Задача 6. Методы профилактического контроля внутренней изоляции высоковольтного оборудования по абсорбционным явлениям и по тангенсу угла диэлектрических потерь.

 

Исходные данные:

Параметры
R1,106,Ом
C1,10-6,Ф	3,0
R2,106,Ом	1,3
C2,10-6,Ф
tg δ0,10-3	3,6
α, 10-3,0С-1

Внутренняя изоляция высоковольтного оборудования состоит из двух слоев имеющих в установившемся режиме соответственно сопротивление утечки R ₁, R ₂ и емкости слоев С ₁ и С ₂.

Тангенс угла диэлектрических потерь при температуре Т ₀ = 200С равен — tgδ₀; коэффициент, характеризующий температурную зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры, равен – α.

Необходимо:

По характеру изменения тока абсорбции и значению сопротивления изоляции в исходном состоянии изоляции и приуменьшении сопротивления первого слоя в 100 раз (0,01 R ₁) дать заключение о качестве изоляции и определить допустимость степени увлажнения.

Рассчитать и построить графики зависимости тангенса диэлектрических потерь и мощности потерь в диэлектрике при изменении температуры от 200С до 1000С и приложении переменного напряжения U = 10 кВ с частотой 50 Гц.

Решение:

1.Схемы замещения двухслойного диэлектрика изображены на рисунках.

2. Параметры схемы замещения

R₁’=R₁+R₂=115* +1,5* =116,5* Ом

C_r=C₁*C₂/(C₁+C₂)= (3*29/(3+29))* =2,72* Ф

r₁=R₁R₂(R₁+R₂)(C₁+C₂)2/(R₁C₁-R₂C₂)2=115*1,5(115+1,5)(3+29)2/ (115*3-1,3*29)2= 2092,7*

при уменьшении R₁ в 100 раз

r₂=4,3* Ом

R₂’=2,65* Ом

При R₁=115* Ом

ϪС=(R₁C₁-R₂C₂)2/(R₁+R₂)2(C₁+C₂)=0,082

3. Определить сопротивление изоляции при

R(t)=U/I(t)=R/(1+(R/r)exp(-t/τ))

τ = rϪC=R1R2(C1+C2)/(R1+R2)

при R1=115* Ом

τ=89.9* c

R(t)=116.5* /(1+(116.5* /2092.7* )*Exp(-60/89.9* ))=113.3*

R(t)=116.5* /(1+(116.5* /2092.7* )*Exp(-15/89.9* ))=111.3*

4. Вычислить коэффициент абсорбции и по коэффициенту абсорбции и значению сопротивления R 60 сделать заключение о состоянии изоляции, когда R ₁ соответствует табл. и 0,01 R ₁.

Кабс= =1.02

1.02<1,3 изоляция недопустимо увлажнена

τ = 40* *0.445=17.8*

R(60)=116.3* Ом

R(15)=113.8* Ом

Кабс=1.02

1.02<1,3 изоляция недопустимо увлажнена

5. Рассчитать зависимость tgδ от температуры с шагом 20^оС.

Tgδ=tgδ0 exp(α(T-T0))

Α=13*

Tgδ0=3,6*

приT₀=200

tgδ=3,6* exp(13* (200-200))= 3,6*

при T₀=220

tgδ=3,6* exp(13* (220-200))= 4.7*

6. Рассчитать изобразить графическую зависимость мощности потерь от температуры. P= *ω tgδ

 

Т, С	tgδ	Р, кВт	Т, С	tgδ	Р, кВт	Т, С	tgδ	Р, кВт
	0,0036	0,1131		0,13713	4,30809		5,22356	164,10288
	0,00467	0,14668		0,17785	5,58729		6,77459	212,82996
	0,00606	0,19023		0,23066	7,24632		8,78617	276,02558
	0,00785	0,24672		0,29915	9,39797		11,39504	357,98588
	0,01019	0,31998		0,38797	12,18851		14,77858	464,28266
	0,01321	0,41499		0,50317	15,80764		19,16678	602,14215
	0,01713	0,53821		0,65258	20,50141		24,85797	780,93627
	0,02222	0,69802		0,84635	26,58889		32,23905	1012,81974
	0,02882	0,90528		1,09766	34,48393		41,8118	1313,5564
	0,03737	1,17409		1,42359	44,72325		54,22698	1703,59081
	0,04847	1,52271		1,84629	58,00293		70,3286	2209,43818
	0,06286	1,97485		2,39451	75,22575		91,21128	2865,48685
	0,08153	2,56125		3,10551	97,56253		118,2947	3716,33611
	0,10573	3,32176		4,02763	126,53179

Вопросы к защите задач.

1. Какие основные стадии проходит разряд молнии?

2. Что такое грозовые перенапряжения и почему они возникают?

3. Как влияет величина заземления опоры на значение перенапряжения?

4. Из каких составляющих складывается индуктированное перенапряжение?

5. Как определяется кратность перенапряжения?

6. Как определяется вероятность перекрытия изоляции при грозовых перенапряжениях?

7. Когда возникают наибольшие перенапряжения на ВЛ при ударе молнии?

8. Из чего состоит молниеотвод?

9. Что такое естественные и искусственные заземлители?

10. Что такое стационарное и импульсное сопротивление заземлителя?

11. Что такое коэффициент использования заземлителя и от чего он зависит?

12. Как определяются минимально допустимые расстояния от молниеотвода до защищаемого объекта?

13. Что такое зона защиты молниеотвода и как она определяется?

14. Как учитывается сезонное изменение сопротивление грунта?

15. Чем определяется максимальная амплитуда падающей волны на подстанционное оборудование?

16. От чего зависит коэффициент преломления падающей волны?

17. Каков принцип защиты высоковольтного оборудования подстанций с помощью РВ и ОПН?

18. Из каких основных элементов состоят РВ и ОПН?

19. Каковы основные характеристики вентильных разрядников?

20. Каковы основные недостатки применения РВ?

21. Как делается вывод о защите оборудования данным разрядником?

22. Чем отличаются разрушающие от неразрушающих методов испытания изоляции?

23. Каковы основные методы неразрушающих испытаний применяющихся для профилактического контроля внутренней изоляции?

24. Почему существует ток абсорбции?

25. Как оценивается состояние изоляции по коэффициенту абсорбции?

26. Какие основные методы контроля изоляции при использовании переменного напряжения?

27. Почему диэлектрические потери измеряются по тангенсу угла диэлектрических потерь?

28. Как зависят диэлектрические потери от величины и частоты приложенного напряжения и от температуры диэлектрика?