Техника высокого напряжения

Содержание

Слайд 2

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
– это особый вид электрических устройств и механизмов, выполняющих коммутацию, преобразование, а также распределение электроэнергии с высокой величиной напряжения, выше 1000 Вольт.

Слайд 3

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Все высоковольтное

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
оборудование можно разделить на две основные группы:
Источники электроэнергии высокого напряжения. Это всевозможные генераторы электроэнергии, электростанции, работающие по разным принципам (гидро-, а также теплового преобразования).
Распределительные подстанции служащие для доставки и распределения напряжения между потребителями, а также изменения его величины. Также этой группе относятся и электрические машины, работающие на напряжении выше 1000 Вольт.

Слайд 4

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
Трансформаторы. Служат для понижения или повышения величины переменного напряжения за счет взаимоиндукции. Они не имеют вращающихся частей, кроме, естественно, дополнительной системы их вентиляции, так как при работе возможен их перегрев;

Слайд 5

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
2.Ячейки КРУ (комплектно распределительные устройства). Они рассчитаны на определенную величину напряжения и тока, которые нельзя превышать. Выполнены в виде шкафов, соединенных в один ряд. По назначению они бывают вводные, секционные и распределительные, которые непосредственно питают или другие подстанции потребителей или же непосредственно высоковольтные электрические машины.

Слайд 6

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
3.Выключатели. Они устанавливаются как в ячейках КРУ, так и снаружи на открытых распределительных устройствах (ОРУ). Они могут включать и отключать напряжение даже под нагрузкой. В их цепи заведены всевозможные релейные защиты.

Слайд 7

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
4.Разъединители. Предназначены для создания видимого, а значит и надежного разрыва при отключении определенного участка цепи.

Слайд 8

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
5.Короткозамыкатели, а также отделители. Изготовлены и применяются для преднамеренного замыкания высоковольтной линии на землю, для защиты людей и участков цепи от повреждений при пробое опасного напряжения. Устанавливаются только в цепях с заземленной нейтралью.

Слайд 9

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
6.Разрядники. Они являются устройствами, ограничивающими величину напряжения при атмосферных явлениях (грозы с молниями) и коммутациях.

Слайд 10

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Введение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Высоковольтное оборудование

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Введение Уфимский государственный авиационный
подстанций и распределительных устройств
Перечень самых распространенных его элементов:
7.Реакторы. Может быть дугогасящий, токоограничивающий. В цепях постоянного тока применяются сглаживающие реакторы для снижения пульсации, выпрямленного преобразователем, тока.

Слайд 11

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Конфигурация электрических полей
Изолируемые электроды – шины распределительных устройств, провода линий электропередач, наружные токоведущие части электрических аппаратов и т.д.
Форма электрического поля влияет на ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ и ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

Слайд 12

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Конфигурация электрических полей

Слайд 13

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Форма электрических полей

Слайд 14

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Ионизационные процессы в газе

Длина свободного пробега

Концентрация частиц

Давление

Температура

Слайд 15

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Процессы возникновения и исчезновения заряженных частиц в газе

Считаем электроны частицами и не учитываем волновые свойства
Атом называется устойчивым, когда его электроны находятся на наименьших стационарных орбитах.
Переход одного или нескольких электронов на более удаленные орбиты называется возбуждением атома (10-10с). Возвращение в исходное состояние самопроизвольное с излучением фотона.
Свободный электрон – это электрон оторвавшийся от атома, поглотившего энергию ионизации. (положительный ион и свободный электрон)

Слайд 16

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Процессы возникновения и исчезновения заряженных частиц в газе

ИОНИЗАЦИЯ+РЕКОМБИНАЦИЯ=РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ

Рекомбинация – процесс взаимной нейтрализации заряженных частиц

Слайд 17

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Процессы возникновения и исчезновения заряженных частиц в газе

Плазма – форма существования вещества при температуре 5000К, в которой большая часть атомов и молекул ионизирована и концентрация отрицательных и положительных частиц примерно одинакова.

Слайд 18

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Процессы возникновения и исчезновения заряженных частиц в газе

Газы в которых возможно образование отрицательных ионов называются ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНЫМИ

Слайд 19

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Виды ионизации

Объёмная ионизация – образование заряженных частиц в обьеме газа между электродами

Поверхностная ионизация – излучение заряженных частиц с поверхности электродов

Ударная ионизация
Ступенчатая ионизация
Фотоионизация
Термоионизация

Ионизация ионом
Ионизация квантом света
Термоионизация
Автоэлектронная ионизация

Слайд 20

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Ударная ионизация- соударение электрона с нейтральным атомом или молекулой

Слайд 21

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Ступенчатая ионизация происходит тогда, когда энергия первого воздействующего на нейтральный атом или молекулу электрона недостаточно для ионизации.

Слайд 22

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Фотоионизации – соударение фотона с нейтральным атомом или молекулой.

