nasza sciaga.docx

(608 KB) Pobierz

1)Wyposażenie lab. WN:

a)Urządzenia probiercze:

-trafo probiercze napięcia przemiennego  -generatory napięcia stałego

-gen. udarów napięciowych: *piorunowych 1,2/50 μs * łączeniowych 250/2500 μs  ;-generatory udarów prądowych

b)Aparatura pomiarowa:

-dzielniki napięcia -boczniki prądowe - aparatura diagnostyczna:

*ascyloskopy nanosekundowe * wielokanałowe analizatory amplitudy

*cyfrowa aparatura do akwizycji danych i archiwizacji wyników badań

c)Urządzenia dodatkowe:

-iskierniki ochronne -deszczownice i komory klimatyczne

-zabezpieczenia przeciwporażeniowe -urządzenia dźwigowe

2)Właściwości tgδ

Obrazuje nagrzewanie się materiału izolacyjnego pod wpływem:

-wyładowania niezupełnego –prądu upływu(płynącego skrośnie przez materiał izolacyjny) – zjawisk polaryzacyjnych ujawniających się w materiale izolacyjnym.

Gdy urządzenie jest zasilane AC, przepolaryzowanie dzieje się 100 razy

na sekundę. Prąd wypadkowy płynący przez dielektryk:

I=IC0+Icd+Ipol+Ig



                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IC0-prąd ładowania pojemności. Icd- dodatkowa składowa pojemnościowa, która pojawiła się po wprowadzeniu między elementy układu izolacyjnego materiału innego niż próżnia. Ig-składowa czynna prądu związana z przewodzeniem dielektryka. Ipol- składowa czynna, grzanie materiału w wyniku zjawiska polaryzacji.

δ=90-φ       δ-kąt stratności dielektrycznej, tgδ-współczynnik strat dielektrycznych.

tgδ=IcIbierny=Ipol+IgIC0+Icd

Straty mocy w dielektryku:

PN=ω*C*U2*tgδ lub PN=U2Xc*tgδ

zatem

tgδ=PNω*C*U2 lub tgδ=12*π*f*C*Rv

Zatem tgδ zależy od:

-częstotliwości napięcia zasilającego

-materiału

-pojemności układu

-rezystywności skrośnej materiału izolacyjnego.

W rzeczywistości wartość tgδ jest bardzo mała. Najlepsze materiały izolacyjne mają tgδ rzędu 1*10-5

Określa się go dla: materiału dielektrycznego, układu izolacyjnego

3)Cechy wyładowania wstępnego i głównego

Cechy wyładowania wstępnego (liderowego):

- jest to wyładowanie pomiędzy chmurami (60%) lub z chmury do ziemi (40%),

- szybkość przemieszczania się wyładowania: 100 – 2000 km/h,

- skokowy ruch wyładowania 10-100m (średnio 50 m co 50 mikro sekund),

- prąd wyładowania rzędu kilkuset A,

- kanał wyładowania jest wąski ok. 1 cm,

- około 50 m nad ziemia dochodzi do wyładowania głównego,

Cechy wyładowania głównego:

- ruch od ziemi do chmur,

- wyładowanie „wyrasta” z ziemi na spotkanie wyładowania liderowego,

- porusza się drogą wyładowania wstępnego,

- prędkość wyładowania 10 000 – 100 000 km/s ( średnio 30 000 km/s – 1/3 prędkości światła),

- czas trwania wyładowania 60 – 100 mikro sekund

- jedno wyładowanie główne składa się z wielu wyładowań wtórnych (nawet 40) średnio – 10-20 (góra-dół) w czasie 0,01s do 1,5s ,

-każde z wyładowań wtórnych niesie inny prąd,

-prądy 500A – 50 000A (średnio 20 kA),

4) Zjawisko towarzyszące burzy:

