Пояснения и указания к работе. Мероприятия по технике безопасности

2.1 Экспериментальные исследования

2.1.1 Общие указания

Выполнение лабораторной работы произвести на высоковольт-ной установке, состоящей из высоковольтного испытательного транс-форматора Т₁ (с номинальным вторичным напряжением U_2н = 140 кВ макс. и мощностью S = 5 кВ·А) со встроенным изо­лирующим транс-форматором (не показан) для накала катода кенотрона К, высоко-вольтного конден­сатора С (с электрической емкостью 2 мкФ и U_н = 100 кВ), автотрансформатора ТV, вольтметра PV, амперметра PA, ограничивающих резисторов R₁ и R₂, исследуемого воздушного проме-жутка, в котором размещаются электроды типа «шар-шар» или «игла-плоскость». Резисторы R₁ и R₂ изготовлены из шланг, заполненных дистиллированной водой. Изменение расстояния между электродами производится дистанционно с помощью электропривода. Общее пита-ние на высоковольтную установку подается от имеющегося в лабо-ратории распредустройства путем включения автоматического выклю-чателя QF_ЛБ1 (не показан). Испытание провести для промежутков между электродами: Ѕ₁ = 0,5см; Ѕ₂ = 1см; Ѕ₃ = 1,5 см; Ѕ₄ = 2 см. Для каждого воздушного промежутка опыты повторять 3 раза.

Принципиальная упрощенная схема высоковольтной установки для определения электрической прочности воздушных промежутков на постоянном напряжении приведена на рис. 1. Органы управления высоковольтной установкой, сигнализации, контроля напряжения и тока приведены на рис 2.

2.1.2 Перед началом работы проверить отключенное положение установки, наличие и исправность заземляющих устройств, наличие временного защитного заземления на положительном выводе конденсатора С, наличие и пригодность индивидуальных средств защиты, разрядной штанги. Автоматический выключатель QF_ЛБ1 лабораторного распредустройства, автоматический выключатель QF на стеде (не показаны) высоковольтной установки, тумблеры SA, SА1, SA2, SA3 (см.рис 2) должны быть отключены (нижнее положение).

Рисунок 1 – Принципиальная упрощенная схема высоковольт-ного стенда для определения электрической проч-ности воздушных промежутков на постоянном напряжении

2.1.3 Открыть дверь ограждения высоковольтной установки. В диэлектрических перчатках и диэлектрических ботах войти за ограж-дение с разрядной штангой и наложить ее на положительный вывод конденсатора С. Установить электроды типа «шар-шар». Снять разряд-ную штангу (при необходимости и защитное заземление) с положи-тельного вывода конденсатора С.

2.1.4 Закрыть дверь ограждения высоковольтной установки на ключ. Дверь снабжена электрической блокировкой. В случае неплотного закрытия двери напряжение не будет подано на высоковольтную установку.

2.1.5 Включить автоматический выключатель QF_ЛБ1 лаборатор-ного распредустройства и перейти к работе на стенде управления высоковольтной установкой.

 

 

 

Рисунок 2 – Органы управления высоковольтной установкой, сигнализации, контроля напряжения и тока

 

 

2.1.6 Тумблер SА1поставить в положение "Вкл.", при этом загорается красная сигнальная лампа HL. С этого момента подается напряжение для питания электропривода дистанционного управления расстоянием между электродами. Если электроды до начала экспери-мента оказались не сведенными, то тумблеры SA2 и SA3 поставить в положение "Вкл.", нажать кнопку SB5 «Реверс» и держать ее во вклю-ченном состоянии пока электроды не соприкоснутся. Если электро-двигатель электропривода отключился, а электроды не соприкос-нулись, то сведение электродов необходимо выполнить вручную, предварительно выполнив требования п.2.1.2 (в части заземления положительного вывода конденсатора). Если электроды до начала эксперимента уже оказались сведенными, то тумблеры SA2 и SA3 оставить в нижнем (отключенном) положении и продолжить работу. Внешний вид испытательной установки представлен на рис. 3.

2.1.7 Нажать кнопку SB1. После остановки электродвигателя электропривода между электродами устанавливается промежуток Ѕ₁ = 0,5 см и загорается сигнальная лампа HL1. Высоковольтная установка готова к эксперименту.

2.1.8 Включить автоматический выключатель QF на стенде.

2.1.9 Включить тумблер SA.

2.1.10 Нажатием кнопки SB6 "Пуск" включить магнитный пускатель, встроенный в стенд, и подать напряжение на автотрансформатор TV. Рукоятка автотрансформатора ТV должна быть выведена в крайнее левое положение, которое имеет электрическую блокировку. Если это условие не выполнено, то напряжение на высоковольтный трансформатор Т₁ подаваться не будет и дальнейшая работа будет невозможна.

 

Рисунок 3 – Внешний вид испытательной установки

 

2.1.11 Вращая рукоятку автотрансформатора TV, плавно увели-чи­вать напряжение на выходе трансформатора Т₁ до полного пробоя промежутка между электродами. При этом средний зарядный ток конденсатора С поддерживать на уровне не более (2 ¸ 2,5) А, ориентируясь по показаниям амперметра РА. При пробое промежутка установка отключается автоматически за счет срабатывания макси-мально-токовой защиты. Первичное напряжение U₁ в момент пробоя определить по вольтметру PV и записать в протокол испытаний (см. табл.1). Рукоятку автотрансформатора TV вывести в крайнее левое положение.

2.1.12 Нажатием кнопок SB2, SB3, SB4 установить поочередно промежутки Ѕ₂ = 1,0 см; Ѕ₃  = 1,5 см; Ѕ₄ = 2,0 см, следуя указанным выше рекомендациям. На каждом зазоре определять первичные напря-жения в момент пробоя и записывать показания в протокол испыта-ний. Опыты на каждом промежутке повторять 3 раза.

