Моделирование на ПЭВМ электрического поля и пробивного напряжения шарового измерительного разрядника
Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО «Вологодский
государственный технический университет»
Факультет: Электроэнергетический
Кафедра: Электроснабжения
Дисциплина: Электроэнергетика , ч.4
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Моделирование на ПЭВМ электрического
поля и пробивного напряжения шарового измерительного разрядника
Вариант № 20
Выполнил: студент группы ЭС-41
Проверил: преподаватель, к.т.н.
Вологда
СОДЕРЖАНИЕ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА
НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЛИНЫ РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА НА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЭЛЕКТРОДОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ
РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА
. ВЫВОДЫ
5.1 Влияние относительной плотности
воздуха на электрическую прочность разрядного промежутка
.2 Влияние расстояния между электродами
на электрическое поле и электрическую прочность разрядного промежутка
.3 Влияние радиуса кривизны электродов
на электрическое поле и электрическую прочность разрядного промежутка
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение основных форм самостоятельного разряда в газе, а также влияние
на электрическую прочность и электрическое поле разрядного промежутка основных
физико-химических свойств газа (воздух) и геометрических характеристик; и
использование в практической электроэнергетике закономерностей, обнаруженных
при выполнении практикума.
ХОД РАБОТЫ
. Исследование влияния относительной плотности воздуха (δ)
на электрическую
прочность разрядного промежутка.
. Исследование влияния расстояния между электродами на электрическое поле
и электрическую прочность разрядного промежутка: для δ
= 1увеличивать
расстояние между шарами с шагом 0,2 см (3 точки);
. Исследование влияния радиуса кривизны электродов на электрическое поле
и электрическую прочность разрядного промежутка: для δ
= 1 уменьшать диаметр
шаров при исходном расстоянии между ними с шагом 2 см (3 точки).
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
электрический поле разряд
газ
Диаметр шаров D=10 см;
Исходное напряжение Uисх=100кВ;
Расстояние между шарами L=3,5
см;
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА (δ)
НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ
ПРОЧНОСТЬ РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА
Результаты моделирования приведены в табл. 2.1-табл. 2.4.
Таблица 2.1
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=0,9
Х,
U* cм Значения 
, при δ=0,9;D=10см;L=3,5см;
U=100 кВ. 
|
|
|
|
|
0,91
|
0,92
|
0,93
|
-
|
1,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
33
|
35
|
37
|
-
|
53
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
37,5
|
|
0,35
|
14
|
16
|
17
|
-
|
27
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,1
|
|
0,7
|
6
|
7
|
7
|
-
|
14
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,9
|
|
1,05
|
2
|
3
|
3
|
-
|
7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,7
|
|
1,4
|
1
|
1
|
1
|
-
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,2
|
|
1,75
|
0
|
0
|
1
|
-
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,5
|
|
2,1
|
0
|
0
|
1
|
-
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,4
|
|
2,45
|
1
|
1
|
1
|
-
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,0
|
|
2,8
|
2
|
2
|
3
|
-
|
6
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,4
|
|
3,15
|
6
|
6
|
7
|
-
|
13
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,8
|
|
3,5
|
16
|
18
|
19
|
-
|
30
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,6
|
|
k
|
28,3
|
30,9
|
33,6
|
-
|
57
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=10см;L=3,5см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
-
|
-
|
1,0
|
1,02
|
1,04
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
-
|
-
|
34
|
38
|
42
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
37,5
|
|
0,35
|
-
|
-
|
15
|
17
|
20
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,1
|
|
0,7
|
-
|
-
|
6
|
7
|
9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,9
|
|
1,05
|
-
|
-
|
2
|
3
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,7
|
|
1,4
|
-
|
-
|
1
|
1
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,2
|
|
1,75
|
-
|
-
|
0
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,5
|
|
2,1
|
-
|
-
|
0
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,4
|
|
2,45
|
-
|
-
|
0
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,0
|
|
2,8
|
-
|
-
|
2
|
2
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,4
|
|
3,15
|
-
|
-
|
6
|
7
|
8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,8
|
|
3,5
|
-
|
-
|
17
|
19
|
22
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,6
|
|
k
|
-
|
-
|
28,7
|
33,7
|
39,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1,1
Х,
U* cм Значения , при δ=1,1;D=10см;L=3,5см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
-
|
-
|
1
|
1,02
|
-
|
-
|
1,12
|
1,14
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
-
|
-
|
20
|
23
|
-
|
-
|
41
|
46
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
37,5
|
|
0,35
|
-
|
-
|
7
|
8
|
-
|
-
|
19
|
21
