Меню

Изменение напряжения при изменении расстояния



Экспериментальные исследования зависимости электрической прочности от давления и расстояния в воздушном промежутке

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Цель работы. Исследовать зависимость разрядного напряжения в воздухе от расстояния между электродами при различном давлении.

Программа работ. Ознакомиться с испытательной установкой и правилами безопасной работы.

Задание 1. Экспериментально определить разрядные напряжения воздушных промежутков при изменении расстояния между электродами (P=const, t=const)

Задание 2. Экспериментально определить разрядные напряжения воздушных промежутков при изменении давления (s=const, t=const).

Задание 3. Освоить методику приведения результатов измерений к стандартным атмосферным условиям. Определить Unp с учетом δ.

Задание 4. По данным табл. построить график зависимости U’np=f(S)

Задание 5. По данным табл. построить график зависимости U’np=f(P)

Задание 6. Результаты измерений по пунктам 4 и 5 нанести на один график зависимости Unp=(P*S). На этом же графике построить кривую закона Пашена. Сопоставить эти графики и объяснить расхождение.

Теоретические сведения

Каждый диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства электроизоляционного материала, если напряженность электрического поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика, или нарушения его электрической прочности. Значение напряжения, .при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением (Unp), а соответствующее значение напряженности поля — пробивной напряженностью (Епр), или электрической прочностью диэлектрика

Eпp=Unp/S, кВ/см, где S — расстояние между электродами, см.

Пробой газа обусловлен в основном элементарными процессами: ударной ионизацией и фотоионизацией молекул и атомов. Процесс ударной ионизации возникает при условии, что кинетическая энергия электронов (V/к) будет равна или больше энергии ионизации (V/ц) атомов или молекул

Wк=eλE=eU>Wк, где е — заряд электрона, λ длина свободного пробега электрона, определяемая как путь, пройденный электроном между двумя последующими столкновениями.

Зависимость электрической прочности воздуха от расстояния между электродами при постоянном давлении. Возрастание Епр при малых расстояниях между электродами объясняется трудностью формирования разряда при столь малых расстояниях между электродами. Обычно повышение Епр начинается при расстояниях между электродами, сопоставленных с длиной свободного пробега электронов. При постоянном давлении с увеличением расстояния между электродами пробивное напряжение (Uпp) будет расти.

Читайте также:  Снятие эмоционального напряжения детский сад

Пробивные напряженности и напряжения в газах сильно зависят от давления. Экспериментально установлено, что если расстояние между электродами и давление меняются так, что произведение остается неизменным, то величина пробивного напряжения Unp также остается неизменной. Эта закономерность была изучена Пашеном.

Зависимость пробивного напряжения от величины произведения давления газа (Р) на расстояние (S) между электродами Unp=f(P S) получила название закона Пашена. Кривая Пашена для разрядного напряжения воздушного промежутка в однородном поле Unp=f(PS) при t=20 °C дана на рис. 6.3, а, а для элегаза на рис. 6.3, б.

Если при постоянной температуре в однородном электрическом поле увеличивать давление (вправо от минимума), то пробой газа произойдет при более высокой напряженности. Это происходит потому, что при увеличении давления плотность газа увеличивается, а следовательно, уменьшается длина свободного пробега электронов (λ), что ведет к увеличению разрядного напряжения согласно соотношения

Источник

Распределение напряжения вдоль линии СВН

Распределение напряжения вдоль длины линии определяется значением передаваемой мощности. Натуральная мощность течет по линии, когда сопротивление нагрузки на ее конце равно волновому сопротивлению .

Натуральная мощность линии с номинальным напряжением равна

Для линий без потерь (,) натуральная мощность является активной и определяется следующим выражением (рис. 7.4, а):

где с учетом (7.3) I

Значения натуральной мощности для ВЛ различных приведены в табл. 6.5.

Рассмотрим соотношения между напряжениями и мощностями в конце и начале линии.

