженности поля в стримерной зоне £фтр «5,5 кв/см при положительной и £<ГТР ~ 10 кв/см при отрицательной полярности напряжения (см. § 2.7, 2.8) и предпо ложения об отсутствии объемного заряда вне стримерной зоны. Тогда для провода над поверхностью земли зависимость длины стримеров от амплитуды импульсов напряжения определится формулой (2.25).

Рис. 3.14. Зависимости от амплитуды импульсов напря жения максимальной длины стримеров при положитель ной (1) и отрицательной (2)

полярностях напряжения

На рис. 3.14 приведены вычисленные по (2.25) зависимости длины положительных и отрицательных стримеров от амплитуды приложен ного напряжения. Большая длина стримеров определяет эффект за паздывания образования объемного заряда при импульсном напряже нии. Действительно, например, при амплитуде положительного им пульса напряжения 1000 кв максимальная длина стримеров составляет 36 см. После максимума импульса напряжения образование новых стри

меров прекращается. Однако, как уже ука зывалось, стример в целом — нейтральное образование. Образование избыточного объемного заряда того или иного знака происходит вследствие перемещения элек тронов вдоль стримеров. Так, при поло жительной полярности напряжения избы точный положительный объемный заряд образуется в результате движения элек тронов вдоль канала к положительно заря женному электроду. В результате избы точный заряд образуется сначала на конце стримера. Затем столб избыточного поло жительного заряда со скоростью, опреде ляемой скоростью движения электронов, вытягивается в направлении к электроду. При длине стримера 36 см время формирова ния объемного заряда составит (пе« 0 ,5 - ІО7

см/сек, см. рис. 1.2) Аі=Істѵ ѵеж7,2 мксек,

т. е. значительно больше, чем длина фронта импульса. Возможность полного устранения электронов из стримеров определяется скоростью изменения заряда на проводе. Если бы объем ный заряд после максимума напряжения не изменялся, то заряд на проводе изменялся бы пропорционально изменению напряжения, так как в этом случае CÄ=d^/d«=C0 (С0— геометрическая емкость коронирующей системы). Соответственно изменение напряжения на вели чину UK от максимума привело бы к уменьшению заряда на проводе до нуля (изменение на величину qa =C0UH). Дальнейшее уменьшение напряжения приводит к изменению знака заряда на проводе, что ис ключает возможность дальнейшего движения электронов к проводу и, следовательно, дальнейшего увеличения положительного объемного заряда.

Вследствие изменения объемного заряда (роста избыточного поло жительного заряда) заряд на проводе должен уменьшаться даже при отсутствии спада напряжения после максимума. Поэтому при заданной скорости изменения напряжения после максимума заряд на проводе изменяется быстрее, чем пропорционально напряжению, и уменьша ется до нуля раньше, чем напряжение изменяется на величину' (/„. Расчеты и эксперименты показывают, что заряд на проводе падает до нуля после снижения напряжения от максимума примерно на 0,5 • Ua

.(см. §11.2).

Перемена знака заряда на проводе приводит к прекращению ухода

Рис. 3.15. Вольткулоиовые характеристики короны при им

пульсах грозовых	перенапряжений с различной амплитудой:
а — отрицательной	полярности: б — положительной полярности

электронов из каналов стримеров, к сохранению неизменной величины объемного заряда и соответственно к восстановлению пропорциональ

ности изменения напряжения и полного заря

да вплоть

до

повторного возникновения ко

ронного

разряда

противоположного

знака

(рис. 3.15).

результатов

измерения вольт-

Обработка

кулоновых характеристик короны q=f(u) при

•стандартном импульсном напряжении

(1,5/40

з//

мксек) показала, что отношение полного заря

///

да q на фронте импульса

к заряду на проводе

/г

при начале коронирования q„—CoU„ зависит

•от кратности

перенапряжения

и/0н и поляр

// 1

ности и мало зависит от конструкции

линии

(провода, высоты его подвески).

// S

Г/

На рис. 3.16 приведены усредненные вольт-

кулоновые характеристики на фронте импуль

.U/ у /

сного напряжения, справедливые как для оди

5 u/UH

ночных, так

и для

расщепленных проводов,

полученные во ВНИИЭ.

кривым

соот

Рис.

3.16.

Зависимости

Приведенным на

рис. 3.16

полного заряда в поле ко-

ветствует

следующая приближенная эмпири

ронирующих

проводов от

ческая формула:

напряжения в относитель

q/qHt t A + B(u/UHy/*,

(3.31)

ных единицах

(д/дю w/£/H)

при

импульсах

грозовых

где А =0,15 и 5=0,85 при отрицательной по

перенапряжений

1,5/40

мксек по данным ВНИИЭ:

лярности

напряжения;

А —0

и 5=1,02 при

1 — при

отсутствии

короны;

2 — при

отрицательной

по

положительной полярности;

и — мгновенное

лярности

напряжения;

3 —

значение

напряжения

на фронте импульса.

при

положительной

поляр

ности напряжения

Рис. 4.1. Стандартная форма ис пытательного импульсного напря жения (полный импульс):

0.4 = (5/3)БГ — длина фронта импульса; ОБ — длина импульса

Формула (3.31) позволяет получить зависимость динамической емкости короннрующей линии от напряжения

C,JC0= (4/3) В l/uJU^.

(3.32)

При положительной полярности напряжения динамическая емкость примерно на 20% больше, чем при отрицательной, в соответствии оо значениями постоянной В.

ГЛАВА IV. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ВОЗДУШНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ ИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИИ

§ 4.1. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПРОЧНОСТИ

Способность изоляции противостоять эксплуатационным воздей ствиям напряжения определяется в результате опыта эксплуатации и систематических наблюдений в действующих сетях, а также путем лабораторных испытаний, имитирую щих эксплуатационные воздействия.

Рабочее напряжение (постоянное пли переменное) в лабораторных условиях имитируется с помощью высоковоль тных испытательных трансформато ров и выпрямительных устройств.

Имитация грозовых перенапря жений осуществляется апериодичес ким импульсом стандартной фор* мы (рис. 4.1), получаемым от генера

торов импульсного напряжения (см. § 16.4.) Для имитации воздейст вий коммутационных перенапряжений используются импульсы раз нообразной формы: апериодические и колебательные с длиной фронта от десятков до тысяч микросекунд.

Электрическую прочность изоляционных конструкций можно ха рактеризовать вероятностью разряда при воздействии напряжения оп ределенной амплитуды и формы кривой в сочетании с другими влияю щими факторами (давление,влажность, температура и др.). Вероятность или, точнее, частость разряда ф при заданных условиях испытания определяется отношением числа произошедших разрядов п к общему числу испытаний N\

\p=n/N.

(4.1):

Для получения зависимости вероятности разряда от амплитуды воздействующего напряжения Umax необходимо провести многократ ные испытания при нескольких фиксированных значениях этой ам плитуды. Многочисленные опыты показали, что для воздушных про межутков изоляционных конструкций зависимость вероятности раз ряда от амплитуды воздействующего напряжения в пределах і/ 0)6± З се

удовлетворительно описывается функцией нормального распределения

		п п , s	1	UT	Г	—	( И т а х — t / о . в ) * "		rfi/n	(4.2)
		^(^m nx)=TT7S±		j	еХР		2а3
			СТК 2;'Л
где	£/,,0,5г, — 50%-мое		разрядное		напряжение, при			котором		Р = 0,5;
<j— мера		крутизны	зависимости		P(U max), численно равная половине
разности		амплитуд	напряжения, соответствующих						вероятности раз
ряда	0,84 и 0,16.

Точность экспериментального определения вероятности разряда зависит от числа испытаний N и от измеренного значения Р. Сред

неквадратичное отклонение этого значения Р от истинного
Ор =-У P ( l — P)/N.	(4.3)

При увеличении числа испытаний N согласно (4.3) аР уменьшается, что свидетельствует об уменьшении вероятной погрешности опреде

ления величины Р. Величина On ис-							Um
пользуется		для	оценки		доверитель
ных интервалов			вероятности			Р. На
пример, с надежностью 0,95 истинное
значение	вероятности				находится в
пределах ±1,96 ор от измеренного
значения.
Электрическую				прочность		изоля
ционных	конструкций можно					также
характеризовать распределением пред-
разрядных времен при заданной ам
плитуде	и	форме		воздействующего
напряжения или мгновенных значений
пробивных напряжений на косоуголь
ном фронте импульса (например, для
искровых		промежутков			вентильных

разрядников	по ГОСТ 10257—62 или
для образцов	твердой изоляции; см.	Рис. 4.2. Иллюстрация		разброса
§ 7.2).		предразрядных времен	на	фронте
При импульсном напряжении, ими		импульса
тирующем коммутационное перенап			получены
ряжение, данные о предразрядных временах могут быть			получены