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,1
|
|
0,7
|
-
|
-
|
2
|
2
|
-
|
-
|
8
|
9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,9
|
|
1,05
|
-
|
-
|
0
|
0
|
-
|
-
|
3
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,7
|
|
1,4
|
-
|
-
|
0
|
0
|
-
|
-
|
1
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,2
|
|
1,75
|
-
|
-
|
0
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,5
|
|
2,1
|
-
|
-
|
0
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,4
|
|
2,45
|
-
|
-
|
0
|
0
|
-
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,0
|
|
2,8
|
-
|
-
|
0
|
0
|
-
|
-
|
3
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,4
|
|
3,15
|
-
|
-
|
1
|
2
|
-
|
-
|
8
|
9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,8
|
|
3,5
|
-
|
-
|
8
|
10
|
-
|
-
|
21
|
24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,6
|
|
k
|
-
|
-
|
13,5
|
16,3
|
-
|
-
|
36,5
|
42
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.4
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1,2
Х,
U* cм Значения , при δ=1,2;D=10см;L=3,5см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
-
|
1
|
-
|
1,031
|
-
|
-
|
1,22
|
1,24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
-
|
11
|
-
|
14
|
-
|
-
|
45
|
49
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
37,5
|
|
0,35
|
-
|
2
|
-
|
4
|
-
|
-
|
20
|
22
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,1
|
|
0,7
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
8
|
10
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,9
|
|
1,05
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
3
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,7
|
|
1,4
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
1
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,2
|
|
1,75
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,5
|
|
2,1
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,4
|
|
2,45
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,0
|
|
2,8
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
3
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,4
|
|
3,15
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
-
|
8
|
10
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,8
|
|
3,5
|
-
|
3
|
-
|
5
|
-
|
-
|
23
|
25
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,6
|
|
k
|
-
|
5,71
|
-
|
8,2
|
-
|
-
|
39,4
|
44,8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДАМИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
ПОЛЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА
Результаты моделирования приведены в табл. 3.1- табл. 3.3.
Таблица 3.1
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1 и длине промежутка L=3,7 см
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=10см;L=3,7см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
1,0
|
-
|
1,08
|
1,1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
27
|
-
|
43
|
47
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
36,2
|
|
0,37
|
10
|
-
|
19
|
21
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
31,7
|
|
0,74
|
3
|
-
|
8
|
9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
28,4
|
|
1,11
|
1
|
3
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,2
|
|
1,48
|
0
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24,7
|
|
1,85
|
0
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24
|
|
2,22
|
0
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23,8
|
|
2,59
|
0
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24,4
|
|
2,96
|
0
|
-
|
2
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,7
|
|
3,33
|
3
|
-
|
7
|
8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
28,1
|
|
3,7
|
11
|
-
|
20
|
23
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
31,9
|
|
k
|
20,4
|
-
|
38,2
|
43,9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица3.2
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1 и длине промежутка L= 3,9 см
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=10см;L=3,9см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
1
|
-
|
-
|
1,14
|
1,16
|
1,18
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
22
|
-
|
-
|
47
|
52
|
56
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
35
|
|
0,39
|
7
|
-
|
-
|
21
|
23
|
26
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
30,4
|
|
0,78
|
1
|
-
|
-
|
8
|
10
|
11
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,1
|
|
1,17
|
0
|
-
|
-
|
3
|
4
|
5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24,9
|
|
1,56
|
0
|
-
|
-
|
1
|
1
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23,4
|
|
1,95
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22,6
|
|
2,34
|
0
|
-
|
-
|
0
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22,4
|
|
2,73
|
0
|
-
|
-
|
1
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22,9
|
|
3,12
|
0
|
-
|
-
|
2
|
3
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24,3
|
|
3,51
|
1
|
-
|
-
|
7
|
8
|
10
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,6
|
|
3,9
|
7
|
-
|
-
|
21
|
23
|
26
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
30,4
|
|
k
|
14,9
|
-
|
-
|
43,1
|
49
|
55,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.3
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1 и длине промежутка L=4,1 см.
