Microsoft PowerPoint - OVT_4_IzolacijskiMat_v1.pptx

Transkripcija

1 Osnove visokonapetostne tehnike Izolacijski materiali Boštjan Blažič lj.si leon.fe.uni lj.si /14

2 Izolacijski materiali Delitev: plinasti, tekoči, trdni Plinasti dielektriki dielektrična trdnost odvisna od tlaka plina uporaba ob normalnem tlaku 1 bar zahteva veliko prostora plini: zrak, SF 6, helij (superprevodnost), vodik (veliki generatorji) uporaba SF 6 (GIS, GIL): uporaba plina pod tlakom, majhne dimenzije postrojev Prebojna trdnost v odvisnosti od tlaka GIS 110 kv, Siemens

3 Izolacijski materiali Tekoči dielektriki (mineralna in sintetična olja, ogljikovodiki, askareli PB ) viskoznost, sposobnost odvajanja toplote, obnavljanje razelektritvene poti uporaba: izolacijski material, impregnacijski material, hladilno sredstvo, gasilno sredstvo olja: velika dielektrična trdnost, uporabno za odvod toplote, veže vodo, je vnetljivo prevodnost: polarizacijski tok premikanje prostih elektrin zmanjševanje prevodnosti zaradi zmanjševanja števila nosilcev stacionarni tok (ioni, ki nastajajo)

4 Izolacijski materiali Trdni dielektriki (keramika, steklo, papir, sljuda, umetne mase ) poleg dielektrične zdržnosti še mehanska trdnost običajno so tudi toplotni izolatorji dielektrična trdost: po preboju se struktura ne obnovi (neobnovljiva izolacija) preboji: električni preboj (polje E) toplotni preboj (segrevanje, dielekt. izg.) napake v materialu, staranje (delne razel.) Časovna odvisnost prebojev Življenjska doba izolacije odvisna od temperature T 0 0 ž Tž0 T ž življenjska doba T ž0 izhodiščna življenjska doba θ 0 temperatura, ki ustreza izhodiščni življenjski dobi θ dejanska temperatura povišanje temperature, ki zmanjša življenjsko dobo za polovico Δ 0

5 Ugotavljanje stanja izolacije Stanje izolacije pomemben indikator zanesljivosti elementa spremljanje stanja od izdelave elementa naprej (med postopkom izdelave, pred vgradnjo, med obratovanjem oz. ob zaustavitvah) občasno in sprotno spremljanje stanja izolacije postopki: destruktivni (ugotavljanje maksimalne zdržnosti) potencialno destruktivni (preizkušanje pod nazivnimi pogoji) nedestruktivni (npr. preverjanje vlažnosti dielektrika)

6 Stanje izolacije izolacijska upornost Merjenje izolacijske upornosti merjenje upornosti v odvisnosti od časa napajanje z enosmerno napetostjo, merjenje toka (vseh odvodnih tokov med dvema kovinskima deloma elektrodama) ugotavljanje povprečnega stanja du napajalna napetost mora biti konstantna i dt Časovni potek toka polarizacijski tok posledica dipolskih elementov n dielektrika, počasi pojema i ku t kondukcijski tok, proporcionalen U, konstanten polarizacijski indeks: razmerje med tokovoma ob različni časovnih intervalih empirični kriterij za vrednosti IP (večji trans. in generatorji) npr. IP 1 /10 >,5 (manjša vrednost nakazuje vlažno izolacijo) p 0 IP i IP /60 1 /10 i60 i10 i

7 Stanje izolacije koeficient absorpcije Merjenje toka ob skokovitem večanju napetosti primerjava idealnih vrednosti toka z izmerjenimi idealna sprememba toka: konduktivna komponenta: linearno večanje z napetostjo polarizacijska komponenta: trajanje meritve 30 napetost stopničaste oblike, stopnice enakih višin pet stopnic, trajanje: 10, 15, 0, 5, 30 idelani (izračunan) tok po 30 ) ip ku t 0 n n n n i ku30 ku5 ku0 30 n n ku15 ku10 5i k primerjava izmerjenih in izračunanih vrednosti, pri dobri izolaciji vrednosti pod K i K i 15_ meritev 0_ meritev 15 0 i15_izračun i0_izračun...

8 Stanje izolacije dielektrične izgube Dielektrične izgube: izgube v dielektrikih zaradi polarizacijskih (kondukcijskih) tokov Ponazoritev elektrodne konfiguracije z dielektrikom: kondenzator in upor serijska vezava, paralelna vezava kot dielektričnih izgub izražamo z vrednostjo tgδ (izgubni faktor) ω U I R I δ I P I U UI tg UU tg izg R P U tg P I 1/ tg izg P IU IU tg II / tg izg R izg

9 Stanje izolacije dielektrične izgube Merjenje s Sheringovim mostičem merjenje kapacitivnosti in izgub R med VN in SN navitjem TR N standardni kondenzator (zanemarljive izgube) uravnavanje mostiča dokler I izenačevalni = N R j j R j R j R N N R R R R

10 Stanje izolacije delne razelektritve Merjenje delnih razelektritev načini: električno, zvočno, optično problem merjenja so motnje merjenje impulzov: amplituda, faza, število Merilno vezje vir z regulacijo, filter za filtriranje motenj iz omrežja merilnik delnih razelektritev sklopni kondenzator k (majhna impedanca za visokofrekvenčno praznitev)

11 Razporeditev potenciala vzdolž dolgih struktur Nelinearna razporeditev potenciala na izolatorski verigi c: kapacitivnosti proti masi k: kapacitivnosti proti faznemu vodniku

12 Razporeditev potenciala vzdolž dolgih struktur Primer: upoštevamo samo kapacitivnosti c (proti zemlji) 1 du I ' d I d di UY ' d U c d du d U di 1 1 I d d d di d U c Razporeditev potenciala izolatorske verige z 10 členi (najbolj obremenjeni elementi blizu vodniku) du d c U sh c U Ug sh l Potencial na oddaljenosti na izolatorski verigi dolžine l (U g napetost vodnika)

13 Razporeditev potenciala vzdolž dolgih struktur Primer: upoštevamo samo kapacitivnosti k (proti faznemu vodniku) du k U U g d U sh ( l) k Ug 1 sh l Razporeditev potenciala izolatorske verige z 10 členi (najbolj obremenjeni elementi blizu zemlje) Primer: upoštevamo kapacitivnosti k in c 1.0 du c k d U U U U U g c/ k / g sh sh l sh N sh l