Дослідження вольт-секундних характеристик ізоляторів

Мета роботи - вивчити статистичні властивості розряду при дії імпульсних напруг на ізолятори для ПЛЕП, набути практичних навичок визначення вольт-секундних характеристик, використання електронних обчислювальних машин ЕОМ для отримання аналітичного виразу вольт-секундних характеристик.

Теоретичні положення

Існують різні формули для відтворення вольт-секундних характеристик, наприклад:

, (8.1)

де U - середня розрядна напруга; А, B - сталі, що залежать від експериментально отриманої системи статистичних величин U_i, T_i та результатів її обробки; t_p - передрозрядний час.

Обробити експериментальні дані можна, використавши метод найменших квадратів, який полягає в тому, що будь-яка функція однієї змінної y=f(x), побудована на базі експериментально отриманих точок y_i, x_i, найкраще узгоджується з ними, якщо сума квадратів відхилень експериментальних точок від графіка функцій мінімальна:

(8.2)

Оптимальне визначення сталих А і В зручно виконати, якщо ввести нові змінні:

Тоді вольт-секундна характеристика за (8.1) зводиться до вигляду лінійної функції:

(8.3)

Мінімізації підлягає сума

умови мінімізації якої визначаються системою рівнянь

Результатом (8.4) є,

, (8.5)

де n - кількість експериментальних точок вольт-секундної характеристики. Тепер можна визначити коефіцієнти, що входять до формули (8.1):

Експериментальна установка і методика виконання роботи

Досліди проводять на установці імпульсної напруги типу ГІН-500 TUR із додатковими пристроями. Принципову електричну схему установки зображено на рис.8.1. Форма імпульсу напруги нормована: уніполярний імпульс з тривалістю фронту τ_ф = 1,2 ± 0,36 мкс і тривалістю імпульсу до полуспаду τ_B=50±10 мкс. Осцилографування імпульсів виконується за допомогою емнісно-омічного роздільника напруги та осцилографа типу С8-9А. Колібрування схеми регістрації виконано за допомогою кульового розрядника ШР-500.

Система керування генератором імпульсів складається з генератора тактових імпульсів низької напруги, генератора підпалюючих імпульсів і керованого розрядника. Схему генератора підпалюючих імпульсів зображено на рис.8.2. Послідовність роботи схеми така. Пусковий імпульс НН від генератора тактових

Рис. 8.2. Схема генератора підпалюючи імпульсів

Рис. 8.3. Характеристичні криві запалювання ГІН

імпульсів подається на вхід b₁і крізь конденсатор С4 відчиняє тиратрон ТГИ-2-400/16. Попередньо заряджений конденсатор С9 крізь тиратрон розряджується на первинну обмотку імпульсного трансформатора T4. На вторинній обмотці цього трансформатора формується імпульс із фронтом, який через конденсатор С6 діє на підпалюючий електрод роврядника FS1. Розрядник FS1 спрацьовує і конденсатори С₂ та C3 розряджуються на резистор R4. Сформований на R4 потужний імпульс напруги через ланцюг RC діє на керований розрядник.

Розрядник FS3 захищає від перенапруги головну ізоляцію трансформатора T4.

Розрядник FS2 має рухомий заземлений електрод і виконує такі функції:

1) у відчиненому стані діє як захисний розрядник;

2) у зачиненому стані діє як короткозамикач, що блокує хибне спрацювання вихідного каскаду.

Керують роботою розрядника FS2 двома кнопками тиску: від першої FS2 відчиняється (шляхом опускання заземленого електрода); від другої потенціал “землі” підводиться до сітки тиратрона, що також призводить до пуску.

Керований розрядник ГІН - 500 TUR складається з двох тонкостінних сферичних електродів 2, що відділені ізоляторами 1 від стержньових електродів 3 і утворюють повітряний кільцевий проміжок, у якому виникає ініціюючий розряд внаслідок дії потужного імпульсу.

Керований пуск відбувається, якщо розрядник настроїти, тобто відстань між електродами скоординувати з зарядною напругою відповідно до характеристичних кривих запалювання ГІН (рис.8.3).

Методика побудови характеристичних кривих запалювання полягає в тому, що відстань між електродами розрядника змінюється ступенево через 0,5 см. На кожній відстані зарядна напруга підвищується до самочинного пробою. Методом “вище-нижче” виявляється гранична точка кривої 2. Потім зарядна напруга повільно знижується, одночасно на розрядник подаються пускові імпульси, доки не зникне керований пуск. Це буде друге граничне значення напруги, нижче якого пуск неможливий. Зона керованого пуску ГІН будується для позитивної і негативної полярностей зарядної напруги в діапазоні від 10 до 125 кВ.

Послідовність дій при вмиканні установки подано в робочій інструкції.

Завдання

1. Експериментально дослідити вольт-секундні характеристики ізолятора ПЛЕП при позитивній і негативній полярностях імпульсної напруги.

2. Визначити постійні А і В для формули (8.1).

Контрольні запитання

1. Які фактори впливають на форму вольт-секундної характеристики?

2. Як працює установка для дослідження вольт-секундних характеристик?

3. Які вимоги ставляться до іскрового вольтметра?

4. Як визначаються постійні А і В у формулі (8.1)?