- opady deszczu,

- wyładowania atmosferyczne,

- fala prądowa 4/10 mikro sekundy,

- błyskawica(temperatura wewnątrz kanału 30 000 C),

- durzy ruch powietrza => grzmot,

5)Mechanizmy przebicia

MECHANIZMY WYLADOWAN W GAZACH

Mechanizm Townsend’a – mechanizm przeskoku generacyjnego

Cecha charakt. jest to, że wyst. przy małym iloczynie ap,(odlegóść 1mm-1cm) w obszarze 100-1000hPa*cm Ze wzrostem napiecia pojawia się coraz więcej nośników w proc. Jonizacji zderzeniowej. 0-U1- splyw ladunkow swobodnych do elektrod U1-U2  przyspieszenie czastek ale nie zawiekszanie się ich ilosci U2-Uj  proces jonizacji, pojawia się coraz wiecej czastek co prowadzi do lawiny elektronowej i przebicia    Mechanizm kanałowy (strimerowy) – nie wystarczy tylko wywołać lawiny elektronów. Odstęp między elektrodami od kilku cm (3;5) do 1m. Kwanty powodują powstanie lawin. Następuje wciąganie lawin bocznych w lawinę główną i połączenie się ich. Ten kanał plazmowy (strimer) rozwija się  w kierunku przeciwnym niż porusza się lawina.

Mechanizm strimerowo-liderowy – przy odległościach elektrod > 1m. Wewnątrz lawiny następuje wzrost temp. Co prowadzi do jonizacji termicznej. Kanal wyladowania się poszerza, rozwija się w sposób skokowy. Strumien ostatniego skoku przeksztalca się w wyladowanie glowne.

MECHANIZMY W PROZNI

Mechanizm emisji polowej –przy b. dużym nat. pola i przy niskich temperaturach.

Dwojaki sposób inicjowania przeskoku: prąd emisji elektronowej – prąd o b.dużej gęstości elektronów powodujący promieniowanie mikroostrze (kształtu niciowego)- odparowu-je co prowadzi do przeskoku.; inne zjawisko – elektrony dochodzą do przeciwnej elektrody, rozgrzewają jej powierzchnię (anoda) i emituje ona jony tworzące plazmę – mechanizm anodowy.

Mechanizm makrocząsteczkowego  bombardowania elektrod

Następuje oderwanie się bryłki i uderzenie w przeciwną elektrode, rozpad brylki i utworzenie plazmy w przestrzeni miedzyelektrodowej

Teoria międzyelektrodowej wymiany cząsteczek Elektron, który distał się do przestrzeni między elektrodami uderzając w anodę powoduje wybicie kilku nowych cząstek, które są przyspieszane w przestrzeni międzyelektrodowej.Za każdym odbiciem pojawia się coraz więcej cząsteczek.

MECHANIZMY WYLADOWANIA W CIECZACH

Mechanizm elektronowy przebicia cieczy izolacyjnej – występuje tylko w cieczach czystych, za zjawisko przebicia odpowiedzialna jest lawina elektronowa.

Źrodlem pierwotnych elektronow jest smisja z elektrody w miejscu gdzie panuje duze napiecie, lokalne natezenie przewyzszajace natezenie normalne, uderza ok. w czastki oleju i jonizuje je. zwielkrotnia się ilość cząstek przez zderzanie i następuje przebicie cieczy. Mechanizm jonowywystepuje w cieczach technicznie czystych oraz cieczach zanieczyszczonych (zanieczyszczenia zostają rozbite na jony i to one powodują przebicie)

Mechanizm gazowy – występuje j/w. Zanieczyszczenia stanowią tutaj pęcherzyki gazu. Następuje lokalne wyładowanie, pojawia się plazma, wzrasta temp. i objętość pęcherzyka. Pęcherzyk zostaje wyciągnięty wzdłuż linii pola i powoduje to zwarcie elektrod.

Mechanizm mostkowy w cieczach zanieczyszczonych. Zanieczyszczeni stałe: włókna celulozowe z izolacji kablowej.W zewn.polu elektr. te zanieczyszczenia ulegają polryzacji i poruszają się wzdłuż linii pola, usatawiają się jedna za drugą i tworzą tzw.mostek łączący przeciwne elektrody. Wytrzymałość takiego mostka jest dużo mniejsza  niż cieczy (z powodu wilgoci) więc wyładowanie przebiegnie wzdłuż mostka.

MECHANIZMY WYLADOWANIA W CIALACH STALYCH

Mechanizm elektryczny (elekrtonowy) (mech.przebicia istotnego).Wystepuje w materialer czystym i jednorodnym o dużej wytrzymałości istotnej (właściwej) 40-1500 [kV/mm].Pole musi być na tyle duże, aby elektron przeszedł do stanu przewodnictwa i tak aby przyspieszył i spowodował jonizację cząstek. Zaczynają się mnożyć ładunki. Wystepuje prąd przebicia bezpowrotnie niszczący materiał stały. Mechanizm cieplny – gdy ilosc ciepla wywolana pradem uplywu w kanale przewodnictwa jest wieksza niż zdolnosc odprowadzenia ciepla nastepuje jonizacja która prowadzi do przebicia.