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=10см;L=4,1см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
1,0
|
-
|
-
|
1,22
|
1,24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
18
|
-
|
-
|
57
|
62
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33,9
|
|
0,41
|
5
|
-
|
-
|
25
|
28
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,2
|
|
0,82
|
0
|
-
|
-
|
10
|
12
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26
|
|
1,23
|
0
|
-
|
-
|
4
|
5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23,7
|
|
1,64
|
0
|
-
|
-
|
1
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22,2
|
|
2,05
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
21,3
|
|
2,46
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
21,2
|
|
2,87
|
0
|
-
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
21,6
|
|
3,28
|
0
|
-
|
-
|
2
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22,9
|
|
3,69
|
0
|
-
|
-
|
8
|
9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,2
|
|
4,1
|
4
|
-
|
-
|
24
|
26
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29
|
|
k
|
11
|
-
|
-
|
54,5
|
61
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЭЛЕКТРОДОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ РАЗРЯДНОГО ПРОМЕЖУТКА
Результаты моделирования приведены в табл. 4.1-табл. 4.3
Таблица 4.1
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1 и диаметре шаровых электродов D=8 см.
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=8см;L=3,5см;
U=100 кВ
|
|
|
|
|
-
|
1
|
-
|
1,04
|
1,06
|
1,08
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
-
|
53
|
-
|
64
|
70
|
77
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
40,8
|
|
0,35
|
-
|
21
|
-
|
27
|
31
|
34
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
34,8
|
|
0,7
|
-
|
8
|
-
|
11
|
13
|
15
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
30,6
|
|
1,05
|
-
|
2
|
-
|
4
|
5
|
6
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,7
|
|
1,4
|
-
|
0
|
-
|
1
|
2
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,8
|
|
1,75
|
-
|
0
|
-
|
0
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24,8
|
|
2,1
|
-
|
0
|
-
|
0
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24,5
|
|
2,45
|
-
|
0
|
-
|
0
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2,5
|
|
2,8
|
-
|
1
|
-
|
2
|
3
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26,6
|
|
3,15
|
-
|
5
|
-
|
7
|
9
|
10
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29,4
|
|
3,5
|
-
|
18
|
-
|
24
|
27
|
30
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
34,1
|
|
k
|
-
|
38,1
|
-
|
49,7
|
56,4
|
63,6
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.2
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1 и диаметре шаровых электродов D=6см.
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=6см;L=3,5см;
U=100, кВ
|
|
|
|
|
-
|
1
|
-
|
1,12
|
1,14
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
-
|
100
|
-
|
157
|
168
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
46,9
|
|
0,35
|
-
|
36
|
-
|
65
|
71
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
38
|
|
0,7
|
-
|
11
|
-
|
26
|
29
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
32
|
|
1,05
|
-
|
2
|
-
|
9
|
11
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,9
|
|
1,4
|
-
|
0
|
-
|
3
|
4
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,2
|
|
1,75
|
-
|
0
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23,6
|
|
2,1
|
-
|
0
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23
|
|
2,45
|
-
|
0
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23,4
|
|
2,8
|
-
|
|
-
|
3
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
25,1
|
|
3,15
|
-
|
3
|
11
|
12
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
28,4
|
|
3,5
|
-
|
20
|
-
|
40
|
44
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
34,5
|
|
k
|
-
|
60,7
|
-
|
110
|
120
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.3
Распределение коэффициента эффективной ионизации по длине воздушного
промежутка при относительной плотности воздуха δ=1 и диаметре шаровых электродов D= 4см
Х,
U* cм Значения , при δ=1;D=4
см;L=3,5см; U=100 кВ
|
|
|
|
|
-
|
1
|
-
|
-
|
1,28
|
1,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
0,0
|
-
|
260
|
-
|
-
|
563
|
589
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
60,6
|
|
0,35
|
-
|
78
|
-
|
-
|
207
|
218
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
44,2
|
|
0,7
|
-
|
19
|
-
|
-
|
76
|
81
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
34,3
|
|
1,05
|
-
|
2
|
-
|
-
|
26
|
28
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
28
|
|
1,4
|
-
|
0
|
-
|
-
|
8
|
9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24
|
|
1,75
|
-
|
0
|
-
|
-
|
2
|
2
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
21,5
|
|
2,1
|
-
|
0
|
-
|
-
|
0
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
20,3
|
|
2,45
|
-
|
0
|
-
|
-
|
1
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
20,4
|
|
2,8
|
-
|
0
|
-
|
-
|
3
|
3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22
|
|
3,15
|
-
|
0
|
-
|
-
|
16
|
17
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
26
|
|
3,5
|
-
|
20
|
-
|
-
|
77
|
83
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
34,5
|
|
k
|
-
|
133
|
-
|
-
|
342
|
361
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Выводы
5.1 Влияние
относительной плотности воздуха на электрическую прочность разрядного
промежутка
При исследовании влияния относительной плотности воздуха на электрическую
прочность разрядного промежутка его геометрические параметры не изменялись, и
картина электрического поля междуэлектродного пространства оставалась
неизменной, поэтому коэффициент неоднородности в этом случае не меняется и
равен, (5.1) [8]
где
- максимальное значения напряженности электрического
поля взятое из табл. 2.1;
-
минимальное значения напряженности электрического поля взятое из табл. 2.1;
При
анализе двойного неравенства 
можно
сделать вывод, что поле в разрядном промежутке неоднородное.
Условие
самостоятельности разряда определяется выражением (5.2), [8]:
,
где
- эффективный коэффициент ионизации.
Из
табл. 2.1 при δ=0,9 видно, что при U*≤0,92
существует коронный разряд, т.к. выполняется условие самостоятельности разряда
(
), электрическое поле неоднородное (
) и на части разрядного промежутка aэф=0, следовательно, промежуток сохраняет изоляционные свойства.
При
U*≥0,93 условие самостоятельности разряда
выполняется и 
на всей длине промежутка, поэтому происходит пробой.
Определим вид разряда, для этого вычислим мгновенное значение тока пробоя
по выражению (5.3)[8]:
где
-
суммарный электрический заряд в разрядном промежутке;
t -
время, равное 1 секунде.
Суммарный заряд приблизительно допустимо вычислить по выражению (5.4).
[8]
где q- заряд электрона;- число отрезков, на которое разбит промежуток
S;=n+1
,
Значение
тока очень мало. Делаем вывод, что это не электрическая дуга.
Т.к.
относительная плотность воздуха δ=0,9, то полученный разряд не может быть тлеющим. Тлеющий
разряд возникает при условии, когда δ≤0,01, [8].
Таким
образом разряд является искровым.
Из
табл. 2.2 при δ=1
при U* ≤1.02 корона, при U* ≥1.04
искра.
Из
табл. 2.3 при δ=1,1при U* ≤1.12 корона, при U* ≥1.14 искра.
Из
табл. 2.4 при δ=1,2при U* ≤1.22 корона, при U* ≥1.24 искра.
Сведем
значения δ
и соответствующие им значения пробивного
напряжения в табл. 5.1:
Таблица
5.1
Зависимость
пробивного напряжения от относительной плотности воздуха
|
δ
|
0,9
|
1
|
1,1
|
1,2
|
|
U*пр
|
0,93
|
1,04
|
1,14
|
1,24
|
Как видно из вышеизложенных данных, при повышении относительной плотности
воздуха с 0,9 до 1,2 пробивное напряжение возрастает с 0,93 до 1,24, значит,
электрическая прочность воздуха увеличивается.
Эффект влияния относительной плотности воздуха на электрическую прочность
разрядного промежутка используется :
в воздушных и элегазовых выключателях, в которых к определяющим
конструктивным параметрам относятся давление и род газа;
в элегазовых герметизированных распределительных устройствах в диапазоне
линейного роста напряжения при р≤0,2 МПа увеличение давления , позволяет
пропорционально уменьшить размеры и пропорционально квадрату размеров снизить
площадь поверхности и массу оболочки. В диапазоне существенных отклонений от
закона подобия (р ≥0,6 МПа) дальнейшее увеличение давления почти не
приводит к росту электрической прочности. Исходя из выше сказанного,
оптимальный диапазон рабочих давлений находиться в границах 0,35-0,55 МПа;
в газонаполненных кабелях низкого (7-15 н/см2), среднего(17-30 н/см2 ) и
высокого ( 100-150 н/см2) давления, для которых увеличение относительной
плотности достигается путём повышения давления [1] , [5], [7].
5.2 Влияние расстояния между электродами на электрическое поле и
электрическую прочность разрядного промежутка
Во втором опыте исследовалось влияние расстояния между шарами на
электрическую прочность разрядного промежутка. Начальное расстояние, равное 3,5
см, увеличивалось с шагом 0,2 см. Было взято три точки. При этом относительная
плотность воздуха не изменяется и принята равной 1,0. Рассчитаем коэффициенты
неоднородности электрического поля по выражению (5.1), и приведем значения
пробивного напряжения по табл. 3.1 - 3.3. Сведем полученные значения в табл.
5.2.
Таблица 5.2
Зависимость коэффициента неоднородности электрического поля и пробивного
напряжения от длины разрядного промежутка
|
L,см
|
3,5
|
3,7
|
3,9
|
4,1
|
|
 1,481,521,561,6
|
|
|
|
|
|
 1,041,11,181,24
|
|
|
|
|
Приведем вычисления коэффициента неоднородности:
При
L=3,5 см 
;
При
L=3,7 см 
;
При
L=3,9 см 
;
При
L=4,1 см 
;
По данным табл. 5.2 можно сделать вывод, что неоднородность поля
увеличивается с повышением длины разрядного промежутка. Также из табл. 5.2
следует, что с повышением L пробивное напряжение становится больше, а значит и
электрическая прочность разрядного промежутка возрастает.
Из табл. 3.1 при L=3,7
при U* ≤1.08 корона, при U* ≥1.1 искра.
Из табл. 3.2 при L=3,9
при U* ≤1.16 корона, при U* ≥1.18 искра.
Из табл. 3.3 при L=4,1
при U* ≤1.22 корона, при U* ≥1.24 искра.
При проектировании конструкций ЛЭП необходимо учитывать влияние длины
разрядного промежутка на электрическую прочность. С увеличением класса
напряжения должно быть увеличено расстояние между фазными проводами и габарит
ЛЭП. Так на ЛЭП напряжением ≥ 35 кВ с подвесными изоляторами при
горизонтальном расположении проводов минимальное расстояние между проводами d
,м, по условиям их сближения в пролете определяется в зависимости от
номинального напряжения линии и габаритной стрелы провеса по выражению (5.5)
[6]
d=1.0+U/110+0.6√f,
где U напряжение ВЛ кВ;- наибольшая стрела провеса, соответствующая
габаритному пролету, м.
Таблица 5.3
Зависимость межосевого расстояния полюсов от напряжения
|
Номинальное напряжение, кВ
|
Расстояние между осями
полюсов, м
|
|
6
|
0,4
|
|
10
|
0,5
|
|
35
|
1-2
|
|
110
|
2-3,5
|
|
220
|
3,5-4,5
|
|
330
|
6
|
5.3 Влияние радиуса кривизны электродов на электрическое поле и
электрическую прочность разрядного промежутка
Уменьшая радиус кривизны электродов с 10 до 4 см с шагом 2 см, рассчитаем
коэффициенты неоднородности электрического поля по выражению (4.1) и приведем
значения пробивного напряжения при относительной плотности воздуха 1,0. Сведем
полученные значения в табл. 5.4
Таблица 5.4
Зависимость коэффициента неоднородности электрического поля и значения
пробивного напряжения от диаметра кривизны электродов.
|
D,см
|
10
|
8
|
6
|
4
|
|
 1,481,672,042,99
|
|
|
|
|
|
 1,041,081,141,3
|
|
|
|
|
Приведем вычисления коэффициента неоднородности:
При
D=10 см ;
При
D=8 см 
;
При
D=6 см 
;
При
D=4 см 
;
Анализируя данные табл. 5.4., приходим к выводу, что с уменьшением
диаметра шаров коэффициент неоднородности увеличивается. Также можно сделать
вывод, что с уменьшением диаметра шаров возрастает пробивное напряжение,
следовательно, увеличивается электрическая прочность воздушного промежутка.