2.1.13 Отключить автоматический выключатель QF на стенде управления высоковольтной установкой.

2.1.14 Поставить тумблеры SA2 и SA3 в положение «Вкл.».

2.1.15 Нажатием кнопки SB5 "Реверс" свести электроды в соприкосновение.

2.1.16 Отключить автоматический выключатель QF_ЛБ1 лабора-торного распредустройства. Открыть дверь ограждения высоковольт-ной установки. В диэлектрических ботах и диэлектрических перчатках войти за ограждение и при помощи разрядной штанги снять остаточ-ный заряд, подсоединив ее к положительному выводу конденсатора С, затем наложить временное защитное заземление на положительный вывод конденсатора С.

2.1.17 Включить автоматический выключатель QF_ЛБ1. Поставить тумблеры SA2 и SA3 в нижнее положение и нажать кнопку SB4, чтобы максимально развести электроды между собой для их замены.

2.1.18 Заменить электроды типа «шар – шар» на электроды типа «игла-плоскость». Опыты произвести при положительной и отрицательной полярности напряжения на «игле». Первую серию опытов произвести при положительной полярности напряжения на «игле» ((+) «игла», плоскость (-)), поэтому к «игле» подсоединить положительный вывод конденсатора С. Первичное напряжение U₁ в момент пробоя определить по вольтметру PV и записать в протокол испытаний (см. табл.2).

2.1.19 Поставить тумблеры SA2 и SA3 в верхнее положе­ние, нажать кнопку SB5 "Реверс" и держать её во включенном состоянии пока электроды не соприкоснутся.

2.1.20 Если электродвигатель электропривода отключился, а электроды не соприкоснулись, то сведение электродов необходимо выполнить вручную, предварительно выполнив требования п.2.1.2 и п.2.1.16.

2.1.21 В диэлектрических ботах и диэлектрических перчатках снять временное защитное заземление с положительного вывода конденсатора С и закрыть дверь ограждения высоковольтной установки на ключ.

2.1.22 Тумблеры SA2 и SA3 поставить в нижнее положе­ние и произвести испытания в изложенном выше порядке в п. 2.1.7 – 2.1.16.

2.1.23 После окончания лабораторной работы электроды свести в соприкосновение, снять остаточный заряд на конденсаторе С разрядной штангой, на положительный вывод конденсатора С наложить временное защитное заземление.

2.1.24 Расчетные данные по проведенным экспериментальным исследованиям занести в табл. 1 и табл.2.

 

Таблица 1 – Измеренные и вычисленные величины для слабонеоднородных полей

 

Давле-ние, P, мм. рт. ст.

Форма электро-дов

Расстояние между электро-дами, Ѕ, см

Первичное напряжение, U1, B

Вторич-ное напряже-ние, кВ

Средняя разрядная напряжен-ность, E0ср, кВ/см

f

Макс. разрядная напряжен-ность, кВ/см Е0max

U1.1

U1.2

U1.3

Uср

U2

U0

шар-шар Æ6,25см

0,5

1,0

1,5

2,0

 

Таблица 2 – Измеренные и вычисленные величины для резконеоднородных полей

tсух

tвлаж

K

Тип электро-дов

Расстояние между электродами, Ѕ, см

Первичное напряжение U1, B

Вторичное напряжение, кВ

Средняя разрядная напряжен-ность Е^*0ср, кВ/см

U1.1

U1.2

U1.3

Uср

U^*2

U^*0

(+)игла- плоскость (-)

0,5

1,0

1,5

2,0

(-)игла- плоскость (+)

0,5

1,0

1,5

2,0

2.2 Расчеты и построения

Учитывая то, что условия проведения экспериментальных исследований могут существенно отличаться от нормальных (Р₀=760 мм. рт.ст. или Р₀=101,325кПа; Т₀ = 273 + 20 ⁰С; абсолютная влажность воздуха 11 г/м³), все расчетные параметры должны быть приведены к нормальным условиям. Для этого в процессе проведения экспериментов осуществляется контроль давления окружающего воз-духа с помощью барометра, температуры окружающего воздуха с помощью психрометра, содержащего «сухой» и «мокрый» термо-метры. Показания «сухого» термометра соответствуют температуре окружающего воздуха (t_сух = t)

2.2.1 Слабонеоднородные поля

Для расчета использовать формулы:

 

 ; ;

;

,

 

где U₀ – напряжение пробоя воздушного промежутка, приведенное к нормальным условиям, кВ;

U₂ – напряжение на вторичной обмотке высоковольтного трансформатора Т₁ (определяется по градуировочной кривой , приведенной на рабочем месте, или по коэффициенту трансформации, см. на испытательном стенде), кВ;

δ – относительная плотность окружающего воздуха;

P – давление окружающего воздуха, мм.рт.ст; *);

t – температура окружающего воздуха, ^оС;

Е_{0 ср} – средняя разрядная напряженность, кВ/см;

Е_{0 mах} – максимальная напряженность, кВ/см.

ƒ – поправочный коэффициент, учитывающий неоднородность электрического поля.

Примечание. Если давление окружающего воздуха измеряется в Паскалях, то для перерасчета давления в мм.рт.ст. использовать следующее соотношение – 1мм.рт.ст. =133,322 Па.

Коэффициент fопределить по табл. 3 в зависимости от отношения расстояния между шарами к радиусу шаров , где r = 3,125 см (диаметр шаров Æ6,25см).

Таблица 3 – Значения поправочного коэффициента f