Mechanizm wywoływany wyładowaniami niezupełnymi - wył.niezup.wewnątrz wtrącin gazowych w materiałach izolacyjnych; Materiał od środka się zwęgli i coraz bardziej powiększają się dziury i z czasem wyładowanie zupełne

Mechanizm starzenia elektochemicznego

(rozwija się w b.długim czasie).W obecności pola w dielektryku zachodzą różnego rodzaju reakcje chemiczne zależne od: rodzaju materiału; rodzaju przyłożonego napięcia (¾;~;udarowe);obecności zanieczyszczeń, wilgoci; podwyższonej temp.

6.Wytrzymałość elektryczna

Jest to cecha materiałowa, którą trudno opisać w sposób jednoznaczny.

Wytrzymałość oznaczamy przez Up (napięcie przebicia lub przeskoku) lub Ep(natężenie pola elektrycznego).Up to napięcie przy którym wystąpi przebicie(przeskok), czyli zjawisko utracenia zdolności elektroizolacyjnych ciała. Przebicie w cieczach i ciałach stałych, przeskok w gazach.

Wytrzymałość elektryczna zależy od:

·                       rodzaju dielektryka

-mat. Izolacyjne stałe: papier, PCV, PE, XLPE(polietylen usieciowany),BR(guma butylowa),EPR.

-mat. Izolacyjne ciekłe: oleje(mineralne, naturalne, syntetyczne),

woda(b. dokładnie oczyszczona, zdemineralizowana i zdejonizowana).

-mat. iz. Gazowe: powietrze, próżnia, SF6, SF6+N2, N2,CO2.

·                       Grubości dielektryka

·                       Kształtu elektrod

W układzie z polem jednorodnym przeskok nie jest poprzedzony żadnymi zjawiskami. W polu silnie niejednorodnym są zjawiska:

-świetlenie ,- snopienie ,-przeskok: * wyładowanie iskrowe *wyładowanie łukowe(zależne od mocy trafo zasilającego)

·                       Rodzaju napięcia i szybkości jego narastania

-AC , -DC, -Napięcie udarowe

·                       Temperatury

Wzrost temperatury obniża wytrzymałość

 

7.Townsend- przebicie elektryczne w gazach

Założył ze pod wpływem pola elektrycznego które panuje pomiędzy dwoma elektrodami następuje przyspieszenia cząstek obdarzonych ładunkiem i zderzają się one z jonami obojętnymi i powodują ich jonizację i generuje się nowa liczba cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym i tak w koło. Aby do tego doszło musi pojawi się odpowiednio duże pole elektryczne.

α-współczynnik Towsend’a

α=1λeexp⁡(-λjλe)
λe- średnia droga swobodna elektronów pomiędzy kolejnymi zderzeniami z cząsteczkami obojętnymi gazu oraz innymi jonami. Przy czym nie koniecznie te zderzenia musza powodować jonizację tej cząsteczki z którą elektron się zderzył

λj- droga na której elektron nabył energii  niezbędnej do zderzenia jonizacyjnego

Jeżeli α>= 1 dochodzi do powielenia się ilości cząstek obdarzonych ładunkiem.

Napięcie przy którym pojawia się przebicie U0

UO=B*a*plnA*a*pNk= flap

U0- napięcie początkowe krytyczne punktu

A, B – stałe materiałowe charakterystyczne dla danego gazu

Nk- krytyczna liczba zdarzeń jonizacyjnych na drodze międzyelektrodowej a spowodowana przez jeden elektron

a-droga międzyelektrodowa

p-ciśnienie gazu

C:\Users\jacool\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Nowy obraz.bmp

E=Ua

Przeciwko teorii Townsenda:

- znając prędkość cząstek niemożliwy jest przeskok w czasie poniżej 10-8s

- gromadzony jest ładunek przestrzenny który wpływa na szybkość jonizacji

- przeskok powinien odbywać się na drodze prostoliniowej.

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin