Προκειμένου να διατηρήσουμε τη διαφορά δυναμικού ανάμεσα στα αγώγιμα μέρη που βρίσκονται υπό υψηλή τάση και να την προστατέψουμε από υπερτάσεις είναι απαραίτητη η μόνωση του εξοπλισμού. Ένας τρόπος μόνωσης που χρησιμοποιείται ευρέως είναι η προστασία με μονωτικά υγρά, και ανάμεσα σε αυτά τα πιο διαδεδομένα είναι τα ορυκτά έλαια. Αυτά είναι έλαια που προέρχονται από το πετρέλαιο και τα επιλέγουμε επειδή είναι εύκολα διαθέσιμα και έχουν χαμηλό κόστος. Στο πρώτο μέρος της εργασίας θα δούμε τη χρήση των ελαίων σε μετασχηματιστές, ελαιοδιακόπτες, πυκνωτές, καλώδια, μονωτήρες διέλευσης και μετασχηματιστές οργάνων, καθώς και τις ιδιότητες αυτών. Στη συνέχεια θα δούμε τους τρόπους διάσπασης των ελαίων που είναι η ηλεκτρονική διάσπαση, ο μηχανισμός αιωρούμενων σωματιδίων, η διάσπαση κοιλότητας, η ηλεκτρομεταφορά και το ηλεκτροϋδροδυναμικό πρότυπο διηλεκτρικής διάσπασης.
Αρχικά αυτό που πρέπει να γνωρίζουμε για να μελετήσουμε τις μεταβολές που υφίσταται η μόνωση από τις καταπονήσεις που θα τις επιβάλλουμε είναι οι υπερτάσεις που θα αναπτυχθούν σε αυτή, ούτως ώστε να επιτύχουμε την ορθή σχεδίαση της. Σε αυτή την εργασία θα μελετήσουμε την επίδραση που έχουν στη μόνωση οι υπερτάσεις χειρισμών. Για τις υπερτάσεις χειρισμών είναι δύσκολο να χρησιμοποιήσουμε μια τυποποιημένη μορφή μιας και η μορφή αυτή εξαρτάται από το μήκος του διακένου. Επειδή όμως τα συνήθη διάκενα για υπερυψηλές τάσεις είναι περίπου 5 cm και για το μήκος αυτό το πιο κρίσιμο μέτωπο τάσεως είναι περίπου 250 μs, διαλέγουμε σαν τυποποιημένη τάση χειρισμών την κρουστική τάση με διάρκεια μετώπου Tcr=250 μs και διάρκεια ουράς Tq=2500 μs. Η παραγωγή των παραπάνω τάσεων έγινε με τη διβάθμια κρουστική γεννήτρια του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων, τη λειτουργία της οποίας θα αναλύσουμε στο δεύτερο κεφάλαιο. Τέλος θα μελετήσουμε και το χρόνο υστέρησης, το χρόνο δηλαδή που παρέρχεται μεταξύ της εφαρμογής μίας τάσης σε ένα διάκενο, αρκετής να προκαλέσει διάσπαση, και της διάσπασης.
Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος χρησιμοποιήσαμε την γεννήτρια που αναφέραμε παραπάνω, κυψέλη από υλικό Plexiglass, παλμογράφο για τη μελέτη της κυματομορφής της κρουστικής τάσης και εύρεση του ακριβούς σημείου διάσπασης, καθώς και ηλεκτρόδια Rogowski και ακίδας-πλάκας. Τις λεπτομέρειες της κάθε διάταξης των ηλεκτροδίων (απόσταση μεταξύ αυτών, διαστάσεις τους κ.λ.π.) θα τις δούμε σε κάθε πείραμα ξεχωριστά. Οι υπερτάσεις χειρισμών που παρήγαγε η γεννήτρια μας και χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα ήταν τάσεις θετικής πολικότητας 140/1785 μs. Οι δοκιμές έγιναν σύμφωνα με τον κανονισμό της ASTM D 3300-2000 σε έλαιο πετρελαϊκής απόσταξης, καθώς και σε φυτικό έλαιο. Μέσα από πλήθος μετρήσεων παρατηρήσαμε την επίδραση που ασκεί στην τάση διάσπασης το μέγεθος του διακένου, η καταπόνηση του ελαίου, ο χρόνος ηρεμίας του καθώς και οι ατμοσφαιρικές συνθήκες. Για την επεξεργασία των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε πρόγραμμα γραμμένο σε γλώσσα προγραμματισμού C, το οποίο υλοποιεί τη μέθοδο μέγιστης πιθανοφάνειας. Με βάση αυτή τη μέθοδο, εξάγουμε ακριβείς τιμές για την τάση που αντιστοιχεί σε πιθανότητα διάσπασης 50% (V50), την τυπική απόκλιση (σ) των τιμών της τάσης διάσπασης για κάθε σετ μετρήσεων καθώς και τη διασπορά των V50 και σ. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε πίνακες και σε διαγράμματα κανονικής κατανομής. Ένας επιπλέον παράγοντας που εξετάζεται είναι η χρονική υστέρηση για συγκεκριμένα μήκη διακένου, τόσο για ομοιόμορφο πεδίο όσο και για μη ομοιόμορφο πεδίο. / In order to preserve the voltage between the conductive parts - that are under high voltage - and in order to protect them from overvoltage, the electrical insulation of the equipment is essential. One way of insulation, which is widely used, is the protection with insulation liquids. Among them, the most widespread are the mineral oils. These oils come from petroleum and we choose them because they are easily accessible and have very low cost. On the first part of this thesis we will see the use of insulation oils on transformers, oil switches, capacitors, cables, lead-in insulators, instrument transformers and we will also study the properties of mineral oils. Additionally, we will examine the ways of electric breakdown of the oils. The most common among them are the electronic breakdown, the process of pendulous particles, cavity resolution and, finally, electro transfer and electro hydro-dynamic practice of dielectric resolution.
Firstly, what we must know, so we can study the changes that happen to the insulation because of the strains we will force on it, are the overvoltages that will develop on it, in order we succeed in its proper design. Our primary focus in this dissertation is the effect of the operational overvoltages on our insulation. It is difficult to use a standard form for the operational overvoltage as this form depends on the length of the gap between the electrodes. However, the common gaps for ultra-high-voltages is around 5 cm and for this gap the most critical front of the voltage impulse is around 250 μs. As a result, we choose as a standardized operational overvoltage the voltage impulse with front length Tcr=250 μs and tail length Tq=2500 μs. The mentioned impulses were produced with the double stage impact generator of the High Voltage laboratory, whose function is described in Chapter 2. In addition, we will analyze the time lag, which is the time between the application of an impulse high enough to cause resolution in interspace and the breakdown.
During the conduction of the experiment we used the generator we mentioned above, a hive made of Plexiglass, an oscillograph (in order to study the waveform of the voltage impulse and find the exact point of the breakdown), and finally Rogowski and poker-planch electrodes. The details of every set-up of the electrodes (the gap between them, their dimensions etc.) we will see them in every experiment separately. The operational overvoltages that our generator produced and were used in the experiment were voltage impulses of positive polarity 140/1785 μs. The tests were done according to the regulation of ASTM D 3300-2000 on mineral oil and on herbal oil as well. After a lot of measurements we observed the effect on the breakdown voltage of the gap between the electrodes, the strain of the oil, the calmness time and the atmospheric conditions. As to the elaboration of counts, a program written on C programming language that affects the maximum probability method was used. Based on this method, we can draw precise rates on the voltage that corresponds with resolution possibility 50%, on typical deflection (σ) of the rates of resolution voltage for every set of counts as well as on the dispersion of V50 and σ. The results are presented on tables and diagrams of regular distribution. An extra factor examined is time lag for specific interspace lags regarding uniform as well as non-uniform field.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/8243 |
| Date | 13 January 2015 |
| Creators | Παπαμάρκου, Μάριος |
| Contributors | Πυργιώτη, Ελευθερία, Papamarkou, Marios, Πυργιώτη, Ελευθερία, Αλεξανδρίδης, Αντώνιος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0025 seconds