Из табл. 4.1 при D=8 см
при U* ≤1.06корона, при U* ≥1.08 искра.
Из табл. 4.2 при L=6
смпри U* ≤1.12корона, при U* ≥1.14 искра.
Из табл. 4.3 при L=4
смпри U* ≤1.28корона, при U* ≥1.3 искра.
На практике данная зависимость используется для борьбы с короной на ВЛ.
Для ЛЭП напряжением ≥330 кВ применяют расщепление проводов в фазе, тем
самым увеличивая эквивалентный радиус провода. Радиус расщепления ограничивается
требованием ограничения коронного разряда: потерь на корону. Максимальная
напряженность поля на поверхности проводов определяется выражением(5.6)
где n-количество проводов в фазе;
rр-радиус
окружности, проведенной через оси всех составляющих проводов в фазе;
r0-радиус
описанной окружности каждого провода.
Это самый действенный и эффективный способ борьбы с коронным разрядом. За
счет расщепления фазы происходит снижение потерь мощности на корону, кроме
того, расщепление фазы уменьшает индуктивное сопротивление линии(5.7),
следовательно, происходит увеличение предельной передаваемой мощности. [2]
где
- магнитная проницаемость-количество проводов в
фазепр. экв -эквивалентный радиус провода
Так же данная зависимость используется для выравнивания распределения
напряжения и напряженности поля вдоль изоляционных конструкций аппаратов с
помощью тороидальных экранов. На рис.5.1 видна зависимость уменьшения
неоднородности электрического поля при увеличении радиуса тороидального экрана.
Рис.5.1 Распределение потенциала (кривые 1,2) и напряженности поля
(кривые 3,4) при радиусе тороидального экрана R0=0,5 м (кривые 1,3) и R0=1 м (кривые 2,4)
В ГРУ для повышения электрической прочности межконтактного промежутка
используют экраны со сферической или близкой к ней формой, все острые кромки
закругляются. [3] Словами написать из какой книги взят опыт
Список использованных источников
1. Электрические
аппараты высокого напряжения: учебн. для вузов/под ред. Г.Н. Александрова. -
СПб.: СПбГТУ, 2000. - 502 с.
2. Александров
Г.Н. Режимы работы воздушных линий электропередачи /Г .Н. Александров: Учеб.
Пособие. - Спб.: центр подготовки кадров энергетики, 2006. - 139с., Илл.
. Проектирование
электрических аппаратов: Учебник для П79 вузов/ Г.Н. Александров, В.В. Борисов,
Г.С. Каплан и др.; Под ред. Г.Н. Александрова.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.
отд-ние, 1985-448с., ил.
. Е.Ф.
Макаров Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ - М.: Папирус
Про, 2005 5 том
. Техника
высоких напряжений: [учеб. Пособие для электроэнергет. Специальностей вузов]/
под. Ред. М.В. Костенко- М.: Высш. Шк. 1973.-628 с.
. Правила
устройства электроустановок: все действующие разделы.-6-е и 7-е изд.-
Новосибирск: Сиб. Унив.изд-во, 2010.-464 с.
. Техника
высоких напряжений. Учебник для студентов электротехнических и
электроэнергетических специальностей вузов. Под общей ред. Д.В. Разевига.
Изд.2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1976.
. Методические
указания к лабораторному практикуму по технике высоких напряжений: Ананьев
В.П.: Вологда ВоГТУ, 2013. - 15 с.
. Аронов
М.А. Лабораторные работы по технике высоких напряжений / М.А. Аронов, В.В.
Базуткин, П.В. Борисоглебский: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоиздат,
1982. - 352 с., Илл.
. СТО
ВоГТУ 2.7-2006 Проекты дипломные и курсовые. Общие требования и правил
оформления расчетно-пояснительной записки. - Введ. 28.02.2006. - Вологда:
ВоГТУ, 2006г. - 31с.