Technika wysokich napięć jest dziedziną prac badawczych odgrywających zasadniczą rolę we wszystkich działach elektrotechniki: w wytwarzaniu, przesyłaniu i rozdziale energii elektrycznej. Podręcznik w części teoretycznej zawiera zbiór zagadnień z problematyki wysokonapięciowej skorelowanej z programi zajęć dydaktycznych w Laboratorium Wysokich Napięć Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. W części eksperymentalnej znajdują się zalecenia co do sposobu wykonywania badań podczas zajęć laboratoryjnych, opracowania wyników badań i sprawozdania z zajęć.
- 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
7 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