Linia Kablowa PDF

Preview

Summary

Download Linia Kablowa PDF

Description

Rok III Grupa 31 Środa 12:45

Temat: Badanie zjawiska ulotu na podstawie linii kablowej

Wydział:

Data wykonania:

Wykonujący: Karol Banaś, Dawid Bystroń, Krystian Florek

Ocena:

WIEIK

1. Wstęp teoretyczny Energia elektryczna wytwarzana w elektrowniach w celu dotarcia do odbiorców musi być przesyłana poprzez Krajowy System Elektroenergetyczny. W tym celu, na terenach gęsto zurbanizowanych, stosuje się głównie linie kablowe, czyli najczęściej zakopane pod ziemią. Linia kablowa może być wykonana za pomocą kabla wielożyłowego lub kilku kabli jednożyłowych ułożonych na wspólnej trasie. Żyła w kablach elektroenergetycznych jest przewodnikiem prądu elektrycznego. Pokrywa się ją warstwą izolacji w celu odizolowania ich od siebie i dla ochrony przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi, na które narażony jest kabel umieszczony w ziemi. Pancerz jest zewnętrzną warstwą kabla stanowiący zabezpieczenie przed uszkodzeniami mechanicznymi. Ekran dodatkowo zwiększa trwałość kabla. W porównaniu do linii napowietrznych linie kablowe są mniej uciążliwe dla otoczenia i charakteryzują się mniejszą reaktancją indukcyjną, a więc straty i spadki napięcia w takich liniach są mniejsze. Mimo tych zalet praktyczne wykorzystanie takich linii jest ograniczone względami ekonomicznymi. Ulot jest to świetlista otoczka wokół przewodu, będąca w rzeczywistości wyładowaniami elektrycznymi, które powstają w wyniku przekroczenia wartości natężenia pola na powierzchni przewodu, przy której rozpoczynają się wyładowania elektryczne. Należy pamiętać, że rzeczywisty promień warstwy ulotowej jest prawie dwukrotnie większy od zaobserwowanego wizualnie. Obszar ciemny wysyła jedynie promieniowanie ultrafioletowe. W Technice Wysokich Napięć powoduje zakłócenia akustyczne i straty mocy czynnej, a także powstawanie związków, które powodują korozję metali i niszczą organiczne materiały izolacji. Powstawanie zjawiska ulotu ogranicza się poprzez podwyższenie napięcia progu ulotu poprzez zwiększenie promienia przewodu.

2. Układ pomiarowy

3. Pomiary

Aby obliczyć napięcie przeskoku i ulotu po stronie wtórnej musieliśmy ponownie skorzystać z charakterystyki, która pojawiła się w ćwiczeniu pierwszym.

Napięcie zarejestrowane [V]

250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30

0

1

2

3

4

5

6

7

Odstęp między elektrodami [cm] Napięcie przeskoku Pomierzone

Napięcie przeskoku - warunki labolatoryjne

8

20 10 0

Napięcie zarejestrowane [V]

Napięcie przeskoku [kV]

32 52 70 84 108 128 144 160 175 185 200 205 220 225

Napięcie przeskoku normalne [kV] 16,8 31,7 45,5 59,5 75 85 97 108 119 129 138 146 154 162

Przykładowo dla napięcia przeskoku 34 V odczytane po stronie pierwotnej modelu linii, odnosimy do odpowiadających napięć strony pierwotnej elektrody odniesienia (32V i 52V) i odpowiadających im napięciom strony wtórnej(16,8kV i 31,7kV). Napięcie strony wtórnej dla 32V strony pierwotnej obliczamy następująco:

U kg =

31,7 kV −16,8 kV *(34V-32V)+16,8kV=18,29kV 52 V −32 V

r[mm] 1 1,2 2 4 10 12 25 40

Ukd[V] 22 22 24 28 32 34 28 10

R=50mm Upd[V] 36 28 34 34 34 38 28 10

Ukg[kV]

Upg[kV] 19,78

16,8 18,29

18,29 18,29 18,29 21,27

Ukd – Napięcie ulotu Upd – Napięcie przebicia Ukg – Napięcie ulotu po stronie górnej Upg – Napięcie przebicia po stronie górnej

Współczynnik niejednorodności oraz maksymalna wartość natężenia pola dla przypadku r=4: R r − 2 2 β= R r 2 ∗ln r 2 2

()

R r − 2 2

β=

()

=

R r ∗ln 2 2 r 2 Em =

U

()

R r ∗ln 2 2 r 2

Em =

,

U

()

R r 2 ∗ln r 2 2

25−2 =4,55 25 2∗ln 2

=

( )

28 0,002∗ln

( 0,025 0,002 )

=5542,96

[ ] V m

- Dla napięcia ulotu

Em =

U R 2 r ∗ln 2 r 2

()

=

34 0,002∗ln

0,025

( 0,002 )

=6730,73

V m

[ ]

- Dla napięcia przebicia

4. Wnioski i spostrzeżenia Niestety nie udało nam się dla wszystkich przypadków wyliczyć napięć po stronie górnej transformatora, ponieważ napięcie zarejestrowane w układzie było niższe niż najniższe napięcie zarejestrowane przy badaniu iskiernika na pierwszych zajęciach. Dla przykładu zarejestrowane napięcie ulotu wynosiło 22V, a odczytane napięcia przeskoku dla iskiernika mieszczą się w zakresie 32V-225V. Nie byliśmy więc w stanie znaleźć 2 wartości napięcia zarejestrowanego dla iskiernika pomiędzy którymi mieściło by się to napięcie 22V i nie możemy przez to zarejestrować metody potencjalnego rozkładu napięcia. Co spowodowało że nie mogliśmy wyznaczyć charakterystyki, ponieważ za dużo wyników odrzuciliśmy. Powodem zaistniałem sytuacji może być niedokładność pomiarów. Jak można zauważyć na podstawie pomiarów dla średnicy 1mm napięcie przebicia jest największe i wynosi ok 36V. Zwiększając średnicę zauważamy stopniowy spadek napięcia przebicia. Dzieje się tak ze względu na to, że wraz ze wzrostem wewnętrznej średnicy maleje odległość pomiędzy elektrodami a tym samym energia potrzebna do przebicia również maleje. Dla średnicy 40mm napięcie wynosi już około 10V. Jest to spadek o ok 72%. Dla średnic 2, 4, 10 mm zarejestrowane przez nas napięcie przebicia jest takie samo. Wpływ na to mogło mieć to, że metoda pomiaru jest dość mało precyzyjna, ponieważ polega ona na tym że musimy nasłuchiwać momentu przebicia i jak najszybciej odczytać wartość napięcia przy którym ono nastąpiło. Odwrotna sytuacja miała miejsce przy zjawisku ulotu. Im mniejsza była średnica przewodu tym pole elektryczne wokół niego było bardziej niejednorodne. Dla małych średnic efekt ulotu pojawiał się przy niższym napięciu. Dwa ostatnie pomiary dla średnicy 25 i 40 mm wynoszą odpowiednio 28V i 10V. Jest to mniej niż dla wcześniejszych średnic ale może to wynikać z niedokładności metody pomiaru, „na słuch”. Ciężko było zarejestrować moment w którym zaczynało dochodzić do ulotu a jeśli przegapiło się odpowiedni mement napięcie spadało. Podczas ostatnich pomiarów powietrze wokół elektrod mogło być też już silnie zjonizowane co też mogło negatywnie wpływać na poprawność pomiarów....