Для испытания трансформаторного масла применяется установка АИМ-90, обеспечивающая напряжете переменного тока до 90 кВ. Схема установки приведена на рисунке.
Между выводами трансформатора устанавливается стандартная ячейка для испытания масла, представляющая собой фарфоровый сосуд на 300-500 см3 масла с вмонтированными латунными полусферическими электродами диаметром 25 мм. Расстояние между электродами устанавливается с помощью специального щупа (при стандартном испытании масла расстояние между электродами равно 2,5мм). Уровень масла должен быть не менее чем на 15 мм выше верхних краев электродов. Место установки ячейки закрывается крышкой
с блокировкой, которая отключает питание установки при открывании крышки.
Порядок выполнения работы
1. Открыть крышку аппарата, установить ячейку с жидким диэлектриком.
2. Установить требуемое расстояние между электродами и закрыть крышку.
3. Нажав кнопку SВ1 (~), включить питание аппарата, при этом должна загореться подсветка зеленого сигнала.
4. Если стрелка измерительного прибора PV стоит не на нуле, нажатием кнопки (О) на лицевой панели аппарата вернуть стрелку в нулевое положение. При этом загорается подсветка желтого сигнала.
5. Включить кнопкой SB2 высокое напряжение, при этом гаснет подсветка желтого сигнала и загорается подсветка красного сигнала напряжение повышается автоматически и в момент пробоя отключается, при этом прибор PV фиксирует напряжение пробоя.
6. Следующий пробой необходимо производить через 4-5 мин. Первый из пробоев в расчет не принимать, так как на электродах могут быть загрязнения, которые искажают результат измерения.
7. Для расстояния между электродами 2,5 мм произвести 6 измерений. Результаты измерений занести в табл. 1.
Экспериментальные и расчетные данные Таблица 1
Номер
Пробоя
Uпр, кВ
Uпр.ср., кВ
Епр, МВ/м
Годность
масла
8. Определить пригодность масла путем сравнения среднего значения пробивного напряжения Unp,cp с данными, приведенными в табл. 2.
Таблица 2
Справочные данные
Пригодность масла для аппаратов с рабочим напряжением, кВ
Пробивное напряжение для масла, кВ
Свежего
Эксплуатационного
6 и ниже
35
110 и 220
330 и выше
25
30
40
50
20
25
35
45
9. Снять зависимость Епр от расстояния между электродами, для чего для нескольких (по указанию преподавателя) расстояний произвести по два измерения, определять среднее значение Uпр.ср по этому значению, используя формулу (I), определить Епр. Результаты занести в табл.3.
Таблица 3
Экспериментальные и расчётные данные
Uпр, кВ
Uпр.ср., кВ
d, мм
Епр, МВ/м
10. По результатам измерений построить графики зависимостей Епр= ¦(n),
Епр= ¦(d).
Контрольные вопросы
1. Дать характеристику механизма пробоя жидких диэлектриков.
2. Как влияет содержание примесей на электрическую прочность трансформаторного масла?
3. Почему при определении электрической прочности масла берется среднее арифметическое из пяти замеров?
4. Что такое "старение" масла? Какие факторы влияют на скорость старения?
5. Как влияет изменение температуры на электрическую прочность масла?
6. Как влияет изменение давления на величину электрической прочности масла?
7. Влияет ли скорость подъема напряжения на величину электрической прочности масла? Если влияет, то как?
8. Почему за пробивное напряжение принято считать напряжение, при котором возникает электрическая дуга?
9. Как влияет наличие влаги на величину пробивного напряжения масла?
10. Основные области применения нефтяных электроизоляционных масел.
11. Чем заменяют трансформаторное масло в трансформаторах, работающих в пожароопасных помещениях?
12. Чем отличается совол от совтола?
13. Какие функции выполняет масло в трансформаторах, садовых кабелях, конденсаторах, высоковольтных вводах, выключателях?
14. Дать характеристику синтетическим, жидким диэлектрикам.