а—передача натуральной мощности; б—диаграммы напряжения при разных соотношениях и ; в—холостой ход линии; г—зависимость модуля напряжения от l при =const

Предположив линию без потерь получим из (7.2) следующие, более простые выражения [17]:

Будем считать, что в конце линии на шины с напряжением включена нагрузка с сопротивлением и мощностью. Предположим, что вектор напряжения в конце линии совпадает с осью действительных величин, т.e. .

Читайте также:  Рабочее напряжение для li ion аккумулятора

При принятых условиях первое из уравнений (7.7) примет вид

При передаче по линии без потерь натуральной мощности, т. е. при условии , уравнение (7.8) упрощается следующим образом:

Из выражения для и (7.6) следует

Если принять и подставить (7.10) в (7.8), то можно получить следующее выражение для напряжения , отстоящего на расстоянии , км, от конца линии:

С помощью (7.11) можно построить диаграммы распределения напряжения вдоль длины линии при разных соотношениях , и . При изменении длины линии от нуля до длины волны в соответствии с (7.5) изменяется от 0 до .

Тогда, как это следует из (7.11), при изменении от до конец вектора напряжения описывает окружность.

На рис. 7.4, б показаны диаграммы распределения напряжения вдоль линии длиной до 6000 км при . Зависимость соответствует передаче мощности , равной натуральной, 2 — больше и 3 — меньше натуральной. Через , обозначены напряжения в точке, расположенной на расстоянии 1000 км от конца линии соответственно при , и . Угол сдвига между напряжениями и при передаче по линии натуральной мощности обозначен .

Из (7.9) или (7.11) при следует, что при зависимость на рис. 7.4, б – это окружность. При передаче по линии активной мощности больше натуральной с увеличением длины линии будет быстрее, чем в предыдущем случае, расти величина . При этом окружность 1, образованная концом вектора , будет вытягиваться по вертикали, превращаясь в эллипс 2 на рис 7.4, б, меньшая ось которого равна . Если по линии будет передаваться мощность меньше натуральной, то указанная окружность будет сжиматься вдоль той же оси, образуя эллипс 3 (рис. 7.4, б), большая ось которого равна . Предельный случай режимов при — это холостой ход линии (рис. 7.4, в), когда . При этом эллипс 3 вырождается в прямую линию.

Читайте также:  Как правильно пишется напряжение или напряжение

При неизменном модуле напряжения в начале линии из рис. 7.4, б можно получить зависимости, приведенные на рис. 7.4, г. При это прямая 1; при — кривая 2, для которой , т.е. напряжение в начале линии больше, чем в конце; при — кривая 2 для которой , т.е. напряжение в начале линии меньше, чем в конце. Аналогичные зависимости можно построить, если поддерживать постоянным напряжение в конце линии.

Для ЛЭП сверхвысокого напряжения характерен переменный режим передачи мощности, что приводит к изменению напряжения вдоль линии. Так, если , то напряжение в конце линии мало, его надо поднимать. При снижении мощности до (в часы минимумов нагрузки) велико, его надо понижать. Кроме того, при минимальных нагрузках уменьшаются потери реактивной мощности в индуктивном сопротивлении линии и появляются большие перетоки зарядной мощности , которые создают дополнительные потери

Поэтому на ЛЭП сверхвысокого напряжения, как правило, устанавливаются различные компенсирующие устройства (КУ). С помощью КУ выравнивается напряжение вдоль линии, ограничиваются перетоки зарядной мощности. Кроме того, КУ выполняют важные функции, повышая наибольшую передаваемую по линии мощность (см. § 7.4) и обеспечивая баланс реактивной мощности в приемных системах.

На ЛЭП сверхвысокого напряжения применяются синхронные компенсаторы (СК), реакторы (Р) и статические источники реактивной мощности (ИРМ).

Для регулирования реактивной мощности и напряжения, а также для снижения внутренних перенапряжений на ЛЭП сверхвысокого напряжения применяются шунтирующие реакторы. С точки зрения обеспечения желаемого распределения напряжения вдоль линии их целесообразно размещать равномерно. Однако такое решение неприемлемо ни экономически, ни практически, и реакторы обычно устанавливаются на подстанциях (рис. 7.5, а) или

Источник