Слайд 23

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Термоионизация обусловлена тепловым состоянием газа и может происходить при:
1) освобождения электрона при соударениях между атомами и молекулами при высоких температурах;
2) фотоионизации нейтральных атомов и молекул, в результате теплового взаимодействия при высоких температурах;
3) ионизации при столкновении электрона с нейтральным атомом или молекулой при высоких температурах.

Слайд 24

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Ионизация бомбардировкой поверхности катода положительными ионами
– вторичная электронная эмиссия

Слайд 25

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Ионизация бомбардировкой поверхности катода фотонами
- фотоэмиссии (ультрафиолетовый свет, рентгеновское излучение)

Слайд 26

У Г А Т У

ТВН, лекция 1

Разряды в газах, жидкостях и твердых

У Г А Т У ТВН, лекция 1 Разряды в газах, жидкостях
диэлектриках

Уфимский государственный авиационный технический университет

Нагрева поверхности катода
– термоэлектронная эмиссия

Воздействие на катод внешнего электрического поля
– автоэлектронная (холодная эмиссия при E>3·102 кВ/см. )

Слайд 27

У Г А Т У

Лавина электронов

Уфимский государственный авиационный технический университет

Интенсивность размножения электронов

У Г А Т У Лавина электронов Уфимский государственный авиационный технический университет
в лавине характеризуется коэффициентом ударной ионизации α, равным числу ионизаций, производимых электроном на пути в 1 см по направлению действия электрического поля. Другое название коэффициента ударной ионизации – первый коэффициент Таунсенда.

Слайд 28

У Г А Т У

Условие самостоятельности разряда

Уфимский государственный авиационный технический университет

После прохождения

У Г А Т У Условие самостоятельности разряда Уфимский государственный авиационный технический
первой лавины в промежутке лавинный процесс может возобновляться, а может и затухнуть. Для возобновления лавинного процесса нужен хотя бы один вторичный эффективный электрон. Если этот электрон получается в результате внешнего ионизатора, разряд называется несамостоятельным. Если же вторичный эффективный электрон возникает в результате прохождения первичной лавины, разряд называется самостоятельным. Разряд из несамостоятельного может перейти в самостоятельный, если увеличить приложенное к электродам напряжение.

Слайд 29

У Г А Т У

Образование стримера

Уфимский государственный авиационный технический университет

Стример – область

У Г А Т У Образование стримера Уфимский государственный авиационный технический университет
с наибольшей плотностью тока, которая, разогреваясь, начинает светиться

Критерием перехода лавинного разряда в стримерный является критическое число электронов в лавине.
Расчеты показывают, что при числе электронов nкр ≥ 107–109 лавина переходит в стример.

Слайд 30

У Г А Т У

Закон Пашена

Уфимский государственный авиационный технический университет

У Г А Т У Закон Пашена Уфимский государственный авиационный технический университет

Слайд 31

У Г А Т У

Разряд в неоднородных полях

Уфимский государственный авиационный технический университет

Реальные

У Г А Т У Разряд в неоднородных полях Уфимский государственный авиационный
изоляционные промежутки с неоднородным полем: стержень–стержень, стержень–плоскость, провод–земля и другие.

Этапы пробоя промежутка:
коронный разряд в лавинной форме;
коронного разряда в стримерной форме;
электрическая дуга.

Слайд 32

У Г А Т У

Эффект полярности

Уфимский государственный авиационный технический университет

В слабонеравномерных полях,

У Г А Т У Эффект полярности Уфимский государственный авиационный технический университет
где минимальный и средний градиенты напряжения мало отличаются друг от друга, коронное и разрядное напряжения практически совпадают друг с другом, влияние полярности невелико. В сильнонеравномерном поле коронное напряжение намного ниже разрядного, полярность при несимметричных электродах существенно влияет на величину разрядного напряжения. В промежутке острие-плоскость формирование разряда зависит от полярности острия.

Слайд 33

У Г А Т У

Эффект полярности

Уфимский государственный авиационный технический университет

У Г А Т У Эффект полярности Уфимский государственный авиационный технический университет

Слайд 34

У Г А Т У

Эффект полярности

Уфимский государственный авиационный технический университет

У Г А Т У Эффект полярности Уфимский государственный авиационный технический университет

Слайд 35

У Г А Т У

Барьерный эффект

Уфимский государственный авиационный технический университет

У Г А Т У Барьерный эффект Уфимский государственный авиационный технический университет

Слайд 36

У Г А Т У

Барьерный эффект

Уфимский государственный авиационный технический университет

У Г А Т У Барьерный эффект Уфимский государственный авиационный технический университет

Слайд 37

У Г А Т У

Влияние времени приложения напряжения на электрическую прочность газовой

У Г А Т У Влияние времени приложения напряжения на электрическую прочность
изоляции

Уфимский государственный авиационный технический университет

tр - время развития разряда;
t0 – время увеличения напряжения до Uн;
tс – время ожидания эффективного электрона;
tф – время формирования разряда

Слайд 38

У Г А Т У

Влияние времени приложения напряжения на электрическую прочность газовой

У Г А Т У Влияние времени приложения напряжения на электрическую прочность
изоляции

Уфимский государственный авиационный технический университет

коэффициент импульса