Лабораторная работа 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
ТВЁРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Цель работы: изучение физических основ явления пробоя твердых диэлектриков, методика определения электрической прочности, исследование зависимости электрической прочности от толщины диэлектрика.
Основные понятия
Любой диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свои электроизоляционные свойства, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление имеет название пробоя диэлектрика, пли нарушения его электрической прочности.
Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности электрического поля - пробивной напряжённостью или электрической прочностью диэлектрика. Отличительной особенностью твёрдых диэлектриков по сравнению с жидкими и газообразными является то, что после пробоя они не восстанавливают электроизолирующих свойств.
Нарушение электрической прочности твёрдых диэлектриков может являться следствием их пробоя, как через объем, так и по поверхности. Пробой по поверхности обычно называют поверхностным разрядом, или перекрытием диэлектрика. Если пробой через объем, в основном, определяется строением диэлектрика, то поверхностное перекрытие зависит не только от свойств материала, но и от состояния поверхности диэлектрика, условий окружающей среды и вида электрического поля, приложенного к диэлектрику. Напряжение поверхностного перекрытия ниже, чем пробивное напряжение.
Электрическая прочность Епр связана с величиной пробивного напряжения Unp и толщиной диэлектрика d соотношением
(1)
(где Unp- пробивное напряжение, MB; d - толщина диэлектрика, м), справедливым для случая, когда электрическое поле в диэлектрике однородно. В неоднородном электрическом поле пробивное напряжение всегда меньше, чем в однородном, при прочихравных условиях испытания.
Различают три основных вида пробоя твердых диэлектриков:
электрический, электротепловой (тепловой) и электрохимический.
Электрический пробой по своей природе является чисто электронным процессом, когда немногие начальные свободные электроны в диэлектрике, достигая под действием электрического поля определенной критической скорости (соответственно кинетической энергии), производят отщепление новых электронов от нейтральных частиц, то есть в диэлектрике возникает ударная ионизация электронами, что приводит к образованию лавин электронов и, как следствие, к пробою диэлектрика. Электрический пробой характеризуется весьма быстрым развитием, протекает за время меньше 10-7 - 10-8с.
Электротепловой пробой - это пробой, вызванный выделением тепла в диэлектрике за счет диэлектрических потерь, приводящий к тепловому разрушению диэлектрика. Возможность теплового пробоя сводится к вопросу теплового равновесия; если количество тепла, выделяющегося внутри диэлектрика за счет диэлектрических потерь, будет все время больше количества тепла, выделяющегося в данных условиях в окружающую среду, то тепловой пробой неизбежен при достаточно длительном приложении напряжения. Тепловой пробой протекает за время 10-6с. и более.
Электрохимический пробой наблюдается при постоянном и переменном напряжении, когда в диэлектрике развиваются электролитические процессы, обуславливающие необратимое уменьшение сопротивления изоляции. Электрохимический пробой требует для своего развития длительного времени, так как связан с явлением электропроводности, приводящим к медленному выделению в материале малых количеств химически активных веществ, или с образованием полупроводящих включений.
Каждый из видов пробоя может наблюдаться для одного и того же материала в зависимости от характера электрического поля, условий окружающей среды, времени воздействия напряжения и строения диэлектрика.
Для обеспечения надежности работы диэлектриков в качестве изоляции их рабочее напряжение должно быть значительно ниже пробивного напряжения. Отношение Uпр/Upaб носит название коэффициента запаса электрической прочности и для каждого вида диэлектрика устанавливается в зависимости от его физико-химических свойств и условий работы,
Определение электрической прочности твердых диэлектриков может производиться как на переменном, так и на постоянном напряжениях. При испытании на переменном напряжении за пробивное напряжение принимают его действующее значение.
Электрическая прочность диэлектриков существенно меняется при местных изменениях толщины материалов, наличии в материале "слабых" мест в виде газовых включений, проводящих включений. Поскольку эти факторы случайны, то электрическая прочность также является случайной величиной и оценивать ее необходимо путем многократных измерений.
2019-11-20
250
Обсуждений (0)
(1)