Technika wysokich napięć. Podstawy teoretyczne i laboratorium

Opis

Technika wysokich napięć jest dziedziną prac badawczych, konstrukcyjnych i technologicznych odgrywających zasadniczą rolę we wszystkich działach elektroenergetyki: w wytwarzaniu, przesyłaniu i rozdziale energii elektrycznej. Prace te dotyczą w szczególności wysokonapięciowych układów izolacyjnych urządzeń elektrycznych, których stan w warunkach eksploatacji ma decydujący wpływ na niezawodność tych urządzeń.
Książka zawiera zbiór zagadnień z problematyki wysokonapięciowej, skorelowanych z programami zajęć dydaktycznych w Laboratorium Wysokich Napięć, w ramach następujących przedmiotów: „Technika wysokich napięć” i „Inżynieria wysokich napięć”, prowadzonych na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
Do zespołu tych zagadnień należą zjawiska i procesy występujące w dielektrykach i układach izolacyjnych wysokonapięciowych urządzeń elektroenergetycznych. Ich warunki eksploatacyjne dotyczą przede wszystkim skutków działania pola elektrycznego, zarówno w wewnętrznych elementach konstrukcji tych urządzeń, jak i w ich otoczeniu.

Spis treści

Wstęp / 13

ROZDZIAŁ 1
Laboratorium Wysokich Napięć. Organizacja i zasady bezpiecznej pracy / 17
1.1. Podstawy teoretyczne / 18
1.1.1. Źródła wysokich napięć / 18
1.1.2. Zasady bezpiecznej pracy / 18
1.1.3. Zakłócenia elektromagnetyczne w polu probierczym / 24
1.1.4. Izolacyjny sprzęt ochronny / 25
1.1.5. Metodyka wykonywania pomiarów oraz ocena niepewności pomiaru / 25
1.2. Część eksperymentalna / 29

ROZDZIAŁ 2
Zespoły probiercze wysokich napięć przemiennych / 33
2.1. Podstawy teoretyczne / 34
2.1.1. Układy połączeń transformatorów probierczych / 34
2.1.2. Moc znamionowa zespołów probierczych / 37
2.1.3. Parametry znamionowe transformatorów probierczych / 39
2.2. Część eksperymentalna / 40

ROZDZIAŁ 3
Rezonansowe źródła wysokich napięć przemiennych / 47
3.1. Podstawy teoretyczne / 48
3.1.1. Rezonans w obwodach elektrycznych / 48
3.1.2. Wykorzystanie zjawiska rezonansu w źródłach wysokiego napięcia przemiennego / 53
3.2. Część eksperymentalna / 55

ROZDZIAŁ 4
Wytwarzanie napięć udarowych / 59
4.1. Podstawy teoretyczne / 60
4.1.1. Charakterystyka napięć udarowych i ich parametrów / 60
4.1.2. Schemat jednostopniowego generatora napięć udarowych / 62
4.1.3. Schemat n-stopniowego generatora napięć udarowych / 64
4.1.4. Wpływ warunków atmosferycznych na wynik pomiaru napięcia udarowego / 66
4.2. Część eksperymentalna / 68

ROZDZIAŁ 5
Modelowanie przebiegów napięć udarowych / 75
5.1. Podstawy teoretyczne / 76
5.1.1. Podstawowe rodzaje przepięć / 76
5.1.2. Modelowanie napięć udarowych / 77
5.2. Część eksperymentalna / 81

ROZDZIAŁ 6
Wytwarzanie wysokich napięć stałych / 85
6.1. Podstawy teoretyczne / 86
6.1.1. Zakres badań układów izolacyjnych napięciem stałym / 86
6.1.2. Elementy prostownicze / 86
6.1.3. Podstawowy układ prostownikowy i parametry napięcia stałego / 87
6.1.4. Układy powielające / 89
6.1.5. Układy kaskadowe napięcia stałego / 91
6.2. Część eksperymentalna / 93

ROZDZIAŁ 7
Metody pomiaru wysokich napięć / 97
7.1. Podstawy teoretyczne / 98
7.1.1. Wymagania podstawowe / 98
7.1.2. Metoda iskierników znormalizowanych / 98
7.1.3. Wysokonapięciowy woltomierz elektrostatyczny / 104
7.1.4. Metoda prostownikowa z kondensatorem szeregowym / 105
7.1.5. Dzielniki napięcia / 106
7.1.6. Przemysłowe dzielniki napięcia / 107
7.1.7. Przekładniki napięciowe przemysłowe / 108
7.2. Część eksperymentalna / 110

ROZDZIAŁ 8
Modelowanie analogowe pól elektrycznych / 119
8.1. Podstawy teoretyczne / 120
8.1.1. Modelowanie zjawisk fizycznych / 120
8.1.2. Podstawy metody modelowania analogowego pola elektrycznego / 120
8.1.3. Charakterystyka układów izolacyjnych zastosowanych w badaniach metodą analogową / 123
8.1.4. Modele analogowe układów izolacyjnych / 128
8.2. Część eksperymentalna / 132

ROZDZIAŁ 9
Projektowanie rozkładu pola elektrycznego w warstwowych układach izolacyjnych / 135
9.1. Podstawy teoretyczne / 136
9.1.1. Rozkład pola elektrycznego w warstwowym układzie izolacyjnym w polu elektrycznym jednostajnym / 136
9.1.2. Warstwowy układ izolacyjny w polu elektrostatycznym / 138
9.1.3. Warstwowy układ izolacyjny w stałym polu elektrycznym / 139
9.1.4. Warstwowy układ izolacyjny w przemiennym polu elektrycznym ( f = 50 Hz) / 140
9.1.5. Rozkład pola elektrycznego w warstwowym układzie izolacyjnym w polu niejednostajnym / 140
9.1.6. Warunki wytrzymałości elektrycznej warstwowych układów izolacyjnych / 142
9.1.7. Projektowanie rozkładu pola elektrycznego / 143
9.2. Część eksperymentalna / 145

ROZDZIAŁ 10
Wytrzymałość elektryczna materiałów izolacyjnych stałych / 151
10.1. Podstawy teoretyczne 152
10.1.1. Zależność wytrzymałości elektrycznej od czasu działania napięcia / 152
10.1.2. Charakterystyka mechanizmów przebicia dielektryków stałych / 153
10.2. Część eksperymentalna / 158

ROZDZIAŁ 11
Wytrzymałość elektryczna dielektryków ciekłych / 161
11.1. Podstawy teoretyczne / 162
11.1.1. Rodzaje i właściwości olejów elektroizolacyjnych / 162
11.1.2. Wytrzymałość elektryczna olejów izolacyjnych / 163
11.1.3. Metoda pomiaru wytrzymałości elektrycznej olejów izolacyjnych / 166
11.2. Część eksperymentalna / 169

ROZDZIAŁ 12
Wytrzymałość elektryczna gazowych układów izolacyjnych / 173
12.1. Podstawy teoretyczne / 174
12.1.1. Rodzaje i formy wyładowań elektrycznych w powietrzu / 174
12.1.2. Wytrzymałość elektryczna gazów elektroizolacyjnych / 176
12.1.3. Rozkład pola elektrycznego w gazowych układach izolacyjnych / 177
12.1.4. Gazowe układy izolacyjne z dielektrykiem stałym / 179
12.2. Część eksperymentalna / 181

ROZDZIAŁ 13
Wpływ ciśnienia na wytrzymałość elektryczną powietrza / 185
13.1. Podstawy teoretyczne / 186
13.1.1. Charakterystyka Paschena / 186
13.1.2. Charakterystyczne zakresy krzywej Paschena / 188
13.1.3. Współrzędne minimum charakterystyki Paschena / 189
13.1.4. Wpływ temperatury / 190
13.2. Część eksperymentalna / 191

ROZDZIAŁ 14
Formy wyładowań elektrycznych w gazowych układach izolacyjnych / 195
14.1. Podstawy teoretyczne / 196
14.1.1. Stan elektryczny powietrza / 196
14.1.2. Charakterystyka zależności gęstości prądu w powietrzu od natężenia pola elektrycznego / 196
14.1.3. Podział podstawowy form wyładowań elektrycznych w powietrzu / 199
14.1.4. Układy elektrod o polu elektrycznym niejednostajnym / 200
14.1.5. Formy wyładowań elektrycznych w polu elektrycznym niejednostajnym / 203
14.2. Część eksperymentalna / 204

ROZDZIAŁ 15
Wpływ ładunku przestrzennego na mechanizm wyładowań elektrycznych / 209
15.1. Podstawy teoretyczne / 210
15.1.1. Ładunek przestrzenny w polu elektrycznym jednostajnym / 210
15.1.2. Ładunek przestrzenny w polu elektrycznym niejednostajnym / 212
15.1.3. Przegrody izolacyjne w polu niejednostajnym / 214
15.2. Część eksperymentalna / 217

ROZDZIAŁ 16
Zjawisko ulotu elektrycznego w elektroenergetycznych liniach napowietrznych wysokiego napięcia / 221
16.1. Podstawy teoretyczne / 222
16.1.1. Ulot elektryczny / 222
16.1.2. Ulot przy napięciu stałym i przemiennym / 222
16.1.3. Formy wyładowań ulotowych / 223
16.1.4. Układy modelowe elektrod w badaniach ulotu elektrycznego / 224
16.1.5. Skutki ulotu w urządzeniach napowietrznych / 225
16.1.6. Wzory doświadczalne do obliczenia napięcia początkowego ulotu i strat ulotowych / 225
16.1.7. Przewody wiązkowe / 227
16.2. Część eksperymentalna / 229

ROZDZIAŁ 17
Wyładowania elektryczne powierzchniowe / 233
17.1. Podstawy teoretyczne / 234
17.1.1. Układy izolacyjne o polu elektrycznym niejednostajnym, charakteryzującym się przewagą składowej stycznej / 234
17.1.2. Wyładowania ślizgowe / 236
17.2. Część eksperymentalna / 242

ROZDZIAŁ 18
Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów / 247
18.1. Wprowadzenie / 248
18.1.1. Charakterystyka izolatorów liniowych / 248
18.1.2. Podstawowe rodzaje wyładowań na izolatorach i ich klasyfikacja / 249
18.1.3. Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów kołpakowych / 250
18.2. Część eksperymentalna / 256

ROZDZIAŁ 19
Pole elektryczne pod liniami przesyłowymi wysokiego napięcia / 261
19.1. Wprowadzenie / 262
19.1.1. Podstawy teoretyczne obliczeń natężenia pola elektrycznego w otoczeniu napowietrznych linii elektroenergetycznych / 262
19.1.2. Pomiary natężenia pola elektrycznego przemiennego / 267
19.1.3. Rozkłady natężenia pola elektrycznego w otoczeniu elektroenergetycznych linii przesyłowych wysokich napięć / 269
19.1.4. Zalecenia normalizacyjne dotyczące natężenia pola elektrycznego pod liniami przesyłowymi wysokich napięć / 270
19.1.5. Metody ograniczania pola elektrycznego w otoczeniu linii przesyłowych / 270
19.2. Część eksperymentalna / 271

ROZDZIAŁ 20
Pole magnetyczne pod liniami przesyłowymi wysokiego napięcia / 277
20.1. Wprowadzenie / 278
20.1.1. Podstawy teoretyczne obliczeń pola magnetycznego / 278
20.1.2. Pomiary pola magnetycznego przemiennego i stałego / 282
20.1.3. Rozkłady natężeń pola magnetycznego w otoczeniu linii napowietrznych / 284
20.2. Część eksperymentalna / 287

ROZDZIAŁ 21
Metody ograniczania pola magnetycznego pod liniami przesyłowymi wysokiego napięcia / 293
21.1. Podstawy teoretyczne / 294
21.1.1. Znajomość problematyki pola elektromagnetycznego w społeczeństwie / 294
21.1.2. Zalecenia normalizacyjne dotyczące pola magnetycznego pod liniami przesyłowymi / 294
21.1.3. Metody zmniejszania natężenia pola magnetycznego w otoczeniu linii / 295
21.1.4. Ograniczanie pola magnetycznego przez zastosowanie pętli ekranujących / 296
21.1.5. Obliczenie rozkładu natężenia pola magnetycznego pod linią napowietrzną z pętlą ekranującą / 298
21.2. Część eksperymentalna / 300

ROZDZIAŁ 22
Modelowanie strefy osłonowej instalacji odgromowej / 305
22.1. Podstawy teoretyczne / 306
22.1.1. Strefa osłonowa / 306
22.1.2. Koncepcje kształtu strefy osłonowej / 307
22.1.3. Odległość decyzji pioruna Rd / 308
22.1.4. Metoda graficzna wyznaczania strefy osłonowej / 309
22.1.5. Poziomy ochrony odgromowej / 310
22.1.6. Metoda toczącej się kuli / 310
22.1.7. Model zależności geometrycznych strefy osłonowej / 311
22.2. Część eksperymentalna / 314
Literatura przedmiotu / 317
Spis norm / 321
Spis skrótów / 323
Spis oznaczeń / 325

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie