ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Алматы энергетика және байланыс институты

В. Н. Борисов, Ж.К. Оржанова

ЖОҒАРЫ КЕРНЕУЛЕР ТЕХНИКАСЫ

Оқу құралы

Алматы 2005

УДК 621.3.(075.8)

Оқу құралы барлық электр энергетика мамандықтарының күндізгі және сырттай оқыту түрлерінің студенттері үшін «Жоғары кернеулері техникасы» оқу бағдарламасымен құрастырылған.

Кесте - 2 Без.- 56 Библиогр.- 5 атау.

ПІКІР ЖАЗУШЫ: тех. ғыл. канд., доцент Тохтыбакиев К.К.

Алматы энергетика және байланыс институтының 2005 жылғы жоспары бойынша басылды.

Кіріспе

Электр қондырғыларымен жұмыс жасаған кезде электр оқшауламасы әр түрлі асқын кернеулерге ұшырайды.

Біріншіден шамасы номинал кернеуге тең немесе одан 10-15% - ке асатын ұзақ әсерлі жұмыстық кернеуі.

Апатсыз жұмысты қамтамасыз ету үшін электр қондырғылардың оқшауламасы белгілі бір деңгейге ие болуы қажет. Оқшаулама деңгейі практикалық түрде сынақ разрядтаушы және тесіп өтер кернеулерінің көмегімен анықталады.

Екіншіден, оқшауламаға найзағай (атмосфералық) асқын кернеулер әсер етеді. Атмосфералық асқын кернеулердің әсер ету уақыты өте аз (секундтың бірліктерінен жүз милиондық бөлігіне дейін), болса да, олардың шамасы қорғаныс шаралары жоқ кезде, милиондаған вольтқа жетеді.

Үшіншіден, оқшауламаға ішкі асқын кернеулер әрі қысқа, әрі ұзақ уақытта (сағат, тәуліктер) әсер етеді. Мұндай кернеулер шамалары номинал кернеу шамасынан бірнеше есе үлкен. Сондықтан, электр техникалық қондырғыларды сауатты құру, шығару, сынау және қосу оқшауламаға әсер ететін кернеулерді мүмкін асқын кернеулерді төмендету әдістерді, оқшаулағыш құрылғыларды электр техникалық қасиеттерін білуді талап етеді.

Осы сұрақтар бір-бірімен тығыз байланысты және курстың негізін қарайды.

1 Газдағы электрлік разрядтар. Оқшауланатын газдарға талаптар

Қалыпты жағдайда (қысым 760мм сын.бағ,температура 293⁰К 20⁰С) және ылғалдылық 11 г/м³ электрлі нейтрал газдардың қоспасы ауа көлемді кедергісі шексіздікке тең диэлектрлік болып табылады.

Мұндай диэлектрлік арқылы тура ток өте алмайды. Идеал диэлектрик абсолют вакуум бола алатын еді, бірақ та техникалық түрде жете алатын разрядталыну 10^-6мм сын.бағ. жағдайда да газ молекулаларының әлі көп саны және зарядталған бөлшектердің пайда болуына қолайлы жағдайы сақталады.

Жеткілікті кернеулігі бар электр өрісі газ кеңестігіне әсер еткен кезде газ өзінің оқшаулағыш қасиеттерін жоғалтып, тар арнада немесе белгілі бір жерде өткізгішке айналады.

Газ кеңістігіне түсірілген кернеудің әсерінен оның диэлектриктік қасиеттерін қысқаша уақытқа жоғалту процесі газдың электрлік тесіп өтілуі деп аталады.

Газ – атмосфералық ауаны пайдаланған жағдайда – тегін диэлектрик.

Жоғары кернеу қондырғыларының сырттық оқшауламасында негізгі диэлектриктің рөлін ауа орындайтын электродтардың арасындағы кеңістіктер кіреді.

Атмосфералық ауаның диэлектрик ретінде бірқатар жетіспеушіліктері бар, бұл: метеорологиялық әсерлерге, ластануға тәуелділігі.

Атмосфералық ауаның оқшаулағыш қасиеттері барометрлік қысымға тәуелді: теңіз деңгейінде көрсеткіштер қанағаттандырарлықтай, жоғары тау белдеулерінде қысым төмен, оқшаулағыш қасиеттер төмендейді, ауаның терең разрядталғанда электрлік беріктік өседі.

Газдар тек сыртқы оқшауламада ғана емес, ішкі оқшауламада да қолданылады. Бұл жағдайда газдар инертті болуы қажет. Газдар жылу өткізгіштігі жақсы, оңай жағылмайтын және улы емес болуы керек.

Газдардағы разрядтардың сипаты және қасиеттері электр энергетикада маңызды орын алады.

1.1 Газ разрядының вольт – амперлік сипаттамасы

Газдағы электрлік разряд деп, газдан электр тоғы өткендегі болатын құбылыстар жиынтығын айтады.

Газ кеңістігі арқылы өтетін тоқтың түсірілген кернеуге тәуелділігін қарастырайық (1 – сурет).

Кернеу өскен сайын кеңістіктегі тоқ ионизациялағыштардың зарядтарының артуы есебінен (ОА) жоғарлайды. АВ учаскесінде тоқ өзгермейді, өйткені сыртқы ионизациялағыштардың қалыптасуының есебінен зарядтар электродтарға қонады. Қанығу тоғының І_sмәні кеңістікке әсер етуші ионизациялағыштың интенсивтілігімен анықталады.

Кернеу әрі қарай өсе бергенде тоқ күрт жоғарлайды (ВС) бұл газдың ионизациалану процестердің электр өрісі әсерінен интенсивті дамуын көрсетеді.

1 – сурет. Газ разрядының вольт – амперлік сипаттамасы

U_о кернеуінде аралықтағы тоқтың кенеттен жоғарлауы болады, бұл кезде аралық өз диэлектрлік қасиеттерін жоғалтады да, өткізгішке айналады.

Бұл құбылысты жоғары өткізгіштік арна қалыптасқанда, электр разряд деп атайды (газ кеңістігінің тесіп өтілуі). ОАВС аралығындағы электр разряды өздік емес деп аталады, себебі бұл учаскіде тоқ әсер етуші ионизациялағыш интенсивтілігіне тәуелді.

С нүктесінен кейінгі учаскідегі разряд өздік деп аталады, өйткені бұл кезде разряд тоғы тек электр тізбегінің параметрлеріне тәуелді (кедергі, қуат) оны бір қалыпта ұстап тұру үшін сыртқы ионизациялағыш туғыздыратын зарядталған бөлшектердің қалыптасуы қажет емес.

Өздік разряд басталған кездегі U_о бастапқы кернеу деп аталады.

Қауіпсіздік техникасы шарттарына қарай өздік разряд формалары:

- сөну разряды (1 – 5 мА/см);

- ұшқын разряд (тоқ көзінің қуаты аз немесе кернеу аз уақытта түсірілген);

- доғалық разряд (тоқ көзінің қуаты жоғары, тоқ – жүздеген, мыңдаған А);

- тәж разряды ( Е ең жоғарыболғанда өріс біртекті емес жерлерде пайда болады).

1.2 Газдардың ионизациялану процестері

Газдарда разрядтың пайда болу міндетті шарты – ондағы еркін зарядтардың – электрондардың, иондардың бар болуы.

Еркін зарядтар ионизациядан кейін пайда болады. Атом ионизациясының өтуі үшін оған ионизация энергиясына W_и (U_и) тең немесе одан көп энергия берілуі тиіс. Атомға берілген энергия W_и кем болса, ал қозу энергиясынан көп немесе оған тең болса W_қ, атом қоздырылған күйге келеді де, өте аз уақыт аралығында (10^-8 с) бастапқы қалыпқа келеді.

Ионизация процесімен бірге газ кеңістігінде кері процесс – рекомбинация өтеді, яғни атомның қоздырылған күйінен қалыпты күйге өтуі.

1.1 - кесте

Газ	Ионизация потенциалы, U_и	Қозу потенциалы, U_қ
H₂	15,4 В	11,2 В
N₂	15,8 В	6,1 В
CO₂	13,7 В	10,0 В

1.3 Ионизация түрлері

Тесіп өту пайда болғандағы электр өрістің орташа кернеулік шамасы тесіп өту кернеулігі деп аталады. Е_т.ө. газ кеңістігінің тесіп өтілуі бір қатар процестерімен түсіндіріледі, олардың арасындағы негізгілер: соққы ионизация, беттік ионизация, термонолонизация және фотоионизация процестері:

а) соққы ионизация процесі, бұл кезде газ көлемінде соғылатын электрондардың және нейтрал бөлшектердің кинетикалық энергиялары есебінен зарядталған бөлшектердің түзелуі өтеді. Соққы ионизация процесінің өтуі зарядталған бөлшектің еркін жүру жолына тәуелді, бұл жол ұзындығы бөлшектердің газ кеңістігінің бірлік ұзындығына келетін соғысу санын 1/ анықтайды. Соғысу саны газ бөлшектерінің көлемдегі тығыздығына, яғни р қысымға және соққыласатын бөлшектердің өлшемін сипаттайтын А шамасына тәуелді. Бұл тәуелділікті математикалық түрде мына формуламен өрнектеуге болады.

= Ар.

Нейтрал газды бөлшектің сыртқы орбитасынан электронның шығуына әрбір соққы әкеп соқтырмайды.

Сәтті соқтығыстар электр өрістің кернеулігіне және газдың өзі ионизация қасиеттеріне тәуелді.

Соққы ионизация процесі кезінде газ кеңістігіндегі ток

І=І₀ е^а формуласымен анықталады, мұндағы І₀=ng – сыртқы ионизациялаушы әсерінен туындайтын ток.

Алғаш газдардағы разрядтың мөлшерлі бағалану теориясын ұсынған Тоундсен бойынша, соққы ионизация процесі соққы ионизация коэффициентімен

сипатталады = Ар е^,

мұндағы И_и – газдың ионизациялау потенциялы.

Соққы ионизация коэффициенті деп, электронның өріс бойымен қозғалған 1см жолындағы (газ молекуласының электронға және оң ионға бөлінуіне әкеп соқтыратын) сәтті соққылану саны. Электр өрісінің кернеулігін тесіп өту кернеулігіне, ал қысым қалыптыға жақын болған кезде ауа үшін шамасы 10-15 см^-1 –ге жақын болады;

б) беттік ионезация процесі, бұл кезде катод бетін соққылайтын газдың оң бөлшектерінің кинетикалық энергиясы есебінен электрондар шығады. Бұл электрондар газ кеңістігін қанықтырады және көлемдік ионизация процесін актив түрде қатысады.

Бір оң ион катодтың бетін соққылаған кездегі босанған электрондар санын беттік ионизациялану коэффициенті деп аталады.

Беттік ионизация коэффициенттің мәні ішінде тесіп өту түзілетін газдың түріне және катодтың материалына тәуелді.

Беттік ионизация қатты разрядталған орталарда және вакуумдарда маңызды рөл атқарады. Ауа қысымы төмен болғанда темірден жасалған катод үшін = (0,0 z = 0,04) яғни әрбір 100 соққыда катодтың бетінен тек қана 2 – 4 электрон босанады;

в) термоионизация және фотоионизация процесі, бұл кезде зарядталған бөлшектердің қалыптасуы электродтардың бетін жергілікті жылытқанда немесе электромагнитті энергияның газ көлеміндегі кванттардың есебінен болады.

Сонымен газдың тесіп өтілуі және газ разрядтың кез келген басқа формасы электр өрісінде бар және қайта қалыптасатын зарядтардың (электрондардың және оң және теріс иондардың) қозғалысымен байланысты.

Газ қысымының температурасы, ылғалдығы және арасында тесіп өту қалыптасатын электродтардың формасы әрі разрядтың физикалық формаларын, әрі тесіп өту және бастапқы кернеуліктің электрлік сипаттамаларының шамасын анықтайды.

1.4 Ионизация коэффициенттері

Ионизацияға қажет қосымша энергиялы бөлшектер екі соқтығыстың арасында электр өрісінің үдемелі әсері есебінен алады.

Газдардың кинетикалық теориясынан радиустары r₁ бөлшектерінің орташа еркін жүру жолының ұзындығы “” молекулаларының радиусы “r₁”, “Т” температурасындағы және “P” қысымындағы газ ортасында формуласымен анықталатыны белгілі, мұндағы k – Больцман тұрақтысы.

Электрон үшін r >> r₁ болғандықтан

Ион үшін r r₁

яғни газды ортада ионның _э– ден шамамен 4 есе аз. Егер - ауаның салыстырмалы тығыздығы болса, онда (Р = 760мм сын. бағ. t = 20°С).

Т= (273+20) тең болғанда

мұндағы .

Бөлшектердің қандай бөлігі х жолын соққысыз өтетіндігін анықтайық (2- сурет).

2- сурет. Тебілмеген бөлшектердің өзгеру саны

x=0 нүктесінен бөлшек қозғалысын бастайды деп есептейік.

dx жолындағы соққыласу саны.

Айнымалылары бір - біріне бөліп және х және n бойынша интеграл алсақ

аламыз.

Сонымен егер барлық бөлшектер бірдей жағдайда болса, онда бұл өрнек электронның еркін жүру жолының ұзындығының мәні “x” тең немесе одан көп ықтималдықтың бар екенін көрсетеді.

Егер электронның еркін жүру жолы ұзындығының орташа _э мәнінде 1см жолдағы, ұшырайтын соққыласу саны - ге тең болса, ал бұл соққыласулардан ионизациямен тек еркін жүру жолы - ге тең немесе көп біртектік болса және оның ықтималдығы - ге тең болса, 1см жолдағы ионизациялану сан тең болады.

Бұл өрнекке х_и және _э қойсақ немесе ,

мұндағы a – соққы ионизация коэффициенті.

1.5 Электрондар лавинасы

Сыртқы ионизациялағыштың әсерінен катодтан бір электрон пайда болады деп есептейк. Ол анодқа қозғалысымен соққыласумен ионизацияны шығарады.

1 – ионизация кезінде – 1 электрон (2). 2 ионизация кезінде – 2 электрон (4) және тағы солай геометриялық прогрессияда.

Мұндай электрондардың ағындарының үздіксіз өсуі электрондар лавинасы деп аталады.

Теріс зарядтардың пайда болуы оң зарядтардың пайда болуына әкеледі, лавина басында теріс зарядтар туылады

Бір бастапқы электрондар санын анықтайық катодтан х қашықтығында электрондар саны “n” болсын. Олардың әр қайсысы adх ионизация туғызады, ал барлық электрондар nadх. dх жолында электрондар санының өсуі dn=nadx, немесе . n бойынша интеграл алсақ, .

Бұл формула электрондар және иондар саны лавина тәрізді өсетіндігін көрсетеді (3 - сурет).

1.6 Өздік разрядтың пайда болу шарттары

Разряд өздік разрядқа айналу үшін бастапқы лавина кеткенге дейін газ кеңістігіндегі процестері есебінен жаңа (екіншілік) электрондар қалыптасу қажет.

3 - сурет. Электрондық лавинасының сыйымдылық зарядтармен өрістің бүлінуі

Екіншілік электрондар:

a) бастапқы лавинадан қалыптасқан оң иондар катодты соққылаған кезде;

б) бастапқы лавина есебінен катод бетінің фотоионизациясынан;

в) бастапқы лавина сәуле шығарудың есебінен газ көлеміндегі фотоионизациялардан қалыптасады.

Әр жағдайда разряд өздік болады.

Бір бастапқы электронда анодқа жеткен лавинадағы ионизация саны.

Бұл сан g екіншілік электронды туғызады және бұл сан 1 – ге тең болса, лавина 1 электрон туғызады (- екіншілік ионизация коэффициенті).

Бұл разрядтың сыртқы ионизациялағыш әсері бітсе де сақталынатынын көрсетеді, яғни бұл өздік разрядтың пайда болу шарты.

деп жаза алсақ, қалыпты жағдайда және жоғары қысымда ауа үшін онда .

1.7 Бір текті өрістегі разряд. Пашен заңы

Бір текті өрісті кеңістікте өздік разрядтың пайда болу шарты кеңістіктің тесіп өтілуі шарты да болып табылады: Uo=Up.

Бұрынғы (g, Е_р) өрнегінен аламыз

Бұл формулада . Ауа үшін (4 - сурет).

Бұл тәуелділікті Пашен шығарған, сондықтан оны Пашен заңы деп атайды. Іс жүзінде біртекті өріс үшін .

1.8 Разрядтың стримерлік теориясы

Біртекті өрістегі разрядтың басы катодтан анодқа дамитын 1 лавинадан келеді (5 - сурет).

4 – сурет. тәуелділігі

Лавина басындағы электрондардың тығыздығы критикалық мәнінен асқанда лавина Х_К қашықтығын өткеннен кейін өріс кенеттен өзгереді де, ионизация интенсивтілігінің жоғарылауынан лавина фронтының (а) алдындағы белгілі бір қашықтықта 2 фотоэлектронның пайда болуы мүмкін.

Фотоэлектрон екіншілік лавина 3 туғызып, анодқа қарай баяу қозғала бастайды сөйтіп, бастапқы лавинаның көлемдік заряды анодқа Х+Х – ке жылжиды.

5 – сурет. Зарядтың стримерлік дамуы

Бастапқы және екіншілік лавиналардың аралығындағы кеңістік бастапқы лавинаның электрондарымен және екіншілік лавинаның оң иондарымен толтырылады, яғни плазмамен толтырылған арна 4 пайда болады (в).

Жоғары өткізгіштік арна пайда болуымен қатар лавина өзінің сәуле шығарудың есебінен фотоионизация пайда болу мүмкіншілігі бар разрядтың стадиясы стримерлік деп, ал арнаның өзі стример деп аталады (ағылшынша stream – ағын).

Стример қарама – қарсы электроды жеткеннен кейін электродтардың арасында жоғары өткізгіштік арна түзіліп, бас разряд дамиды.

1.9 Тым біртекті емес өрістердегі разрядтар. Электродтар полярлықтарының әсері

Оқтама полярлығының разрядқа қалай әсер ететінін қарастырайық (6 - сурет).

Оқтама полярлығы оң болған кезде көлемдік заряд стримердің қарама-қарсы электродқа дейін өсуіне көмек жасайды, яғни тесіп өтуді жеңілдетеді.

Теріс оқтаманың маңында үлкен оң заряд қалады, бұл заряд оқтамаға жақын маңайдағы өрісті күшейтеді де, қалған бөлікте жеңілдетеді.

1.10 Кернеудің қысқа уақытты әсеріндегі разрядтар

Іс жүзінде оқшауламаға өте қысқа уақытты импульсті деп аталатын кернеулер әсер етеді (найзағай т.б). U₀ - өздік разряд кернеуі (7 - сурет). 1 нүктесіне дейін U < U₀ болғанда, разрядтың басталуы мүмкін емес. 1 нүктесінің өзінде разряд әлі басталмайды, өйткені ол басталу үшін аралықты бір эффективті электрон болуы қажет.

6 – сурет. Білік-жазықтық аралықтағы тәждің пайда болуы

Еркін электрондардың пайда болу процесі статистикалық сипатқа ие, сондықтан бірінші эффективті электрон пайда болу уақыты t_c – статистикалық

кешігу уақыты. Разряд 2 нүктесінде басталған t_ф уақыттан кейін 3 нүктесінде аяқталады, t_қ- разрядтың қалыптасу уақыты.

Разрядтың толық уақыты t_Р = t₁+ t_с+ t_ф, t₃= t_с + t_ф разрядтың кешігу уақыты.

7 - сурет. Разряд уақытының құрамасы

Орташа статистикалық кешігу уақыты өрістің сипатына, катодтың материалына, түсірілген кернеудің мәніне және сыртқы ионизациялаушы интенсивтілігіне тәуелді. Жоғары қарастырып кеткеніміздей разряд үш негізгі стадиядан өтеді:

a) бастапқы лавинаның жүріп өту жолы Х_к;

б) ұшқындық аралықтың бүкіл ұзындығына стримердің таралуы;

в) бас разрядтың дамуы.

Стример жылдамдығы лавина жылдамдығынан жоғары болғандықтан , 30, t_ф= 0,3 мкс болған кезде, деп есептеуге болады.

U = f (t) тәуелділігін ұшқындық аралықтың вольт секундтық сипаттамасы деп аталады.

МЭК стандарты бойыншамкс, мкс.

1.11 Аралықтардың вольт секундтық сипаттамалары

Горев- Машкиллейсон формуласы арқылы вольт- секундтық сипаттаманың оңай түрін құруға болады

U(t) сипаттамасының (1) нүктелері қорғалатын оқшауламаның U(t) сипаттамасынан (2) төмен орналасуы керек. Егер U(t) (3) қиылысса, онда толқынның кейбір амплитудаларында оқшаулама зақымдалады (8- сурет).

8 – сурет. Стандарттық импульс толқынының және фронтының ұзындықтарын анықтау

9 - сурет. Аралықтың вольт-секундтік сипаттамасы

U (t) сипаттамаларын эксперименталдық жолмен алу қиын болғандықтан, олардың орнына екі сипаттамалық шама қолданылады (9 - сурет):

а) 50% разрядтық кернеу мұндай импульстік толқынның амплитудасы көбірек әсер еткенде, кернеуді түсіру жағдайының 50% - да разрядталу болады;

б) 50% разрядтық кернеудің разрядтық кернеу амплитудасына қатынасын (50 Тц) импульстік коэффициент деп атайды

Бір текті өріс үшін , біртекті емес өріс үшін .

1.12 Газдардың электрлік төзімділігін арттыру әдістері

Газдардың электрлік төзімділігін арттыру үшін терең вакуум және арттырылған қысым қолданылады.

Алайда біртекті емес өрістерде арттырылған қысым жағдайында электр теріс газдар үшін аномалиялық жағдай байқалады: біліктің оң полярлығы және

6 – 10 атм. Қысымда разрядтық кернеу тез төмендейді, 1,5 – 2 есеге жуық, содан кейін қайта өседі.

Соңғы уақытта, азоттан басқа, оқшауламада фреон ССl F, элегаз қолданылады. Мұндай газдардың электрик төзімділігі ауаның электр төзімділігінен 2,4 – 2,6 есе көп, олар химиялық инертті және электрлік разрядталу кезінде бөлінбейді.

Жедел (резко) біртекті емес өрістерде газдардың электрлік төзімділігін арттыру үшін бөгесіндер қолданылады (10 - сурет).

10 – сурет. Күрт біртекті емес өрістердегі бөген

Бөгесіннің электрлік төзімділігі үлкен рөл атқарады. Оң иондар бөгесіннің бетінде жайылады, ал өрістің кернеулігі бөгесін жазықтық бөлігінде өседі де, білік бөгесінде төмендейді. Бөгесін мен жазықтықтың арасындағы өріс біртекті болып таралады.

Біліктің оң полярлығы кезінде бөгесіннің болуы разрядтық кернеудің біршама өсуіне әкеп соғады.

Теріс полярлы білік кезінде бөгесін жазықтыққа қарай жылжып бара жатқан электрондарды ұстап қалады және бөгесіннің бетінде теріс иондар пайда болады. Осылайша, теріс көлемдік заряд жазықтыққа қарай жақындайды, тесіп өту аралығы қысқарады және разрядтық кернеулер төмендейді.

1.13 Тәжілік разряд

Тәжілік разряд дегеніміз - тұрақты разрядтың тасқынды стримерлік қалпы. Бұл аяқталмаған разрядтың түрі.

Разряд тәжі түріндегі жарқыраумен электр энергиялық шығындарымен, электромагниттің жоғары жилікті тербелістермен және олардың сәулеленуімен, химиялық реакциялармен (озон, NO, NO.....) сипаттамалы шумен және механикалық дірілмен өтеді.

Тәжі тоғы д/з 6-8 мКА амплетудалы қысқа мерзімді импульстер.

1.14 Тұрақты кернеу кезіндегі сымдардағы тәжі

Сымның оң померлығы жағдайында иондалу ауданындағы пайда болатын электрондар сымға кетеді, ал оң иондар, байыппен катодқа қарай жылжитын, көлемдік зарядты құрайды. Сымның теріс полярлығы жағдайында электрондар иондалу ауданынан шығарылады және анодқа қарай байыппен жылжитын теріс иондарды құрайды. Оң иондар сымғакетеді.

Екі сым жерге қосушы өткізгіш жазықтықпен бөлінетін жағдайда унипомерлық тәжіні алуға болады (11 а - сурет).

11- сурет. Тұрақты кернеудегі тәж

Биполярлық тәжі екі сымның жүйесінде пайда болады, мұнда померлығы әр түрлі иондардың бір бөлшегі басқа электродқа жетеді, ал қалған бөлшегі рекомбинацияланады (11 б - сурет).

Электродтардың померлығына және бір-бірінен S>>r қашықтықта орналасқан екі сымның радиусына тәуелді емес өзіндік разряд қалпына келетін тәжі өрісінің критикалық кернеулігі былай есептеледі

кВ_мах/см.

Сәйкес келетін критикалық кернеу

кВ_мах.

Тәжінің қуат шығындары

кВт/км,

мұндағы А- сымдардың орналасуына және өнімдеріне тәуелді коэффициент.

1.15 Айнымалы кернеу кезіндегі сымдардағы тәжі

Айнымалы кернеуде тәжінің көлемдік зарядтары әуелі өріс күштерімен сымнан тебіледі, содан соң померлықты өзгерткенде оған тартылады.

Тәжі кернеулігі тұрақты кернеудегі тәжі кернеулігі сияқты есептеледі.

Тәжі шығындарын Пик формуласы бойынша есептеуге болады.

мұнда r және S – сымдар радиусы және сымдар арасындағы орташа

геометриялық қашықтық (см);

U_ф- фазалық кернеудің әсер етуші мәні, кВ.

кВ,

мұнда U_о-тәжі шығындарының пайда болу кернеулі;

m₁ және m₂ – сым бетінің күйін сипаттайтын және ауа райлық

коэффициент.

Идеалды сым үшін m₁=1 (0,8 -0,9), жақсы ауа райы үшін m₂=1 (0,8). Бұл формула арқылы шығын көлеміне баға беруге болады.

1.16 Тәж шығындарын төмендетудің жолдары

Қазіргі уақытта қосалқы станцияларда және электр жеткізу желісінің (ЭЖЖ) сымдары келесідей таңдалады: m₂ = 1 және тәжі шығындары нөлге жуық болуы керек.

Сымның минималды диаметрі

d_min= 1.15 ·10^-2U_H,cм.

110,220,330 кВ және 500 кВ ЭЖЖ үшін сәйкесінше d_min=1,15; 2,5; 3,8 және 5,8см.

Бұл мақсатта кеңейтілген сымдарда шығарылды (12 - сурет).

12 – сурет. Қуыс (а) және кеңейтілген (б) сымдар

Бұл өткізгіштерді тәжі шығындарын төмендету үшін және фаза сымын бірнеше параллель өткізгіштерге тарамдау үшін қолдануға болады.

Мұнда диаметрі үлкен бір сымның орнына диаметрі кіші 2,3 және 4 стандартты сымдардың шоғыры қолданылады, бірақ олардың толық қимасы диаметрі үлкен бір сымның қимасына тең немесе үлкендеу болуы керек.

Бұл жағдайда ең үлкен кернеулік (сыртқы бетте) бір сымның бетіндегі ең үлкен кернеулігінен кіші болады және тарамдау қадамына «а» тәуелді.

Қадам «а» негізінен 40-50см аралығына жатады. Фазаға 330 кВ- екі; 500 кВ –үш; 750кВ- 4 сым. (13 - сурет).

13 – сурет. Сымдардың тарамдалуы

1.17 Беттік разряд

Жоғары вольтты жабдықтармен жұмыс істегенде оның оқшауламасы әр уақытта ауамен (фарфор, май және т.б.) түйіседі. Белгілі жағдайларда осы диэлектриктердің бөліну бетінде разряд пайда болады, ол беттік разряд деп аталады.

Диэлектрик бетіндегі разрядтық кернеулер диэлектриктердің түріне, оның бетінің күйіне, түсірілген кернеу түріне және электр өрісінің қалпына тәуелді болады. Үш сипаттамалық жағдайды қарастырайық (14 - сурет).

Диэлектрик біртекті өрісте орналасқан. Күш сызықтары диэлектрик бетіне параллель орналасқан (кездейсоқ жағдайларда - а).

Диэлектрик жедел біртекті емес өрісте орналасқан. Электр өрісінің тангенциалды құраушысы нормаль құраушысынан үлкен (полярлы емес оқшауламаға сәйкес – б).

Диэлектрик жедел біртекті емес өрісте орналасқан. Нормаль құраушысы тангенциалды құраушысынан үлкен (өтпелі оқшаулатқыштар – в).

14 – сурет. Электр өрістегі диэлектрик орнасылуының сипаттамасы

Өтпелі оқшаулатқыш бетінде өріс кернеулігінің таралуын қарастырамыз (15 - сурет). Эквиваленттік орынбасу сұлбасында С_о электродқа 2 қатысты оқшауламаның бірлік бетінің сыйымдылығы және меншікті беттік сыйымдылық деп аталады. К_о – көршілес оқшауламалардың бірлік беттерінің арасындағы сыйымдылық . К_о сыйымдылығынан өтетін тоқтардың і_о бірдей еместігі орынбасу сұлбасынан көрініп тұр: электродқа 1 жақын орналасқан К_о сыйымдылықтарынан барлық сыйымдылықтардың С_о тоқтары өтеді. Нәтижесінде оқшаулама бетіндегі кернеу біртексіз таралады және неғұрлым С_о/ К_о қатынасы үлкен болса, соғұрлым электрод 1 жанындағы кернеулік жоғары болады.

Сыйымдылық К_о тұрақты және оның орташа мәні 2 – 3 нФ, ал С_о оқшауламаның диэлектригінің 3 - ге және оның қалыңдығына тәуелді болғандықтан, оқшауламаның бетінде кернеу біртексіз таралады.

Стример тоғы тұйықталатын С_о сыйымдылығы бетінің шамасына тәуелді сырғанау разрядының пайда болу кернеуін Теплердің эмпирикалық формуласы бойынша анықтауға болады

кВ_действ,

мұнда С_о – меншікті беттік сыйымдылық Ф/см².

15 – сурет. Диэлектрик бетіндегі кернеудің таралуы

Сырғанау разрядының сәулелерінің ұзындығы l_ck беттік сыйымдылыққа және кернеудің өзгеру жылдамдығына тәуелді (өйткені бұл шамалар, диэлектрик бетіндегі стример тоғын анықтайды) және эмпирикалық формула бойынша анықталады

2 Жоғары кернеулі қондырғылардың оқшауламасы

2.1 Оқшаулатқыштардың сипаттамалары және оларды сынау

Оқшаулатқыштар тоқ жүретін бөліктерді бекіту үшін, оларды жерден және қондырғының басқа да бөліктерінен оқшаулау үшін қолданылады.

Оқшаулатқыштар станциялық құрылғыларындағы шиналарды бекіту, әрі оқшауламалау үшін қолданылады аппараттық және желілік болып бөлінеді. Желілік оқшаулатқыштар ЭЖЖ сымдарын бекіту, ал станциялық оқшаулатқыштар тарату үшін қолданылады. Аппараттық - әр аппараттың құрылымына жеке элемент түрінде кіреді.

Оқшаулатқыштың материалы мен құрылымы оның механикалық жүктеменің әсер ету жағдайында, вибрация, температураның өзгеруі және ластану кезінде ұзақ уақыт жұмыс істеуін қамтамасыз ету керек. Сыртқа орнатылатын оқшаулатқыштардың құрылымы, оны жауын - шашында және шаң – тозаңда сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Оқшаулатқыштарды жасауда кең қолданылатын материал – фарфор (Е_пр=20-25 кВ/мм; s_сж=3000-5000 кг/см²; s_изг=600-900 кг/см²; s_р=300-500 кг/см²).

Сонымен қатар оқшаулатқыштар келесі шикізаттардан жасалады:

- стеатит, механикалық беріктігі жоғары және фарформен салыстырғанда tg кішкентай мәні шынықтырылған;

- шыны, оның механикалық, электрлік сипаттамалары фарформен бірдей деуге болады;

- фторпластты, эпоксидті смола және т.б.

Оқшаулатқышты материалдың тесілуі немесе оқшаулатқыш бетінде доғалық жаптырық пайда болған кезде, оқшаулатқыш оқшаулағыш қасиеттерінен айырылады. Бірінші жағдайда оқшаулатқыш мүлдем жарамсыз болады, ал екінші жағдайда жапырақтан кейін электрлік беріктік қалпына келеді.

U_схр(0,40 - 0,60) U_проб.

Оқшаулатқыштардың жаптырық кернеуі оның жұмыс шарттарына біршама тәуелді, құрғақ разрядталған кернеу – іштей орнатылған оқшаулатқыштың негізгі сипаттамасы болып табылады. U_схр - өнеркәсіптік жиілік және оқшаулатқыштың беті құрғақ, таза жағдайындағы минималдар разрядтық кернеуі.

U_схр – пропорционалды және тәуелді разрядтық қашықтыққа L_U (ауада) өзгереді

U_схр Е_ср l_U,

мұнда Е_ср - L_Uбойындағы орташа кернеулік, оқшаулатқыштың түріне тәуелді. Е_ср = 3 – 5 кВ/см.

l_U >2м болғанда, U_ср мен l_U арасындағы қатынасты сақтау үшін оқшаулатқыштың тізбегі және оқшаулатқыштар тіркесі бойындағы өрісті теңестіретін экрандар қолданылады.

U_схр қалыпты жағдайға келтіру мақсатымен коэффициент k енгізіледі (қалыпты жағдай: Р= 760 мм.pт.cт; t = 20^оС; абсолютті ылғалды – 11г/м³; салыстырмалы ылғалдық - 63,5 %)

мұнда k – ауаның салыстырмалы тығыздығына тәуелді коэффициент.

Биіктіктері 1000 м және одан да жоғары жағдайларда k = f () тәуелділігі былай анықталады

k = 0,14+0,86 .

Ауаның абсолют ылғалдығы өскен сайын, құрғақ разрядты кернеу де өседі.

(А)

мұнда k - нормограмма бойынша табылады.

Салыстырмалы ылғалдық 80 – 85% үлкен болса, (А) теңдеуін қолдануға болмайды, өйткені бұл жағдайда ылғалдық өскен сайын кернеу төмендейді.

2.1.1 Ылғал разрядты кернеу

Ол f = 50 Гц және сипаттамалы тамшылық құрылымы бар және оқшаулатқышқа 45⁰-та түсетін стандартты жаңбырдың минималды жаптырық кернеуі түрінде анықталады.

Жаңбырдың интенсивтілігі – 3мм/ мин және судың меншікті кедергісі (9,5-10,5) 10³Ом см 20⁰С-та (МЕСТ 1516-73).

Ылғал разрядтық кернеу құрғақ разрядты кернеуден 20-30% кіші (өте ұзын гирляндадан басқа, бұл жағдайда олардың шамалары бір-біріне жуық).

U_мкр ауаның тығыздығына тәуелді қалыпты жағдайда U_мкр және U_изм - өлшенген кернеу қатынасы келесі формуламен анықталады

U_мкр ауаның температурасына тәуелсіз деуге болады. Оқшаулатқыштардың жаптырықтары көбінесе күші үлкен емес (0,1-0,2мм/мин) жаңбырларда және тұмандарда пайда болады.

Импульстік разрядтық кернеудің шамасы бойынша оқшаулатқыштардың импульстік беріктігіне баға беріледі. Импульстік разрядтық кернеу құрғақ разрядты кернеуден артық және ластануға, оқшаулатқыш бетінің ылғалдануына тәуелсіз деуге болады. Олардың шамасы импульстің полярлығына және түріне разрядталу жолына және оқшаулатқыштық құрылымына тәуелді.

Импульстік сынауларда разрядталу арнасы оқшаулатқыштың бетінен ажырап кетпейді, сондықтан импульстер кезінде разрядтың қашықтығы артады, және l_U –ға жуық болады.

Минималды импульсті разрядтық кернеудің шамасы

2.1.2 Оқшаулатқыштарды тесіп өту кернеуі және оларды сынау

Фарфор қалыңдаған сайын фарфорлық оқшаулатқышта оның мәні артады (кВ).

Фарфордың қалыңдығы артқан сайын, оның электрлік және механикалық беріктігі төмендейді, сондықтан оқшаулатқыштарды дайындағанда, олардың қалыңдығы 4см – дан аспауы керек, оқтамалық және тіркелік оқшаулатқыштардың диаметрлері 12см – ға дейін жетеді.

Механикалық беріктік олардың жұмыс шарттарына байланысты нормаланады. Сызықты аспалы оқшаулатқыштар үшін созылу беріктігі, нормаланады, тіректік және өткерме оқшаулатқыштар үшін майысу беріктігі нормаланады. Минималды қопарылу жүктемесі көптеген оқшаулатқыш түрлерінің негізгі механикалық сипаттамасы болып табылады. Оның жойық көтерілуі кезінде, оқшаулатқыш толық немесе жарым – жартылай істен шығады.

Аспалы сызықты оқшаулатқыштарда жүктеме өскенде, жасырын соққылар пайда болуы мүмкін.

Сонымен қатар мұндай оқшаулатқыштар құрғақ разрядты кернеудің 75-80% тең кернеудің және жатық көтерілетін созылмалы механикалық жүктеменің әсер етуімен сыналады. Оқшаулатқыштың электрлік беріктігі бүлінгенде жүктеменің шамасы оқшаулатқыштық электромеханикалық беріктігі деп аталады.

Оқшаулатқыштың маркировкасында оқшаулатқыш бүлінбейтін бір сағаттық максималды элетромеханикалық жүктемесі көрсетіледі. Жұмыс жүктемелері сағаттық сынау жүктемесінен 2 есе төмен болуы керек.

Оқшаулатқыштар сонымен қатар жылу төзімділігіне сыналады.

Оқшаулатқыштар заводтан шыққанда МЕСТ олардың типтік, бақылау және таңдаулы сынақтарын қарастырады.

Типтік сынақ- толығырақ, (тесіп өту кернеуі, вольт секундтық сипаттама, шығындар бұрышы tg , лақпа кедергісі, механикалық және жылулық сипаттамалар).

Оқшаулағыш материалдың, форманың техникалық жағдайына сәйкесінің және оқшаулатқыш шамаларының күш және сапасы тексеріледі.

Бақылау сынақ – ақауы бұйымдары кері брактау өндіріс процесіндегі әрбір оқшаулатқышты жоғары кернеумен сынау.

Таңдаулы сынақтар типтік сынақтар программасы сияқты өткізіледі. Оқшаулатқыштар сұранысшыларға тапсырылғанда 0,5% алынады. Егер оқшаулатқышттардың арасынан біреуі сынақтан өтпесе, тағы 0,5% алынады. Егер онда ақаулы оқшаулағыш болса, партия бракталады.

2.2 Сызықты және аспалы оқшаулағыштардың құрылымы

Сызықты оқшаулатқыштар құрылымы бойынша аспалы және істікті болып бөлінеді.

Істікті U=10кВ және кей кезде 20-35 кВ болады (16 - сурет).

16 – сурет. а – ШС (6-10 кВ) оқшауламаның түрі, б – ШД (20 кВ) оқшауламаның түрі

Істік сурик сіңген пакллмен оралады. Сым жоғарыда канавкада немесе оқшаулатқыш мойнына бекітіледі.

Аспалы оқшаулатқыштар: табақша және оқтауша.

Конус қалпақшалы табақша (17 - сурет) оқшаулатқыш металл телпегі және металл оқтамасы бар шыныдан, фарфордан дайындалады. Арматураны жоғары сапалы цементпен бекітеді.

Оқшаулатқыштың беті глазурленеді, ал конустық қалпақшаның ішкі және сыртқы беттері битуммен жабылады (қапталады).

Цемент мұндай беттермен бекітілмейтіндіктен, цемент пен фарфордың аздап жылжу мүмкіндігі болады.

Бұл температураның тербелісі кезінде фарфорда қатерлі механикалық кернеудің пайда болуын көрсетеді.

Оқтамаға және телпекке келетін созылу күшінің нәтижесінде, қалпақшаның төменгі бөлігіндегі фарфор сығылу жүктемелерін қабылдайды. Осыған байланысты мұндай оқшаулатқыштар жоғары механикалық сипаттамаларға ие болады.

17 – сурет.

Табақша өлшемі мен табақшаның төменгі бөлігіндегі қабырғалар формасы көптеген тәжірибелер нәтижесі бойынша таңдалады және U_мкр 40кВ жуық болады.

Оқтамалы аспалы оқшаулатқыш, жоғары және төменгі бөліктерінде іші конусты металл телпектері бар, тұтас фарфорлы оқтамадан тұрады (18 - сурет). Оқтамалы оқшаулатқыштарды қолданғанда, металлдың үнемділігі іске асады. Мұндай СТ-110 типті бір оқшаулатқыш 110 кВ кернеулі ЭЖЖ (ЛЭП) оқшауламалау үшін жеткілікті.

18 – сурет. СТ-110 оқшауламаның түрі

Оқтамалы оқшаулатқыштың негізгі кемшілігі механикалық соққының немесе электрлік доғаның нәтижесінде оқшаулатқыштың бүлінуі кезінде сымның үзілуі. Табақша оқшаулатқыштар электрлік тесілсе де, механикалық жүктемені көтеруге қабілетті. Ұстап тұрушы оқшаулатқыштар сымдары асып қоюға кергіш оқшаулатқыштар анкерлік және бұрыштық тіректерде де жинала алады.

Үлкен қималы сымдарды асып қою қосарлы және үштік тіркестерде іске асырылады.

2.3Тіркестік және өткерме оқшаулатқыштардың құрылымы

Кернеуі 3-35 кВ іштей қондырылатын тіректік оқшаулатқыштар оқтама түрінде орындалады және фарфорлық дене мен металдық арматурадан тұрады. О сериялы оқшаулатқыштардың ішкі герметизацияланған қуысы бар. Домалақ немесе сопақ тұғылдарды және шиаларды бекітетін телпек түріндегі арматура цемент арқылы фарформен бекітіледі. Қырлану (ребристость) кең қолданылмайды және құрғақ разрядты кернеуді біршама арттырады. Телпек

маңындағы қыр жоғары кернеуліктер ауданындағы өрістің біркелкі болуына көбірек әсер тигізеді.

Q сериялы оқшаулатқыштармен салыстырғанда (19 - сурет) ОМ сериялы оқшаулатқыштардың электрлік сипаттамалары жақсырақ және салмағы мен биіктігі аздау болады.

Бұл арматураның ішкі жасалуында ең үлкен кернеуліктер форфорда байқалады. Оның ауа тұғыры жоқ болғандықтан арматура ішкі экран қызметін атқарады.

19 – сурет. О оқтама оқшауламаның түрі

Ашық тарату құрылғыларында жұмыс істеуге арналған тіректік оқшаулатқыштардың қырлануы кең дамыған, ол керекті ылғал разрядты кернеумен қамтамасыз етеді.

ШН, ШТ және ИШД типті тіректік істікті оқшаулатқыштар 6-35 кВ кернеулерге арналған және фланеці бар істіктер және қалпақ түрінде арматурамен және бір-бірімен цемент арқылы бекітілген бір (20 а - сурет), екі (20 б - сурет) немесе үш (20 в - сурет) фарфорлы денеден тұрады. Ошиновкалар мен оқшаулатқыштар болттар арқылы бекітіледі. 110, 150 және 220 кВ кернеулі істікті оқшаулатқыштар үш, төрт және бес ИШД – 35 (ОНШ – 35) оқшаулатқыштарынан тұратын тіркестерге жиналады.

20 – сурет. а – ШН-10 түрі, б – ШТ-35 түрі, в – ИШД-35 түрі

Сырттай қондырылатын оқтамалық оқшаулатқыштар 110 кВ кернеуге дейін шығарылады (21 - сурет) қырлар саны мен шамалары тәжірибе берілгендері бойынша таңдалады.

6-35 кВ өткерме оқшаулатқыштар жиі фарфорлы болып шығарылады, Олардың конструктивтік орындалуы кернеудің, тоқтың майысуға рұқсат етілген механикалық жүктеменің шамаларымен және қоршаған ортамен анықталады.

21 - сурет. 110 кВ біліктік оқшауламаның түрі

Оқшаулатқыш (22 - сурет) жүргізетін оқтамасы 3 бар цементте армирленген металды ұштық қалпақтардың 1 көмегімен тығыз бекітілген цилиндр формалы фарфор денеден 2 тұрады. Фланец 4 оқшаулатқышты ғимарат қабырғасына немесе аппарат корпусына бекіту үшін қолданылады. Басқа оқшаулатқыштар сияқты өткерме оқшаулатқыштардың тесіп өту кернеуі оқшаулатқыш бетіндегі жаптырық кернеуінен үлкен болады. Фарфорлы өткерме оқшаулатқыштардың тесіп өту кернеуі фарфордың қалыңдығына тәуелді болады.

22 – сурет. а – 10 кВ кернеуді ішке қондыру , б – 35 кВ кернеуді сыртқа қондыру

Кернеуі 3-10 кВ оқшаулатқыштар (22 а - сурет) ішкі ауа тұғырығымен 5 дайындалады. Мұндай кернеулерде тәжіден құтылу үшін арнайы шараларды қолданбаса да болады. 20-35 кВ кернеуде фланецке қарама - қарсы оқтамада тәжі пайда болады. Мұндай кернеуде тәжіден құтылу үшін, оқшаулатқыштарда ауа қуысы дайындалады (22 б - сурет).

Мұндай жағдайда фарфордың ішкі беті металданады және разрядтың пайда болу мүмкіндігінен арылу үшін, оқтамамен біріктіріледі. Нәтижесінде оқшаулатқыш көп қабатты цилиндрлі конденсатор түрінде болады.

Аса ластанған аудандардағы қосалқы станцияларда қолданатын станциялық оқшаулатқыштардың сызықты оқшаулатқыштар сияқты, асқан лақпа тоқ жолдары болуы керек.

Өндірістік аз ластанған аудандар үшін лақпа жолының меншікті ұзындығының шамасы _ут=2,6 және 2,95 см/кВ- жерге қосылған және оқшауланған бейтарабы бар жүйелер үшін; өндірістік қатты ластанған аудандар үшін _уг= 3,9 және 4,5 см/кВ. Асқан лақпа жолдары бар арнайы тіректі оқтамалы оқшаулатқыштар шығарылады.

Тарату құрылғыларының минималды ауа аралықтары сыртқы оқшауламаның сынақ кернеулері бойынша таңдалынады. Қауіпсіздік техникасының талаптары да ескеріледі.

Кернеудің аса жоғары кластарына жататын өткерме оқшаулатқыштардың құрылыс биіктігі жоғары, ішкі қуысы толтырылған және т.б. болады.

2.4 Жоғары кернеулі күштік кабельдің оқшауламасы

Ауа желілеріне қарағанда, кабельдік желілер қымбат, сондықтан олар қаланың аса құрылысты аудандарында, өнеркәсіп орындар территориясында, яғни ауа желілерін қолдану мүмкін емес немесе желілерде қолданылады.

Кабель талсымдары бір-бірінен және сыртқы металдық қаптан, механикалық және электрлік беріктігі бар, оқшаулағыш материал қабаты арқылы оқшауланады. Оқшаулағыш материал ретінде көбінесе талсымға тығыз қапталған және миниралды маймен сіңдірілген кабельдік қағазды қолданады.

Талсымға қағаздың тығыз қапталу (оралуы) қалыңдығы 20-170мм және ені 10-30мм болады. Механикалық берік қағаз таспаларының қолдануымен іске асады. Сіңдірілу алдында қағаз оқшаулама сіңдірілу процесінде құрғатылуы керек. Құрғатылу вакуумда кернеуі 1-10 кВ кабельдер үшін 40-20мм, Рт. Ст және 0,1-0,2 кернеуі 110 кВ және одан да жоғары кабельдер үшін 120-130⁰С температурада жүргізіледі. Майдың орнына жоғары қысымды газды пайдалануға болады. 3-35 кВ крнеулерде сонымен қатар пластмасс және резеңке оқшауламалары қолданылады.

35 кВ дейінгі кернеуде күштік жоғары вольтты кабельдер көбінесе үш талсымды болады, 110-500 кВ және одан да жоғары кернеуде бірталсымды болады.

Қағаз майлы оқшауламаға жұмыс кернеулері, коммутациялық және кейде (егер кабель ауа тораптарымен жалғанса) импульстік асқын кернеулер әсер етеді. Кабель оқшауламасының тесілуі жылулық және ионизациялық сипаттамада болады және кабельдік оқшауламада рұқсат етілген жұмыс кернеуліктерін арттыру үшін келесі әдістер қолданылады:

- кернеуліктің жергілікті жоғарылауынан сақтайтын өткізгішті немесе жартылай өткізгішті экрандарды қолдану арқылы өрісті реттеу;

- әр талсымның оқшауламасының бетінде меншікті металдық қаптарды немесе метализацияланған қағаздан жасалған экрандарды қолдану, сонымен қатар бірталсымды кабельдерді жасау. Бұл шаралар радиалды өріске әкеледі, яғни белдеулік оқшауламасы бар үш талсымды кабельдерде болатын және беріктікті төмендететін өрістің тангенциялды құраушысын жоғалтады;

- оқшауламаны градирлеу кабель талсымдарындағы кернеулікті төмендетеді немесе оқшауламаның қалыңдығын азайту арқылы оқшауламаның қалыңдығы бойымен кернеуліктің бірқалыпты таралуын қалыптастырады. Кабельдердегі оқшауламаны градирлеу, тығыздығы мен қалыңдығы әр түрлі қағаздардың көмегімен іске асады. Жұқа және тығыз қағаздың диэлектрлік беріктігі жоғары болады (23 - сурет) және талсымға жақын қабаттарға оралады. Келесі қабаттар арзан және диэлектрлік беріктігі төмен қағаздан жасалады. Суретте көрсетілгендей, үшқабатты градирлеу арқылы кернеуі 110 кВ және 16,8-ден 12,6-мм-ге дейін май толтырылған кабельдің оқшауламасының қалыңдығын азайтуға болады;

23 – сурет. Кернеуі 110 кВ кабель оқшауламасының градирленген (1 сызық) және градирленбеген (2 сызық) кернеудің таралуы

- ионизациялық процестердің жүруін қиындататын және қағаз-майлы немесе қағаз-газды оқшауламаның электрлік беріктігін біршама жоғарылататын қысымды майды немесе газды қолдану қысымды жоғарылату, сонымен қатар, тесіп өту кернеуінің кернеуді түсіру уақытына тәуелділігін төмендетеді (азайтады) және жоғары деңгейде оқшауламаның электрлік беріктігін тұрақтандырады.

Компаундпен немесе маймен сіңірілген кабельдік оқшауламаның ионизациялық процестердің жүруі газдық қосылыстарда аз интенсивтіліктің разрядынан немесе май қабыршақтарының жекелей (жарым – жартылай) тесілуінен басталып жылыту мен салқындату қабықтың қайтымсыз бүлінуіне (деформациясына) әкеліп соғады және құбырлықпен сіңдірілген кабельдерде газдық қуыстар мен көбіктер пайда болады. Кабельдер тұрылғысында конструктивті айырмашылықтар болады.

Құбырлықпен сіңдірілген кабельдер. Бұл кабельдерде оқшаулатқыш май канифольді компаундпен сіңдіріледі. Майға канифольді қосу (1-3 % майдың көлемі) сіңдіретін салмақтың құбырлығын арттырады, ол кабельдің ұштарынан компаундтың ағып кетуінен және иілмелі трассалардағы кабельдерде компаундтың артық ағуынан сақтайды.

Қағаз таспаларының саңылауы 1,5-3,5мм спираль бойынша кабель талсымына тығыз бұралады (оралады), ал саңылаулар кабель иілген кезде таспаны жырылудан сақтайды. Саңылаудағы майдың беріктігі қағаз беріктігінен кіші болады, сондықтан саңылаулар қабаттасуыдан сақтану керек.

Кернеуі 15 кВ-тан аспайтын үш фазалы кабельдер әрдайым белдеулік оқшауламамен орындалады. Мұндай кабельдің құрылысы 24-суретте келтірілген. Кабельдің қимасын жақсырақ пайдалану үшін кабель талсымдары 1 секторлық форманы қайталайтын фазалық оқшаулама үстінен барлық талсымдар белдеулік оқшауламамен 3 қапталады.

24 – сурет. Белдеулік оқшауламалы үш орамды кабельдің орындалуы

Оқшауланған талсымдар арасындағы аралық төмен пробалы оқшауламамен 4 толтырылады. Белдеулік оқшауламаның үсті герметикалық қорғасынды немесе алюминиді қабықпен 5 және болат таспаларынан немесе сымдарынан жасалған сақтандырғыш сауытпен 6 қапталады. Сауыт битумдық қоспа және сіңдірілген жіптің көмегімен тоттан сақтандырылады.

20 және 35 кВ кернеулерде жеке қорғасындалған немесе экрандалған талсымдары бар кабельдер қолданылады. Бұл кабельдерде радиалды өріс пайда болуы үшін және көпсымды дөңгелек (домалақ) талсым өрісінің жергілікті күшеюін болдырмау үшін талсымның 1 және фазалық оқшауламаның 3 үстінен фольгадан немесе метализацияланған қағаз таспасынан жасалған экрандар 2,4 қапталады. Белдеулік оқшауламасы бар кабельдерге қарағанда, радиалды өріс кабель оқшауламасындағы кернеуді екі есеге дейін арттыруға мүмкіндік береді. Белдеулік оқшауламасы бар кабельдермен салыстырғанда, жеке

қорғасындалған талсымды кабельдердің тоқтық жүктемесі 10-20% артық болады.

25 – сурет. Жеке қорғасындалған кернеуі 35 кВ үш орамды кабелдің орындалуы

Кернеуі 3-35 кВ құбырлықпен сіңдірілген қалыпты кабельдерді деңгей айырмасы 10-15м вертикаль прокладкаларда немесе ұзақ, өте иілген трассаларда қолдануға болмайды, өйткені сіңдірілген салмақ ағып кетеді де, кабель қабығы бүлінеді.

Мұндай кабельдер жоғары температурада ағып кетпейтін битумдық қоспамен немесе синтетикалық смола негізіндегі қоспамен сіңдірілген қағаздан да жасалады.

Маймен толтырылған кабельдер. Кернеуі 110 кВ және одан да жоғары кабель талсымдарының қағаз оқшауламасы, кабельде артық қысымда болатын тұрақтылығы мен газ төзімділігі жоғары, таза газсыздандырылған маймен сіңдіріледі. Май толтырылған кабельдер әрдайым бірталсымды болып және майдың қысымына байланысты төмен ( r_изг 1 ати дейін) орта (r_изг =3-5 ати) және жоғары (r_изг =10-15 ати) қысымды болады.

Май оқшауламаға талсым ортасындағы май каналынан талсым саңылаулары арқылы өтеді. (кернеуі 220 – 500 кВ жоғары қысымды кабельдерде).

Май толтырылған кабельдің құрылысы 26- суретте келтірілген.

26 – сурет. Кернеуі 110-220 кВ маймен толтырылған орта қысымды кабель: 1 – майөткізгіш жүйе, 2 – сым, 3 и 5 – жартылай өткізгіш қағаздан орындалған экран, 4 – оқшаулама, 6 – қорғасын қабы, 7 – күшейткіш және қорғаушы қабтар

Төмен температураларда (0^оС – тан төмен) май толтырылған кабельдің сипаттамалары нашарлайды, өйткені жоғары құбырлықта сіңу нашарлайды. Бұл май толтырылған кабельдердің солтүстік аудандарда қолдануын қиындатады.

Қысымды майы немесе газы бар болат құбырларындағы кабельдер. Бұл кабельдерді май толтырылған кабельдермен салыстыруға болады және олар 110-500 кВ кернеуде де қолданады. Құбырдағы майдың қысымы 15-ке дейін (27-сурет).

27 – сурет. Болат түтіктегі май толтырылған кабель

Алдын-ала вакуумдалған және құрғатылған құбырдың 2 ішінде үш оқшауланған фаза 5 тартылады. Кабель диаметрімен салыстырылғанда диаметрі 2,6-2,8 есе үлкен құбыр оқшауланған қабатты жақсы сақтандырады, сондықтан кабельдің қабығы жеңілдетіліп жасалады. Жартылай өткізгішті қағаз экранының үстінен екі перфоридтелген мыс таспалары 4 (жүргізіледі) қапталады. Құбырға тарту кезінде кабель бүлінбеу үшін, мыс таспаларына мыстан немесе қоладан жасалған жартылай домалақ сымдар 1 спираль түрінде қапталады. Монтаждан кейін құбыр оқшауламаны 6 сіңдіретін маймен 3 толтырылады. Құбырдағы қысымды бір-бірінен 10-15км қашықтықта орналасатын сорғы станциялары автоматты түрде ұстап тұрады.

Газ толтырылған кабельдер. Бұл кабельдер кернеуі 35 кВ және одан да жоғары қатты иілмелі трассаларда кең қолданылады. Бір талсымды кабельдің құрылымы май толтырылған кабельдің құрылымына ұқсас. Құрғатылған азот немесе 20% элегаз қосылған азот қысым берілгенде талсым ортасындағы өткізгіш арнаны толтырады және сіңдірілген оқшауламаға өтіп кетеді. Газ қысымы оқшауламаның электрлік беріктігін жоғарылатады және ионизациялық процестердің жүруін қиындатады. Төмен (r_изг 2 ати дейін) орташа (r_изг =3-6 ати) және жоғары (r_изг =12-15 ати) қысымды кабельдер қолданылады. Кабельдердегі қысымды арнайы муфталар арқылы біріктірілген сығылған газға толтырылған балондар автоматты түрде ұстап тұрады. Мұнда арматура май толтырылған кабельдермен салыстырғанда қарапайым және арзан болады.

35 кВ кернеуге сонымен қатар үшталсымды кабельдер шығарылады (28 -сурет). Газ өткізгіш арналар 1 қорғасын қабығы 3 жанындағы талсымдар 2 арасында орналастырылады.

28 – сурет. 35 кВ-тік үш орамды газ толтырылған орта қысымды кабель

Резеңке және пластмасс оқшауламасы кабельдер кеңінен қолданылады. Бұл кабельдердің оқшауламасындағы кернеуліктері үлкен емес -2-2,3 кВ/мм дейін, 35 кВ кернеуге шығарылады. Полиэтиленді кабельдер жеңіл және ылғал өткізбейтін қапты керек етпейді, полиэтиленнің жоғары меншікті кедергісі және диэлектрлік шығындары аз болады.

Полихлорвинил және резеңке оқшауламасы бар кабельдер 6 кВ кернеуге дейін шығарылады және полиэтиленді оқшауламасы бар кабельдермен салыстырғанда электрлік сипаттамалары нашар.

Кабельдік муфталар. Кабельдің жеке бөліктерін (учаскелерін) бір-бірімен жалғастыру соңғы кабельдік муфталар арқылы жүзеге асады. Олар кабельді қою кезінде жасалынады. Құбырлықпен сіңдірілген кабельдер үшін, жалғастырушы муфталар кабельдің қабығына герметикалық паятталған металл сырттыққапта дайындалады. Талсымды оқшамалау сіңдірілген оқшауламалы қағазды бұрау (орау) арқылы жүзеге асады. Оқшауланған талсымдар мен корпус арасындағы кеңістік битумдық мастикамен және эпоксидті смоламен толтырылады. Талсымдардың гильзалық қосылулары престеледі (опрессовываются).

6-10 кВ кернеуге дайындалған соңғы кабельдік муфталар битумдық компаундпен толтырылған металдық воронка немесе перчатка түрінде жасалады.

Бекітпелі және жартылай бекітпелі жалғастырушы муфталар жоғары қысымда герметикалықты және электрлік беріктікті сақтау керек, сондықтан май мен газ толтырылған кабельдерде олардың құрылымы өткерме оқшаулатқыштардың құрылымына ұқсас келеді.

2.5 Жоғары вольтты конденсатордың оқшауламасы

Әр типті конденсатордың тағайындалуы мен жұмыс режимдері олардың құрылымдық орындалуын және оқшауламасын анықтайды.

Конденсаторларды дайындауға кең қолданылатын материал тығыздығы жоғары (1,0-1,2 г/см³) конденсаторлық қағаз болып табылады, оның қалыңдығы 5-30 мк. Тұрақты кернеу конденсаторы үшін сонымен қатар қалыңдығы 0,08-0,17мм, онша қымбат емес кабельдік қағаз қолданылады. Конденсаторлық қағаздың екі сортын пайдалынады. КОН-1 және КОН-11, КОН-11 қағазы тығыз, диэлектрик шығындары үлкен және көбінесе тұрақты кернеу конденсаторларында қолданылады.

Қағазды сіңіру және конденсатор корпусын толтыру үшін химиялық және жылулық төзімділігі жоғары конденсаторлық май қолданылады. Қағаз майлы конденсатор оқшауламасының диэлектрик өтімділігі 3,8 жуық. Тұрақты кернеуде минералды маймен салыстырғанда диэлектрик өтімділігі жоғары (e = 4,5) және электрлік беріктігі сол сияқты касторлық майды қолдануға болады. Айнымалы кернеуде касторлық май қолданылмайды, өйткені минералды майға қарағанда оның диэлектрик шығындары 5-7 есе артық болады.

Сонымен қатар синтетикалық полярлық сұйықтықтарды да қолдануға болады. Мысалы соволдың e=5, ол конденсатордың салмағын 35-49%-ға төмендетеді. Алайда соволдың буы токсикалық (токсичный). Бұл соволдың қолданылуын шектейді және температура өзгергенде соволдық конденсатордың сыйымдылығы мен tg тұрақты болмайды.

Күштік конденсаторлар айнымалы тоқ қондырғыларында қуат коэффициентін арттыру үшін, алыс электр жеткізу желілеріндегі бойлық компенсация үшін әуе желілеріне жоғары жиілікті байланыс аппаратурасын жалғау үшін және т.б. қолданылады. Тұрақты тоқ қондырғыларында соволдық конденсаторлар инвенторлы сұлбаларда жұмыс істейді. Тәжірибелік импульстік кернеу және тоқ генераторларында, сонымен қатар арнайы магнит қондырғыларында күшті магнит өрістерін, жоғары температуралы плазманы, электр гидравликалық эффектіні және т.б. алу үшін импульстік күштік конденсаторлар қолданылады.

Барлық жағдайда күштік конденсаторлар өз функцияларын оқшауламаның активті бөлігі арқылы іске асырады, яғни электродтар арасындағы оқшауламаға кейбір уақытта әр түрлі мақсатта қолданылатын энергия жиналады. Конденсаторда жиналатын энергия мынаған тең

мұнда V_a- оқшауламаның активті бөлігінің көлемі,

Е_раб- оқшауламадағы жұмыс кернеулігі.

Қуат коэффициентін арттыратын күштік конденсаторлардың қондырғысы сұлбалық түрде (29 - сурет) көрсетілген. Герметизацияланған корпуста хомут арқылы металдық беттер (щеки) арасында пакет түрінде жинақталған жазық престелген рулондық секциялар арасында электрокартоннан немесе кабельдік қағаздан болады. Конденсатордың ішкі көлемі сіңдіргіш қоспамен толтырылған. Конденсатордың номинал кернеуі мен сыйымдылығына байланысты секциялар параллель, тізбектей және аралас сұлбалар түрінде қосылады. Кейбір конденсаторларда секциялар жекеленген (индивидуалды) сақтандырғыштар арқылы қосылады. Мұндай жағдайда конденсаторлардың жұмыс қабілеті, бірнеше секция тесілсе де, сақталады.

29 – сурет. Қуат коэффицентін арттыруға арналған

күш конденсаторының сұлбасы

Секция-электрод рөлін атқаратын диэлектрик таспаларынан немесе алюминиді фольгадан спираль түрде оралған (бұралған) рулон. Рулонды секцияларда электродтың екі бетіде активті болады, сондықтан электродқа келетін металл шығыны азаяды.

2.6 Жоғары вольтты күштік трансформаторының оқшауламасы

Трансформатордың ішкі оқшауламасы, яғни кернеу түскенде және корпустың ішінде (трансформатор балы) орналасатын орамалардың т.б. бөліктерінің оқшауламасы, басты және бойлық болып бөлінеді.

Басты оқшауламаәр кернеудегі орамалардың және бір-біріне және жерге қосылған бөліктерге қатысты фазалардың оқшауламасын қамсыздандырады, бойлыққа орам орауыш және бір фазаның басқа да элементтерінің арасындағы оқшауламаға кіреді.

Жоғары вольтты күштік трансформаторлардың негізгі тоқшаулағыш ортасы – қатты материалдармен қосылған трансформаторлық май болып табылады.

Қатты материалдарды жаптырық, оқшаулағыш немесе бөгесін ретінде қолданады. Бөгесіндер эффективті болуы үшін, олар электр өрісінің күш сызықтарына перпендикуляр орналасу керек электр өрісі көбіне радиалды болатын өткерме оқшаулатқыштарда, бұл цилиндрлі бөгесіндер арқылы қиындықсыз іске асады. Трансформаторлардағы электр өрісінің конфигурациясы күрделі болады, сондықтан әр түрлі формалы бөгесіндер комбинациясын қолдануға тура келеді.

Трансформаторларда негізінен 30 - суретте көрсетілген 3 түрлі бөгесіндер қолданылады: цилиндрлі бөгесін 1, жазық тығырық 2 және бұрыштық тығырық (шайба) 3. Бөгесіндер саны номиналды кернеуге байланысты болады. Мысал ретінде 110 кВ трансформатор оқшауламасының эскизі (суреті) көрсетілген.

30 – сурет. Күш трансформаторының бас оқшаулама

орамасының сұлбасы

2.7 Жоғары кернеулі электр машиналарын оқшаулау

Айналмалы машиналардың статорлық орамасының оқшауламасы қатаң шектеледі. Неғұрлым фазаның мыспен толу коэффициенті үлкен болса, соғұрлым машинаның қуаты үлкен болады. Оқшауламалық аралықты кішірейту үшін оқшауламадағы өріс бірқалыпты болып, электрлі берік оқшауламалық материалдарды қолдану керек. Машина оқшауламасының жұмысын ұзартып, сапасын арттыру үшін, қиын эксплуатациялық жағдайларды және оқшауламаның электр жылу және механикалық сипаттамаларын естен шығармау керек.

Оқшауламаның кедергісі үлкен, диэлектрлік шығындары аз және тәжі төзімділігі жоғары болғанда, оқшауламада жоғары кернеуліктер болуы мүмкін. Механикалық жүктемелер және діріл әсер еткендіктен, электр машиналарының оқшауламасы монолитті және механикалық беріктігі жоғары болуы керек.

Машина оқшауламаларының жұмыс істеу мерзімі 20-25 жыл аралығында жатыр және оқшауламаның жалпы ескеруімен, сонымен қатар оқшауламаның, машинаның және жалпы қондырғының жарамсыз болуымен анықталады. Қуатты турбо және гидрогенераторларына қойылатын талаптар жоғары болады. Бұл машиналардың орамаларындағы жүктеме тығыздығын арттыру үшін, сонымен қатар, форсирленген салқындату жүйелері қолданылады.

Жоғары вольтты электр машиналарының орамаларын оқшаулау үшін негізгі беріктігі жоғары оқшаулағыш материалдар (микалента, микафолий, микониты) қолданылады.

2.8 Герметизацияланған тарату құрылғыларының оқшауламасы

Герметизацияланған тарату құрылғыларының (ГТҚ) барлық тоқ өткізуші элементтері жабық металл сырт қаптарда орналасады. Қазіргі уақытта ГТҚ – да оқшаулағыш орта ретінде сығылған элегазды (S F₆) қолданылады.

Элегаздық ГТҚ ашық тарату құрылғыларының (АТҚ) алдында бірқатар артықшылықтарға ие:

- АТҚ – мен салыстырғанда, ГТҚ –ның өлшемдері біршама кіші болады, мысалы 220 кВ – тық ГТҚ ауданы АТҚ ауданынан 30 есе кіші, ал 1150 кВ – тық ГТҚ ауданы 50 есе кіші;

- ГТҚ – да радиокедергілер болмайды және шусыз жұмыс істейді, қала ішінде орнатқанда өте маңызды болып есептеледі;

- ГТҚ – мен жұмыс істеу қауіпсіз, өйткені жоғары потенциялды элементтер жерге қосылған сыртқаптарының ішіне орналастырылады;

- ГТҚ – ның беріктігі жоғарырақ, өйткені барлық тоқ өткізуші элементтер сыртқы ортадан оқшауланған;

- ГТҚ өртке қауіпсіз.

Алайда, ГТҚ жабдықтарының бағасы, қазіргі уақытта, АТҚ – мен салыстырғанда 2 есе артық.

ГТҚ бірфазалы немесе үшфазалы ұяшықтардан тұруы мүмкін. Тоқ өткізуші бөліктерін бекіту және жылжыту қатты материалды оқшаулағыш элементтер арқылы жүзеге асады.

ГТҚ қызмет көрсетуді көп керек етпейді. ГТҚ - ның барлық элементтері атмосферамен әсерлеспейтіндіктен, онда сыртқы жағдайларға байланысты авариялар болмайды (ластану, ылғалдану т.б.). Алайда элегаздың ағуынан ГТҚ оқшауламасының электрлік беріктігі төмендеп кетуі мүмкін. Сондықтан элегазды толықтырып, элегаз тығыздығын реттегіштерді әрқашан тексеріп тұру керек. Сонымен қатар 5-10 жылда 1 рет ажыратқыштар, айырғыштар және ГТҚ – ның басқа аппараттары ревизиядан өтеді.

ГТҚ ұяшығының құрылысы ажыратқыш түрінде құрылысына тәуелді болады. Ол ажыратқыш ГТҚ – ның ең қиын элементі екенімен түсіндіріледі. Ажыратқыштың корпусы екі айырғыш пен жинақтағыш шина үшін тірегі болып табылады. ГТҚ элементтеріне қызмет көрсету үшін арнайы басқыштармен немесе өтпелермен қолданылады.

3 Жоғарывольттік зертханаларды жабдықтау

3.1 Сынақ трансформаторлар (жоғарывольттік)

Жоғары кернеудің орамалары қабатты болып орындалады. Қабаттар арасындағы оқшаулама кабель қағазынан және цилиндрлер оқшауланатын жадығаттан жасалады. Күштіктен қарағанда олар ұзақсыз мерзімде, трансформатордың кернеуі объектідегі разрядтқа дейін көтерілетін мерзімде жұмыс істейді, содан кейін трансформатор сөндіріледі.

Асқын кернеулерді шектеп және разрядталған кездегі асқынтоктардан трансформатордың орамасын қорғау үшін орамамен тізбектеп, R сыртқа қорғаныстық резисторын қосады, оның кедергісін трансформатордың 1 В номинал кернеуіне 1 Ом алады. Сынақ трансформаторлардың оқшауламасының электрлік беріктігінің қоры үлкен емес және әдетте 20-30% аспайды.

Сынақ трансформаторлар бір немесе екі шықпалармен орындалады. ЖК бір шықпалы сұлбасында ораманың екінші соңы, трансформатордың багымен және өзегімен тікелей немесе аспап (амперметр) арқылы қосылады.

Бұл сұлба (31 - суретте) объектілерді пайдаланылатындарға жақын жағдайда, яғни жерлендірілген бір полюспен сынақты өткізуге мүмкіндік береді.

31-сурет. Бір шықпалы сынақ трансформаторы

Бірақ бұл сұлба бойынша орамалардың шықпаларының біреуін толық кернеуге оқшаулауға тура келеді, ол үлкен және күрделі өтетін оқшаулағыштарды талап етеді және трансформаторлардың габариттерін үлкейтуге әкеледі. Әдетте, осындай сұлба бойынша 500 кВ дейінгі трансформаторларды даярлайды.

Екі шықпалы сұлбада (32 - сурет) бакпен және өзекпен ораманың орта нүктесі жалғанады. Шықпалардың оқшаулауы орташа кернеуге есептелуі керек.

Осындай сұлбада ЖК бір шықпасы, сондай-ақ жерлендірілуі мүмкін. Бірақ осымен трансформатордың багы мен өзегінің ТК орамаға және жерге қатысы бойынша U/2 потенциалы болады, бірақ ТК орама корпустан, ал трансформатордың өзі жерден және жерлендірілген жабдықтан көрсетілген кернеуге оқшаулануы керек, оны орнату үшін үлкен орынды талап етеді. U=750 кВ трансформаторлары даярланады.

32-сурет. Екі шықпалы сынақ трансформаторы

Ең сенімді және таралымды сұлба, ал сыртқы қондырғылар үшін жалғыз, метал бактағы майлы оқшауламалы құрылма болып табылады. Бірақ ол ЖК құнды және күрделі өтпелі оқшаулағыштарды пайдалануымен байланысты, ол қондырғының мөлшерін көп есе үлкейтеді және трансформатордың жөндеуін қиындатады. Сондықтан құрғақ трансформаторларға нақты қызығушылық пайда болады, олар 1000 кВ дейін кернеуге арналған. Олардың артықшылығы аздаған салмағы және габариті, оқшауламаның элементтеріне және орамаға жеңіл қатынау, жөндеудің қарапайымдылығы болып табылады. Құрғақ трансформаторлардың негізгі кемшілігі, оқшауламаның ылғалдану қауіпі және ораманың оқшауламасы тесілген кезде едәуір бұзылулары болып табылады.

500-1500 кВ кернеулерді алу үшін сынақ трансформаторлардың қосылуының каскадты сұлбаларын қолданады. Әсіресе үш сынақ трансформаторлардың каскадты қосуын пайдаланады, олар күрделі емес ауыстырып қосу жолымен, сондай-ақ үшфазды токтың жоғары кернеуін алуға мүмкіндік береді.

Бұл ЖК бір шықпасымен үш трансформатордан тұратын каскадтың сұлбасы (33 - сурет). Әр трансформаторда ТК және ЖК орамасы болады. ЖК орамалары тізбектеліп жалғанған. Екінші және үшінші трансформаторлардың бактары, алдымен ЖК орамасымен қосылған, оларда жерге қатысты 2U₂ және U₂ потенциалдары бар және тірек оқшаулатқыштарға орнатылады. U₁ кернеудің қоректенуі аралық (оқшаулаушы) трансформаторлар арқылы екінші және үшінші элементтерінің ТК орамасына келтіріледі, трансформатордың коэффициенті бірге тең болады және оқшаулама U₂ кернеуге есептелген.

Қоректенудің автотрансформаторлық сұлбасы аса таралған, кейінгі элементтерді қоректендіру үшін каскадтың кейінгі элементтерінің байланыс орамасы (БО) қызмет етеді (34 - сурет).

Байланыс орамалары ЖК шықпаларымен электрлі жалғанған және ТК орамасына қатысты трансформацияның коэффициенті 1 тең болады.

Бірінші трансформатордың ЖК орамасының басы жермен жалғанған, сондықтан жерге қатысты оның багында 0,5 U₂ потенциалы, екінші және үшінші трансформаторлардың бактарында 1,5 U₂ және 2,5 U₂ потенциалдары

33 – сурет. Үш трансформатордан тұратын каскадтың сұлбасы

34-сурет. Каскадтың автотрансформаторлық сұлбасы

болады, солардың жерге қатысты шығысындағы кернеуі 2U₂ және 3U₂ тең болады. Берілген сұлбадағы барлық трансформаторлардың бактары кернеу астында болған кезде, ондағы каскадтың үш трансформаторларының барлығы жерден оқшаулануы қажет.

Трансформаторларды каскадтқа косу сұлбасының негізгі артықшылығы, оқшауламаның үш элементі кезінде олардың әрқайсысы каскадтың жалпы кернеуінің 1/6 немесе 1/3 орындалғанда, бөлек трансформаторларды оқшаулауының жеңілдеуі болып табылады. Бұл 1, 1,5 және 2,25 МВ жоғары сынақ кернеулерін алуға мүмкіндік береді. Каскадтың элементтірінің біреуі

істен шыққан кезде, зертханадағы жұмыс үзілмейді және қалған элементтерде жалғасуы мүмкін.

Каскадтардың әртүрлі сұлбаларын салыстыра отырып, трансформаторлықпен салыстыру бойынша автотрансформаторлық сұлбаның кемшілігі элементтердің құрылмасы, әртүрлі қуаттары және сейілудің бірнеше үлкен индуктивтілігі болып табылатынын атап өткен жөн. Қасиеті – құндылығы арзан.

3.1.1 Сынақ трансформаторларының кернеулерін реттеу

Сынақ трансформаторларының кернеулерін реттеу трансформаторлардың бірінші реттік орамасы жағынан іске асырылады. Кернеудің реттегіштері келесі негізгі талаптарды қанағаттандыру қажет:

а) кернеуді реттеу жатық болуы керек, ал сырғымалы түйіспелі реттегіштерде ұшқындау болмауы керек;

б) реттегіш, сынақ трансформатордың кірісіне нөлден U_1n бұрмаланбаған синусоидалдық формасына дейін кернеу беруі керек;

в) кернеудің реттегішінің қуаты сынақ трансформатордың қуатынан аз болмауы керек.

Кернеуді реттеу үшін ең жетілген құрылғы – қозғалтқыш - генератор болып табылады. Қоректендірудің бұл тәсілі, тәжірибеде кернеудің қисық синусоидалдық формасын және реттеудің жатықтығын қамтамасыз етеді. Кемшілігі –құндылығы жоғары болып табылады.

Ең қарапайым және арзан құрылғы индукциялық реттегіштер. Олар жылжымалы орамасы бар трансформаторлар түрінде немесе фазалы роторы бар тежелген асинхронды қозғалтқыш (потенциал-реттегіштер) түрінде орындалады.

Сатылы немесе жатық сырғымалы түйіспелер арқылы реттелетін кернеуі бар трансформаторлар және автотрансформаторлар кернеудің арзан және қарапайым реттегіштеріне жатады. 50-100 кВт дейін қолданылады.

Потенциометрлер сияқты желіге қосылатын сырғымалы түйіспесі бар реостаттар 1-2 кВт қуаттарына дейін қолданылады.

1.2 Жоғары кернеудің тұрақты тогының каскадты генераторы

Тұрақты токтың жоғары кернеуін алу үшін әртүрлі түзеткіш құрылғылар қолданылады. Әсіресе олар 200 кВ дейінгі кернеулерді алу үшін пайдаланылады (35 - сурет).

Кернеудің екі еселену сұлбасы С₁ конденсаторы В₁ ашық болған кезде кернеудің U₂ амплитудалық мәніне дейін зарядталады.

Қарама-қарсы полярланудың жартылай кезеңінде В₂ шұрасы ашылады және С₂ конденсаторы, трансформатордың U_2м кернеуінің және зарядталған С₁ конденсаторының U_2м кернеуінің қосындысына тең кернеуге қосылған болады. Кірісінде U₂ кернеуінің екі еселенген амплитудасына жақын кернеуі болады.

35-сурет – Кернеудің екі еселену сұлбасы

200 кВ жоғары кернеуді алу үшін әдетте, тұрақты токтың каскадты генераторының – көбейту сұлбасын қолданады. Сұлбада қайталанатын С₁ С₂ В₁ В₂ тораптарының бар болуы, сұлбадағы конденсаторлардың барлық тізбегі, жерге қатысты n·2U_2м кернеуді береді, мұнда n – каскадтың сатыларының саны.

Каскадты генератордың шығысында нақты алынатын кернеуі теориялықтан ΔU және δU шамаларына айырмашылығы болады (36 - сурет).

36-сурет – Каскадты генератордың шығысындағы кернеу

Шығыс кернеудің l учаскесі сол топтағы (С_1,2,…n) конденсаторлардың зарядтауына, 2 учаскесі – оң топтағы конденсатордың зарядтауына, 3 учаскесі – R_н конденсаторының разрядтауына сәйкес болады.

ТТГ жұмысының талдауы келесі ΔU кернеудің түсуінен және δU лүпілінің шамасының (С₁= С₂ = … = С_n кезде) ықшамдалған өрнектеріне келтіреді

, (1)

(2)

мұнда n – генератордың сатыларының саны;

І – жүктеме тогының орта мәні;

f – генераторды қоректендіретін желінің жиілігі.

(1), (2) өрнектерінен ΔU және δU азайту үшін сұлба сатыларының ең аз n санын алу керек, жүктеме тогының жіберілетін шегінен шықпау керек. Сұлбаның С конденсаторларының үлкен сыйымдылықтарын мүмкіндігінше пайдалану және f қоректендірудің жиілігін көтеру керек. Қарастырылған сұлбаларда шұра ретінде кеноторндарды, гаотрондарды және шалаөткізгіштік шұраларды пайдаланады.

3.3 Электростатикалық генератор

Электростатикалық генераторлардың әртүрлі типтері болады. Олардың зарядтарды қоздыру тәсілі, сондай-ақ тасымалдау тәсілі бойынша айырмашылығы бар. Шарлы электродтардың ішінде шексіз оқшаулаушы таспа арқылы, сонымен оның потенциалын көтере отырып, тасымалданатын зарядтары бар электростатикалық генераторлар (ЭСГ) ең кең таралымын алды (Ван де Грааф генераторы).

ЭСГ электростатикалық зарядтарды жинау қағидасын қолданады және келесі негізгі элементтерден тұрады (37 - сурет):

- тәжделетін электрод;

- транспортер (зарядтары бар таспа, қағаз, жібек);

- жоғары кернеудің шарлы электроды;

- зарядты түсіру үшін электродтар;

- оқшаулаушы жадығаттан тұратын бағандар;

- В түзеткіші.

5 бағанда орнатылған 3 электрод зарядталған кезде оқшаулатқыштардан потенциалды алады ,

мұнда і_з – зарядтаушы ток;

С – электродтың сыйымдылығы.

Зарядтарды үздіксіз жеткізген кезде электродтың U₂ потенциалы, оқшаулама бойынша токтың ағымы зарядтауыш токқа тең болғанша көтеріледі.

ЭСГ жоғары кернеулі электродында, әдетте шарлы форма болады, сонымен зарядтар соның бетінде тегіс таратылады және барлық нүктелердегі өрісінің кернеулігі бірдей болады.

R радиусты шарды U₂ = Е·R потенциалына дейін зарядтауға болады, мұнда Е – соның бетіндегі өрістің кернеулігі, ол тәжірибедегі біртекті өрісте газдың жартылай электр беріктігіне жетеді, яғни 15 кВ/см.

Шарлы электродтың диаметрі 6 мВ (Д = 800 см) кернеуге жетеді. Жалпы биіктігі 15-20м құрайды.

37 - сурет. Ван де Граафтың ЭСГ

3.4 Импульстік кернеулердің генераторы (ИКГ)

Өзінен атмосфералық асқын кернеулерге ұқсас импульстік кернеулерді генерациялау үшін арналған қондырғыны білдіреді.

ИКГ бірінші рет 1914ж. Москва университетінің профессоры В.Аркадьев, он жылдан кейін неміс физигі Э.Маркске ұсынған (38 - сурет).

ИКГ жұмысы екі кезеңнен тұрады:

а) зарядтан;

б) разрядтан (жұмыстық кезең).

С₁ конденсаторы – В шұра, Т трансформатор және R резистордан (»10⁴ Ом) құрайтын түзеткіш құрылғыдан зарядталады. Бұл резистор Т трансформаторды, В шұраны асқын кернеуден қорғайды және конденсаторларды бірінші рет зарядтаған кезде соққыларды шектейді.

Зарядталған кезде С конденсаторлары, R₁ – R₆ зарядтауыш резисторлары арқылы кернеудің көзіне қатарлас қосылады.

R_1,6 << R¢, онда біраз уақыттан кейін зарядтың тұрақты тізбегі анықталады (секундтар, минуталар) барлық С конденсаторлары U_mах бірдей кернеулеріне дейін зарядталады.

ИКГ разряды (38 б - сурет) сол кезеңде басталады, егер 1 нүктедегі зарядтауыш кернеу тұтандырғыш разрядтауыштың Р₁ тесіп өтетін кернеудің шамасына жеткен кезде (Р₂ және Р₃ тесілулер болмайды, Р₁-ден шарлар арасындағы қашықтық үлкен болады).

38 – сурет. Импульстік кернеудің генераторы: а) принципиалдық сұлбасы; б) разрядтаған кезде орналастыру сұлбасы. Сол жақтағы потенциалдар, оң жақтағы ИКГ разрядына электродтардан зарядтауыштардың соңына сәйкес болады.

Р₁ тесілгеннен кейін 1 нүкте t_g1 демпферлік кедрегі арқылы жермен жалғанады және доғаның кедергісі, оның потенциалы нөлге дейін күрт төмендейді және С₁→t_g1→Р₁→R₂→С₁ контуры бойынша С₁ конденсатордың разряды басталады. Конденсатордың электродындағы кернеу уақыттың әр кезеңінде R₂ резистордағы разрядтауыш токтан кернеудің түсуіне тең болады.

С₁ конденсатордың жоғарғы электродының потенциалы (1 нүкте) тесілер алдында +U тең болған, ал тесілгеннен кейін нөлге тең болады, сонда соның төменгі электродындағы потенциал (2 нүкте) 0-ден -U дейін өзгереді. Сондай потенциалды төменгі электрод Р₂ де табады.

С₂" конденсаторы өзінен жерге қатысты ИКГ элементтерінің сыйымдылығын білдіреді, С₂"→ R₃→r_д →Р₁→ жер→ С₂" контуры бойынша разрядтала алмайды, сондықтан 3 нүктенің және Р₂ разрядтауыштың жоғарғы электродының потенциалы +U тең болып сақталады. Қорытындысында, 2U потенциалының және айырымының әсерінен Р₂ разрядтауыш тесіледі және 3 нүкте, t_g2 резисторының және ұшқынның кедергісі арқылы 2 нүктемен жалғанады.

С₂ конденсатордың төменгі және жоғарғы потенциалдары –U және -2U мәніне дейін өзгереді, Р₃ разрядтауыш 3U потенциалдарының айырымының әсерінен тесіледі және барлық ИКГ үш конденсаторлары тізбектеліп қосылған болады. 3U кернеуінің әсерінен бөліктенетін разрядтауыш тесіліп шығады, ол объектінің және өлшеуіш құрылғылардың тізбектерін, өзінің ИКГ-нан оның жұмыс істеуіне дейін ажыратады, және 3U кернеуі шығыс тізбекке (7н.) салынған болады.

ИКГ параметрлері n·U номинал кернеуі, С_у соққыдағы сыйымдылық, соққыдағы энергия

болып табылады және пайдалану коэффициенті

Қазіргі ИКГ үшін h = 0,85-0,95. 3000-5000 кВ, 7500 кВ, 10000 кВ кернеуге ИКГ болады.

4 Жоғары кернеу кезіндегі өлшеулер

4.1 Шарлы разрядтауыштар

Қандай-да бір пішінді электродтар арасындағы әуелік аралықтың ұзындығы кернеудің өлшемі болып қызмет етеді, ол аралықтың тесілуін шақырады. Әуелік аралықтың тесілуі салынған кернеудің амплитудалық мәнімен анықталса, онда ұшқынды аралықтар амплитудалық аспаптар тобына жатады.

Әртүрлі елдерде зерттеулер нәтижелерін салыстыру негізінде құралған ГОСТ 1516.1 және МЭК кестелері бар. Кестелермен пайдаланған кезде бірқатар ерекшеліктерді есептеу керек. Тәжірибеде шарлы разрядтауыштардың қосылуының екі сұлбасы мүмкін болған: а) симметриялы және б) симетриялы емес (39 - сурет).

39-сурет – Шарлы разрядтауыштарды қосу сұлбасы

Симметриялыны қосқан кезде, тесер кернеулері, оның барлық түрлерімен және екі полярланулары бірдей болады; симметриялы еместі қосқан кезде, полярланудың әсері болады, бірақ тұрақты кернеулер кезіндегі сияқты тесер кернеулердің шашырауы өлшеулердің үлкен қателіктерінен полярланудың әсерімен шақырылған айырымын көтереді. Осыған байланысты шарлы разрядтауыштардың тесер кернеулері туралы мәліметтері үш кестеге топталған: шарларды симметриялы қосу үшін; тұрақты және айнымалы кернеулер және кері импульстер үшін; симметриялы емес қосқан кездегі оң импульстер үшін.

Тесер кернеулер 2-ден 200 см дейінгі шарлардың норміленген диаметрлері үшін келтіріледі. Әр диаметрге өлшеулердің ең аз қателіктерін қамтамасыз ететін қашықтықтың нақты ауқымы сәйкес келеді. Шарлар арасындағы ең үлкен қашықтық 0,75Д аспауы керек. S > 0,75 Д кезде қателік қатты өседі. S < 0,1 кезде өлшеулерді жүргізу, сондай-ақ S есептегенде қиындықтар болған кезде ұсынылмайды.

t = 20⁰С, Р = 760 мм.рт.ст. үшін барлық мәліметтер. Ауаның басқа қысымы және температуралары үшін ауаның тығыздығына түзетулер енгізу қажет

k = 1 біртекті өріс үшін, k = 0,8 –1,2.

Өлшеулер кезінде шарлардың өрісі жайлап біртекті емес болып қалғанда, онда әуеннің ылғалдылығының әсері мәнсіз (< 1 %) болады және оны есептемейді.

Өлшеулер кезіндегі қателіктерді азайту үшін шарлардың беті тегіс, типыл, шаң мен кірдің іздерісіз болуы керек. Диаметр бойынша ауытқулар 1% аспайтындай жіберіледі.

Жердің (зертхананың едені), сондай-ақ әртүрлі жерлендірілген немесе кернеу астында болатын заттардың және сымдардың жақындығы шарлар арасындағы өрістің суретін бұрмалайды және қосымша қателікті шақырады, сондықтан нормалармен өлшеуіш шарлардан жерге және бөтен заттарға дейін нақты қашықтықтар қарастырылады. Тұрақты токты және 50 Гц кернеулерді өлшеген кезде разрядтауыштың шарларымен, разрядтаған кезде сынақ қондырғының ҚТ тогын және асқын кернеулерді шектеу үшін, сондай-ақ доғамен (R»1 Ом/В) бұзылудан шарлардың бетін қорғау үшін қорғаныстық R резисторын тізбектеп қосады.

Тесер кернеудің шамасы статистикалық заңдылықтарға бағынған, сондықтан кернеулердің сол біреуін бірнеше рет өлшеген кезде нәтижелердің шашылым орны болады.

Тұрақты токты және 50Гц кернеулерді өлшеген кезде, шарлы разрядтауыштардың кемшіліктеріне зерттеулер жүргізген уақытта, кернеудің өзгеруін бақылау мүмкінсіздігі және әр тесілуден кейін қондырғыны сөндіру қажет болып табылады. Сондықтан шарлы разрядтауыштар, дәл бөліктенетін қисық жоғарывольттік қондырғыларды құру үшін және нөсер астында сынақтарды өткізген кезде кернеуді өлшеу үшін пайдаланылады.

Импульстік кернеулерді өлшеген кезде разрядтауыштың тесер кернеуіне, разрядтауыштардың электродтарына салынған барлық импульстердің жартысы оның тесілуін шақырған кезде қабылданады. Бұл кернеуді 50% тесер кернеу деп атаймыз.

Өлшеулердің әдістемесі келесіден тұрады. Шарлар арасындағы қашықтық өлшенген кернеудің күтілген шамасынан 2% аспайтындай сатылармен азайтылады және әр сатыға алты импульстен беріледі.

Егер тесілу нақты 50% жетпесе, онда 50% сәйкес болатын кернеудің шамасына орта арифметикалық екі мәнін қабылдайды, алты импульстардың ішінен оның біреуі кезінде екі немесе одан төмен, ал басқасында төрт немесе одан көп тесілулер пайда болады.

Кернеулерді өлшеу үшін шарлардың қажетті диаметрін таңдауды S < 0,5 Д кезде разрядтаушы кернеулік 20 кВ/см шамасында құрағаннан жүргізеді.

Барлық талаптарды орындаған кезде S < 0,5 Д қателік ±3 % құрайды.

S қашықтығы үшін 0,5-тен 0,75 Д дейін қателік өседі, сондықтан разрядтауыш кернеулер жақшаға алынады.

Тұрақты кернеулерді өлшеген кезде қателік өседі және S < 0,4 Д

кезінде ±5 % шамасында бағаланады.

4.2 Электростатикалық вольтметрлер

Электростатикалық дегеніміз - өрістің күшінің әсерімен электродтар орнын ауыстыратын аспапты атаймыз. Теориялық электротехникадан белгілі, U потенциалдарының айырымының астында болатын екі электродтардың өзара әрекеттесуінің механикалық күші, жалпы түрде төмендегі қатынаспен анықталады

мұнда f_х – х бағытындағы жұмыс істейтін күш, С – электродтардың сыйымдылығы.

Осы өрнектен, электростатикалық вольтметрлердің көмегімен тұрақты және айнымалы кернеудің әрекеттесетін мәнін өлшеуге болады.

Егер қозғалмайтын электродқа жұмыс істейтін өріс біртекті болса, электродтың орнын ауыстыру мәнсіз немесе оның бастапқы қалыпқа келуі мүмкінсіз, С сыйымдылығы нақты есептелуі, ал f_х күші өлшенуі мүмкін, онда U кернеуі жоғарыда сипатталған өрнекпен сәйкес есептелуі мүмкін. Осы жағдайларды қанағаттандыратын вольтметрлерді абсолютті деп атаймыз.

Абсолютті вольтметрлер 300-400 кВ дейін кернеулерді өлшеу үшін қызмет етеді; габариттерін азайту үшін оларды газдың жоғарылатылған қысымымен бакқа орналастырады. Вольтметрлердің қателігін өлшеген кезде 0,01-0,4% құрайды, сондықтан оларды жоғары кернеудің техникалық вольтметрлерін дәл бөліктегенде үлгілі аспап ретінде пайдаланады.

40 – сурет. Электродтың айналмалы қозғалысымен ЖКЭВ құрылғысының сұлбасы

Жоғары кернеудің техникалық электростатикалық вольтметрлері (ЖКЭВ) өлшеулер кезінде 2-3% қателіктері жіберілгенде қолданылады. 40-суретте көп құрылмаларда қолданылатын электродтың айналмалы қозғалысымен ЖКЭВ құрылғысының сұлбасы көрсетілген. Өлшенетін кернеу оқшаулатқыштарда бекітілген 1 және 2 электродтарға жапсырылады. Электродтағы қиық алдында болатын жылжымалы жүйенің (3 жалау) шығатын бөлігіне, бірнеше a бұрышына әрекет ететін жүйені бұрайтын f_х күші жұмыс істейді. Жұмыс істеуге қарсы кезеңі серіппелі немесе серпімді созылудың бұралуымен (4 ось) құрылады, оған жылжымалы жүйе ілінген. Аспаптың көрсетулері 6 айнадан және 5 өлшемеден, сондай-ақ 7 жарықтандырғыштан құралатын жарық құрылғысының көмегімен есептеледі. 8 демпферлер жылжымалы жүйенің тербелісін тыныштандыру үшін қызмет етеді.

Көрсетілген сұлба бойынша аспаптар әр кернеулерге дайындалуы мүмкін, тек электродтар арасындағы қашықтықты, олардың мөлшерін және оқшауламасын өлшеу қажет.

Отанымыздың өнеркәсіптігімен 30, 100, 200 кВ дейінгі кернеуді өлшеу үшін электростатикалық вольтметрлер дайындалған, осындай аспаптардың беріктік табы 1,5 және 2,5 болады.

4.3 Роторлы вольтметрлер

Электростатикалық индукцияның құбылысын пайдаланудың қағидасында жұмыс істейді және цилиндрлі немесе дискі тәрізді роторымен электростатикалық генераторды ұсынады (41 - сурет).

41-сурет. Роторлы вольтметр

1,2 – электродтар;

3 - өлшеуіш аспап;

А₁ А₂ – металды жартылайцилиндрлер;

С₁' С₁" – бөлшек сыйымдылықтар;

С₂' С₂" – бөлшек сыйымдылықтар;

К – коллектор.

Роторды айналдырған кезде симметрияның күшіне С₁" және С₂' сыйымдылықтарын көбейту С₁' және С₂" сыйымдылықтарын азайтумен ілеседі.

dС₁" = -dС₁' және С₁'+ С₁"= С₂' + С₂" = С.

Осымен коллекторда өлшеуіш аспап арқылы лүпілдейтін ток өтеді, оның орта мәні

Осыдан ротордың айналымының тұрақты санында U=U₁-U₂ кернеудің өлшемі “n” токтың орта мәні болып табылады.

Роторлы вольтметрлерді айнымалы кернеуді өлшеу үшін қолданады, бірақ бұл жағдайда айнымалы токтың кезеңдерінің толық саны, яғни ротордың айналымдарының саны минутына 1500, 750, 500 және т.б. болуы мүмкін.

Қасиеттері: тұрақты және айнымалы кернеуді өлшеу, 2 мВ дейін кернеулерді өлшеу, өлшеменің бірқалыптылығы.

4.4 Электрондық осциллографтар

Жоғары кернеудің тізбектерінде стационарлы және өтпелі процестерді зерттеу үшін қызмет етеді. Индукциялық құбылыстарды, асқын кернеулерді зерттеген кезде импульстік сынаулар кең қолданылады. Импульстік кернеулерді біреселік, қысқамерзімдік процестерін осциллографтау үшін ыстық катодты ЭО пайдаланылады.

5 кВ және одан жоғары анодты кернеулі электрондық осциллографтар жоғарывольтты деген атауын алды. Ауытқытушы тіліктердегі кернеу 1-2 кВ болады. Модулятордағы кернеу 50В.

4.5 Кернеу бөлгіштері

Кернеулерді бөлгіштер омикалық, сыйымдылықтық және аралас болып бөлінеді.

Кернеудің омикалық бөлгіштері (45а сурет) өзінен тізбектеліп қосылған екі R₁ және R₂ резисторды білдіреді. Өлшеулер үшін кернеу R₂ бөлгішінің төменвольтті иінінен алынады. Бөлудің коэффициенті

Кернеудің бөлгішіне берілетін талаптар келесіден тұрады: оны бөлудің тұрақты коэффициенті К =U₁/U₂, өлшенетін кернеудің шамасынан, жиілігінен, уақытынан температурасынан және оның жұмыс істетйін режімінен тәуелсіз болуы керек; өлшенетін кернеудің пішінін бұрмаламау үшін оның индуктивтілігі мен зиянды сыйымдылығы аз болуы керек; бөлгіш зерттелетін тізбектің жұмыс істеу режіміне әсер етпеу керек, яғни жоғарғы кіріс кедергісі болуы керек; бөлгіштерде тәжді разрядтар болмайды, және басқа өрістердің әсерінен қорғалған болуы керек.

Осы талаптарды орындау, кернеуді бөлгіштердің мөлшері өскен кезде өлшенетін кернеулер жоғарылатылған өлшемі бойынша қиындатылады.

С' зиянды аз сыйымдылықты кернеуді индукциялысыз бөлгіштерді алу үшін R₁ және R₂ резисторлары индукциялысыз сымды немесе қыш, сұйық орындалады, мысалы, бифилярлы, ораумен. 0,015-0,03 мм диаметрлі константаны немесе манганинаны қолдану, жүздеген килоомды кедергісімен аздаған мөлшерлі резисторды алуға мүмкіндік береді.

Кернеудің омикалық бөлгіштерін қолданған кездегі қателік, жерге және қоршаған ортаға бөлгіштің элементтері, С' зиянды сыйымдылығы бар болуымен анықталады.

42-сурет. Кернеудің омдық бөлгіші

Алғашқы кезеңде тікбұрышты толқынның (t=0) пайда болуы, бөлгіш бойынша кернеудің таралуы І_с' едәуір сыйымдылықты токтары күрт бірқалыпсыз болады, құбылыстың тіліктеріндегі кернеу U_2н бірқалыпты болады. Біраз уақыттан кейін (t=¥ кезде шарттпен) кернеуді тарату бірқалыпты және ПЯ өрістің соңғы кернеуі U_2к > U_2н болады (42 б - сурет).

Сонымен омикалық бөлгіштің К бөлудің коэффициенті, орнатылған режімде бірдей шамалы R₁/ R₂ өтпелі режімде әсіресе, тікше шебпен толқындарды тіркеген кезде тұрақты шама болмайды және уақыттан тәуелсіз болады.

43 – сурет. Кернеу сыйымдылығының бөлгіштік сұлбасы

Кернеулерді сыйымдылықты бөлгіштерінің коэффициенті (43 - сурет)

Аралас (сыйымдылықты-омикалық) бөлгіш кернеудің бөлгіштерінің екеуінің қасиеттерін үйлестіреді, оның бөлу коэффициенті жиіліктен тәуелсіз болады. Аралас бөлгіштерді аса жоғарғы кернеулермен жұмыс істеген кезде кең пайдаланады.

5 Найзағайлы асқын кернеулер және электр қондырғыларының электрлік жабдықтарын қорғау

5.1 Найзағайлы асқын кернеулердің көзі ретіндегі жай

Жай өзінен жер мен бұлт арасындағы немесе бұлттар арасындағы электр разрядын білдіреді. Жаймен найзағайлы бұлттарда электр зарядтарының жинауы мен бөліну процесін болдырады, нәтижесінде бұлттарда қуатты өрлеме ауалық ағындардың және соларда су буларының қарқынды шықтануының пайда болуы келеді.

Кері температураның аймағына жеткен судың тамшылары қатады. Қату мұздың қабықшасымен жабылатын тамшының бетінен басталады. Осындайда шығатын жылу тамшының ішіндегі 0⁰С шамасындағы температураны ұстайды. Суда болатын оң иондар температураның айырымының әсерінен тамшының жоғарғы қабатына орын ауыстырады және оны оңды зарядтайды, тамшының сұйық өзекшесіне артық кері заряд таратылады. Тамшының өзекшесі мұздаған кезде, онда кеңейген ертеректе мұздаған бетіндегі қабаты жарылады және оның оңды зарядталған сынықтары ауаның ағынымен бұлттың жоғарғы бөлігіне ұшып кетеді. Сонымен найзағайлы бұлттың төменгі бөлігі кері зарядталған болады, ал төбесі оңды болады. Бұл найзағайлы бұлттардың электрленудің негізгі процестерінің бірі. Сондықтан көп жағдайларда (90% дейін) жайлар кері болады, яғни жерге кері зарядты жібереді.

Орта кеңістікте жерді жайдың жалпы саны 30-40% соғады, ал қалғандары бұлттар арасында немесе бұлттардың әртүрлі бөлшектері арасында 60-70% разрядтарын құрайды.

Бұлттың төменгі бөлігінде кері зарядтардың шоғырлану өлшемі бойынша электр өрісінің кернеулігі өседі және ол шекті мәнге жеткен кезде (жер үстінде бұлттың биіктігінен байланысты 20-24 кВ/см), ауаның иондауы боладыда жер жаққа разряд пайда бола бастайды.

Бастапқы кезеңде, өзінен жай аз сәулеленетін арнаның (жетекші) ақырындап (1,5·10³ м/с орта жылдамдықпен) пайда болуын білдіреді. Жетекшінің иондау аумағында бұлт сияқты артық заряды болады. Жетекші мен бұлттың зарядтары жер бетінде және сонда орналасқан объектілерде басқа белгінің зарядтарын бейімдейді. Жетекшінің жерге жылжу өлшемі бойынша бейімделген заряд және электр өрісінің кернеулігі жер үстінде көтерілетін объектілерде өседі және солардан жетекшінің кері зарядының белгісі бойынша, зарядтары болатын, жетекші пайда болуы мүмкін. Жайдың жетекші кезеңіндегі токта ондаған және жүздеген амперлері болады.

Жетекшінің бұлтынан пайда болатын арна жерге немесе алдындағы жетекшілердің біреуіне жақындаған кезде, олардың арасындағы 25-100м қашықтықта электр өрісінің жоғары кернеулігі пайда болады, оның орта мәні 10 кВ/см бағаланады. Аралық бірнеше микросекунд ішінде тесіліп, сонда 0,5-5 МДж энергиясы шығады, ол термоиндауға және қызуға таратылады. Арнаның осы бөлігіндегі өткізгіштік күрт өсіп, жоғарылатылған кернеуліктің аумағы бұлт жаққа қарай 1,5·10⁷ – 1,5·10³ м/с (0,05-0,5 жарықтың жылдамдығы) жылдамдықпен орын ауыстырады. Бұл процесті негізгі разряд деп атаймыз. Разрядтың арнасы күшті сәулеленумен ілеседі. Арнадағы ток 5-10 мкс ішінде ондаған және жүз - екі жүздеген килоамперге жетеді, содан кейін 25-200 мкс амплитудалық мәннің жартысына дейін түседі. Өте аз уақыттың ішінде разрядтың арнасы 20-30 мың ⁰С температураға дейін қызады.

Қызған кезде разрядтың арнасы тез кеңейеді, ол өзінің шебінде жоғары қысымы болатын ауада соққы толқынының таралуын шақырады және күннің күркіреуі сияқты қабылданады. Негізгі разряд уақытында жетекшінің зарядтарының бейтараптығы пайда болады. Негізгі разряд тоғының өсуі (токтың импульсінің шебі) жетекшінің иондау аумағында зарядтардың бейтарапсыздануы болады.

Жайдың ақырғы (финалдық) кезеңінде арна бойынша ондаған микросекунд ішінде ондаған және жүздеген ампер тогы өтеді. Финалдық кезеңдегі токқа қайталаушы разрядтар тоғының импульстері жиі қойылады, найзағайлы бұлттың биіктігі бойынша әртүрлі орындарда орналасқан зарядтардың жиналуы жерге разрядталады. Меңзертүрлі жетекші деп аталатын – қайталаушы разрядтардың жетекшісі – 10⁶ м/с реті болатын және бірінші разрядтың жетекшісінің жылдамдығынан асатын жылдамдықпен жылжиды, ол ертеректе болған арна бойынша дамиды. Біріншіден негізгі разряд тоғының өсуі жылдамдықтары, қайталаушы разрядтардан жоғары, ал амплитудасы төмен болады. Қайталаушы разрядтар кезіндегі арнаның жарық тұтанулары жайдың жылтылдауы сияқты қабылданады.

Көп жағдайларда жай екі-үш бөлек разрядтардан тұрады, бірақ бірнеше ондаған компоненттері бар жайлар да бақыланған. Осындай көп компонентті жай 1с дейін созылуы мүмкін. Жайдың соққысының ұзақтығы 0,1 с аспайды.

Егер объектінің биіктігі жүздеген метрді құраса, онда төбедегі электр өрісінің кернеулігі шекті мәнге, бұлттағы өрістің кернеулігінен ертерек жетуі мүмкін. Осындай жағдайларда жайдың пайда болуы, бұлттан емес объектінің төбесінен басталады. Останкинск телемұнарасын соғатын разрядтардың көбісі, оның төбесіндегі (540 м жер үстінде) жетекшінің дамуынан басталады. Осындай жайларда негізгі күрт өрнектелген кезеңі болғандықтан, жетекшілері жайөткізгіш бұлттарға жақындап өтеді. Олардың зарядтары мұздың немесе судың бөлшектеріне орналасқан және ауамен бір-бірінен қашықталған. Осы жағдайларда қайталаушы разрядтардың жетекшілері бұлттан жерге әрдайым дамылады және қайталаушы компоненттері бұлттан шығатын жайдан айырмашылығы болмайды.

5.2 Жайдың электрлік сипаттамалары

Жетекші кезеңнен негізгі разрядқа өтуін жерге тік зарядталған сымның тұйықталуымен түсіндіруге болады (44-сурет). Жетекші кезең кезінде кері зарядтың тұрақты тығыздылығымен s ұзындықты бірлігіне өтетін арна (вертикал сым) құрылған. К кілті тұйықталған кезде, арнаға жер бетінен түсетін жайлардың, оң зарядтардың есебінен кері зарядтың бейтараптануы болады.

Егер бейтараптанудың толқыны u жылдамдықпен жоғары таралса, онда токтың амплитудасы

Егер сым бірқатар R кедергісі арқылы жерге тұйықталса, онда ток азаяды және былай анықталады

мұнда Z – жайдың арнасының эквивалентті толқындық кедергісі.

45 - суретте жайдың тогы соққы орнындағы кедергінің мәнімен байланысты екені көрініп тұр, мысалы, жоғарыдағы объектінің жерлендіру кедергісі.

Останкинск телемұнарасындағы токтың өлшемдері бойынша жасалған жай арнасының толқындық кедергісінің бағалары, 1,1-8,0 кОм мәнін береді. Теориялық зерттеулер жай тоғының ең жоғарғы амплитудасы кезінде Z, 300-600 Ом дейін азаяды. Z осындай мәндерінде жерлендіру кедергісінің әсері, R=50 Ом дейінгі шамасы бойынша көп емес, және жайдан қорғау есептері үшін нақты жеткілікті дәрежесімен шексіз үлкен жайдың арнасының эквивалентті толқындық кедергісін қабылдауға болады, яғни жайды токтың көзі ретінде қарастыру керек. жоғары кернеуді орнатуға электромагнитті әрекеттесу көзқарасының маңызды мәні, негізгі разряд тоғының мәні мен пішіні болып табылады. Онда шамалы апериодикалық импульстің түрі болады, оны t_ш шептің ұзақтығымен және t_и импульстің ұзақтығымен сипаттауға болады (45 - сурет). Сыртқы сипаттамасы жайдың тоғымен жиі шақырылатын І_м жайдың тогының ең үлкен мәні болып табылады.

44 - сурет. Негізгі разрядтың дамуының ықшамдалған сұлбасы

Жайдың тогының тіктігі

сымдардағы кернеудің индуктивті түсуін және магнитпен байланысқан тізбектерде индуктивті кернеуді анықтайды. 46 суретте жай тоғының ең көп тіктігінің ықтималдылығы келтірілген.

45 - сурет. Жай тоғының импульсінің параметрлерін анықтау

Бірақ а_орт = І_ж / t_ш орта тіктігімен пайдалану ыңғайлы. Кері жайлардың бірінші компоненттері үшін жай тоғының шебінің ең үлкен тіктігінің 50% мәні 13 кА/мкс, ал келесі компоненттер үшін – 30 кА/мкс құрайды.

46 – сурет. Жай тогының тіктігінің ықтималдылығы. 1 – жайдың барлық кері және оң компоненттері; 2 – кері жайдың бірінші компоненттері; 3 – кері жайлардың келесі компоненттері.

Бағаланатын есептемелерде жай тоғының орташа таралуын және бұлттан шығатын кері жайлар үшін шептің тіктігін, бірінші және алдыңғы компоненттердің айыруын есептемей пайдалануға болады. Бұл жағдайларда статистикалық таралымды экспоненциалдық бернелермен жуықтауға болады (ЛПИ мәліметтері)

Р(І_м) = ехр (-0.04І_м),

Р(а) = ехр (-0,08а).

Шарлы жай қызықты құбылыс болып табылады.

Шарлы жайдың және оның пайда болатын себептерін қанағаттандыратын түсінігі әлі табылмады. Оның бірқатар болжамдары бар. Бұл болжам бойынша шарлы жайдың бар болуын сүйемелдейтін энергияның көзі, оның өзінің ішінде болатынын жорамалдайды. Мысалы, шарлы жай шардың ішіндегі химиялық тектесу (сазды немесе қалың газдың жануы) есебінен сүйемелденетін жорамалы бар. Басқа болжамдар бойынша шарлы жай сыртқы көздің энергиясын қамтиды. Академик П.Л.Капицаның жорамалы бойынша осындай көз, ауаның шектелген көлемінде тоғыстырылған найзағайлы бұлттардың радиожиіліктік сәулеленуі болуы мүмкін. Егер солай болса, онда шарлы жай өзінен қатты иондалған газдың – плазманың кесегін білдіреді.

Шарлы жай, әдетте бірнеше секунд болады, бірақ минуттан да көбірек болуы мүмкін. Көп жағдайларда шарлы жайдың жойылуы тез және қатты шытырмен ілеседі. Кей жағдайларда ғана шарлы жай ізсіз жоқ болады. Шарлы жайлар болған жерлерде соққылар болады: сымдардың үзілуі, беттерінің балқуы, тесілулер және т.б.

5.3 Жайтартқыштар, жайтартқыштардың әрекеттесу қағидасы

Жайдың тік соққыларын қорғау жайтартқыштар арқылы іске асырылады. Жайтартқыш өзінен қорғалатын объектінің үстінде тұратын құрылғыны білдіреді. Ол жайдың тогынан объектіні қорғап, жерге жібереді. Жайтартқыш жайдың тогын өзіне тікелей қабылдайтын жай қабылдағыштан токты бөліп әкететін жерлендіргіштен тұрады.

Жайтартқыштың қорғаныстық қызметі, жетекші кезең уақытында жайтартқыштың төбесінде зарядтар жаналады және электр өрісінің ең үлкен кернеуліктері жайтартқыштың төбесі мен дамылатын жетекшінің жолында пайда болуынан негізделген. Жайтартқыштан алдындағы жетекшінің пайда болуы мен дамуы электр өрісінің кернеулігін одан әрі күшейтеді, соққыны жайтартқышқа анық жібереді. Қорғалатын объект жайтартқыштан төмен және жақын орналасқан, жайтартқышпен және алдындағы жетекшімен экрандалып, жаймен соғылмайды.

Жайтартқыштың қорғаныстық әрекеті оның қорғайтын аумағымен, яғни жайтартқыштың қасындағы кеңістікпен сипатталады. Жайтартқыштар айқабылдағыштар түрі бойынша оқтауша және арқансымдық болып екіге бөлінеді. Оқтауша жайтартқыштар жерлендіргішпен жалғанған оқтаушалардың (мачт) вертикал орнатылған түрінде, ал арқансымдық сымдардың горизонтал ілінген түрінде орындалады. Арқансым бекітілген тіреуіштер бойынша арқансымды жерлендіргішпен жалғайтын токөткелдер салынады.

Қосалқы станцияның ашық таратқыш құрылғылары оқтауша жайтартқыштармен, электр берілісінің желілері арқансымдық жайтартқыштармен қорғалады. Ұзын созылған иілгіш байланыстарды және шиналық көпірлерді қорғау үшін, арқансымдық жайтартқыштар қолданылады.

Сенімді қорғаудың қажетті шарты жайтартқыштың жақсы жерлендірілуі болып табылады, үлкен кедергілі жерліндіруімен жайтартқышқа жай соққан

кезде онда жоғары кернеу пайда болады, ол қорғалатын объектіге жайтартқыштан тесілуді шақыру мүмкін.

5.4 Жайтартқыштардың қорғайтын аумағы

h£30 м биіктікті жайтартқыштардың қорғау аумағы зертханалық зерттеулердің негізінде 1936-1940 жж. А.А.Акопянмен (ВЭИ) анықталған. Олардың сенімділігі пайдалануда ұзақ тәжірибелермен расталған. Олар нормативтік құжаттардың тізіміне құраушы бөлігі ретінде кіргізілді. Кейіннен орнатылған қорғау аумақтары 100 м дейінгі биіктікте жайтартқыштарда таралған, сонымен өзінің төбесінен төмен нүктелерде жайдың бүйірлі соққылары жайтартқышты соққан кезде, 30 м көп биіктікте жайтартқыштардың тиімділігінің төмендеуін есептей отырып, А.А.Акопянмен түзетулер енгізген. Қазіргі уақытта тәжірибеде қажеттіліктермен байланысты 150м дейінгі биіктікте жайтартқыштарды қорғау аумағы номріленген.

h£150 м биіктікті дара оқтауша жайтартқыштың қорғау аумағы өзінен h₀ £ h биіктікті төбесімен шеңберлі конусты білдіреді, ол h_х биіктегі қимасында r_х радиусы болады (47 - сурет).

47-сурет. Оқтауша жайтартқыштың қорғау аумағының қимасы

Қорғау аумағының шектері мына формулалар бойынша (барлық өлшемдер метрмен) табылады

h₀ = 0,8h,

Жайдың олқылығының ықтималдылығы аумақтың шегі 0,005 аспауы керек. Егер жайдың олқылығының ықтималдылығы 0,05 болса, онда қорғау аумағы кеңейеді. Осындай аумақ бірқатар жағдайларда тәжірибедегі қажеттіліктерді қанағаттандырады, яғни 30 м дейінгі биіктікті объектілер үшін разрядтар саны жылына 0,1 аз болуы керек. Сондықтан олқылықтың 0,05 ықтималдылығы мына формулалармен сипатталады

h₀ = 0,92h,

Бір-біріне жақын орналасқан [(3-5)h аз қашықтықта] екі оқтауша жайтартқыштардың қорғау аумағы, бөлек жайтартқыштардың аумақтарымен салыстырғанда кеңейеді. Екі жайтартқыштардың бірлесіп әрекеттесуімен, қорғау аумағының қосымша көлемі пайда болады. Еселенген оқтауша жайтартқыштың қорғау аумағы (48-сурет) мына формулалармен сипатталады:

а) олқылықтың Р_олқ = 0,005 ықтималдылығы кезінде

;

б) олқылықтың Р_олқ = 0,05 ықтималдылығы кезінде

;

мұнда r₀ – жер үстінде (h_х = 0) дара жайтартқыштың қорғау аумағы.

Егер жайтартқыштар арасындағы І қашықтық 3h(Р_пр = 0,005) немесе 5h(Р_пр = 0,05) асса, онда жайтартқыштардың әрқайсысын дара ретінде қарастыру керек.

48 – сурет. Еселенген оқтауша жайтартқыштың қорғау аумағы: а – жайтартқыштың өстері арқылы өтетін вертикал жазықтықтың қимасы; б – h_х биіктегі горизонтал жазықтықтың қимасы.

Бірнеше жақын орналасқан жайтартқыштар (мысалы, үш және одан көп) “көп еселі” жайтартқыштарды жасайды. Оның қорғау аумағы ең жақын жайтартқыштардың қорғау аумақтарымен анықталады. Сонымен ішкі аумақтың олқылығының ықтималдылығы, қос алынған жайтартқыштардың аумағы сияқты қабылданады.

6 Жоғары кернеулі электр қондырғыларды жерлендіру

Жерлендіру жерлендіргіштерден және жалғаушы сымнан тұрады.

Жерлендіргіштер бөлінеді:

а) шоғырланғандар – оқтауша, жерге тік қағылған 2-3 метр ұзындықты бұрыштар, болат құбырлар түрінде;

б) ұзын горизонтал жолақтар түрінде созылған болады.

Керекті R_ж кедергіні алу үшін жерлендіруші құрылғы, бірге қосылған бірнеше дара жерлендіргіштерді орындайды.

Дара жерлендіргіштердің айнымалы токқа кедергісі келесі өрнектер бойынша анықталады.

Құбырлы үшін ,

жолақтық үшін ,

сақиналы үшін ,

мұнда р – топырақтың меншікті кедергісі, Ом×м;

1 – жерлендіргіштің ұзындығы, м;

d – электродтың диаметрі, м;

h – жер астына жерлендіргішті салудың тереңдігі, м;

b – жолақтың ені, м;

D – сақиналы жерлендіргіштің диаметрі, м.

“n” құбырынан тұратын, 1 жолағымен қосылған күрделі жерлендіргіштің импульстік кедергісі былай есептеледі

мұнда R_uт және R_uп – дара құбырлы және жолақты жерлендіргіштің импульстік кедергісі,

h_u – дара жерлендіргіштердің өзара экрандауын есептейтін, күрделі жерлендіргіштің пайдалануының импульстік коэффициенті.

Коэффициент h_u – жерлендіргіштің тогы және а/1 қатынасы түтікше жерлендіргіштердің санына байланысты болады. Түтікше жерлендіргіштер үшін n=2-4, а/1=2-3, осымен h=0,75-0,85 жөн.

р (р>1000 Ом×м) үлкен мәндерінде вертикал терең жерлендіргіштер (шалшық суға дейін).

Терең жерлендірудің кедергісі былай есептелінеді

мұнда r_і және 1_і – топырақтың і- қабатты өтімділігі және созымдылығы.

Қазіргі уақытта метал тіректердің табиғи жерлендіргіштер ретінде жоғары және орта ылғалдылықты топырақтарда олардың темірбетон іргетастарын пайдаланады.

Әдетте топырақтың меншікті кедергісін орында өлшеу жолымен анықтайды. Шамалы есептеуге болады.

Орта	р, Ом м
Арық сулары	10-50
Шымтезек	20
Қара топырақ	50
Балшық	60
Орман, құмайт топырақ, саздақ	100-300
Құм	300-500
Құрғақ құм	500-1000
Далалы құм	>1000

Әдетте жерлендіргіштерді топырақтың жазда кебуін және қыста мұздауын есептей отырып, 0,6-0,8 метр тереңдікке қояды.

Жерлендіргіштің импульстік кедергісі дегеніміз-жерлендіргіштегі, импульстік токқа өтетін кернеудің импульстік түсуінің қатынасын атаймыз .

Айнымалы ток үшін жерлендіргіштің R_u ¹ R топырағының импульстік кедергісі (жерлендіргіштің бетіндегі Е өте үлкен, І_u бірнеше килоампер – ауалық қосылулардың иондауы, қорытындысында топырақтың қабаттағы кедергісі төмендейді).

Созылған жерлендіргіштің кедергісіне жолақтың индуктивтілігі әсер етеді, олар a коэффициентін есептейді

R_u = a·R_~

a = 0,25-1,2 – кестелер бойынша алынады және есептелінеді.

7 Ішкі асқын кернеулердің жалпы сипаттамасы

Ішкі дегеніміз - электрлік жүйеде әртүрлі өтпелі электромагниттік процестермен шақырылатын асқын кернеулерді атаймыз.

Ішкі асқын кернеулер бөлінеді:

- жерге доғалық тұйықталған кездегі асқын кернеулер;

- қалыпты және апаттық режімдерде әртүрлі тізбектердің қосылып және сөнген кезде, жүктеменің кенет өзгергенде, қысқа тұйықталуда және т.б. жалғаушы асқын кернеулер;

- резонанстық асқын кернеулер.

Ішкі асқын кернеулер сипатталады:

- фазалық кернеудің амплитудалық еселігінің (деңгейі) мәні бойынша;

- ұзақтығымен – жүздеген микросекундтардан секундқа, минутқа,

сағаттарға дейін;

- қайталауымен және таралу дәрежесімен – бөлігін немесе барлық жүйені қамтиды.

Ішкі асқын кернеулердің кездейсоқ процестеріне, олардың параметрлерінде статикалық сипатының болуы және статикалық әдістемелермен бағалануы болып табылады.

Асқын кернеулер бағаланған кезде олардың ең үлкен мәндері қосалқы станцияны шамалы 4 топқа бөлуге мүмкіндік береді:

- бірінші топқа доғаны қайталап тұтандыруын беретін 110-220 кВ ажыратқышы бар қосалқы станциялар;

- екінші топқа қайталап тұтандыруын бермейтін 110-220 кВ ажыратқышы бар қосалқы станциялар;

- үшінші топқа 500 кВ кернеулі тораптық қосалқы станция;

- төртінші топқа аралық қосалқы станциялар жатады.

Көп жағдайларда оқшауланған бейтараптамалы желілерде (35 кВ дейін) бір фазаны жерлендіруі, жүйенің жұмысын бұзбайды, бірақ бұзылмаған фазалардағы кернеу сызықтыққа дейін көтеріледі. Ішкі асқын кернеулер тікелей жерлендірілген бейтараптамалы желілерден жоғары болады. Демек, осындай желілердің оқшаулау деңгейі, тікелей жерлендірілген бейтараптамалы желілерден жоғары болуы керек.

8 Асқын кернеулерден қорғайтын құрылғылар мен аппараттар

Қорғаныстық аппараттың әрекет ету қағидасы электрқондырғыларда, оның оқшаулауы үшін қауіпті асқын кернеулердің импульстерінің пайда болуын болдырмаудан тұрады және жұмыстық кернеу кезінде электрқондырғының жұмысына бөгет жасамайды.

Қарапайым қорғаныстық құрылғы оқшаулаушы құрылмамен қатарлас қосылған ұшқындық аралық болып табылады. Оқшауламаның тесілуін немесе ұласуын ескерту үшін қорғаныстық ұшқындық аралықтың ҚА вольт-секундтық сипаттамасы шашылымын есептей отырып, қорғалатын оқшауламаның вольт-секундтық сипаттамасы төмен жату керек (49 - сурет).

49-сурет. Қорғаныстық құрылғының әрекет ету қағидасы: а – қорғаныстық аралықтың (ҚА) қосылуының сұлбасы; б- қорғалатын оқшауламаның (1) және ҚА (2) вольт-секундтық сипаттамаларының үйлесуі.

Осы талапты орындаған кезде электр қондырғылардың оқшауламасы үшін қауіпті асқын кернеулердің пайда болуы мүмкін емес, яғни U_түс кернеудің импульсі жиырылған кезде ҚА-та кернеудің келесісінің күрт түсуімен (қиығымен) тесілу пайда болады. Импульстік токтың ізімен қорғаныстық аралыққа иондалған жол бойынша өндірістік жиіліктің кернеуімен келісілген токты ілесуші ток дейміз. Егер электрлік қондырғы жерлендірілген бейтараптамалы желіде жұмыс істесе немесе ҚА тесілуі екі немесе үш фазаларда пайда болса, онда ілесуші токтың доғасы өшпеуі мүмкін және импульстік тесілу тұрақты қысқа тұйықталуға өтеді, ол электр қондырғының апаттық сөндірілуін шақырады. Оны болдырмау үшін ілесуші токтың доғасының сөндіруін қамтамасыз ету қажет.

Асқын кернеулерден оқшауламаның тек қорғауын емес, релелік қорғаныстың әрекетінің уақытынан, ағымды уақытта ілесуші токтың доғасының сөнуін қамтамасыз ететін қорғаныстық аппараттар – қорғаныстық разрядтауыштар деген атауын алды. Доғаны сөндірудің екі түрлі тәсілі бар: түтікше разрядтауыштардағы доғаны сөндіру, қарқынды бойлық үрлеу жолымен; вентильдік разрядтауыштарда ұшқынды аралықпен тізбектеліп қосылған кедергінің көмегімен ілесуші токтың төмендету жолымен жүргізіледі.

Асқын кернеулерді шектеуіштер (АҚШ – асқын кернеулерді сызықтық емес шектеуіштер) ілесуші токтың резисторының өте үлкен сызықтық емес сипаттамасының күшіне, жұмыстық кернеу кезінде миллиампер үлесінің мәні болады, ол энергияның көрінетін шығынын болдырмайды және қорғаныстық аппараты үшін қауіпсіз. Сондықтан АҚШ ұшқындық аралықсыз орындалады.

8.1 Қорғаныстық аралықтар

Қорғаныстық аралықтың құралымы күрт біртекті емес өрісті құрайтын оқтауша электродтар түрінде орындалады. Осындай электродтар үшін аз уақыттарда разрядтауыш кернеудің едәуір өсуіне сипатты, ол разряд алдындағы уақытының барлық ауқымында қорғаныстық аралықтарды және оқшауламаны вольт-секундтық сипаттамаларын үйлестіруін әрдайым мүмкіндік береді.

Тұрақты доғаға ҚА тесіп өткен кезде импульстік токтың өтуі электр желісінің учаскесін немесе электр қондырғының апаттық сөнуімен ілесуі мүмкін. Электрмен жабдықтаудың сенімділігін көтеру үшін автоматты қайталап қосудың (АҚҚ) құрылғысымен жабдықталған желінің учаскелерінде ҚА орнату қажет.

35 кВ дейінгі қондырғыларда қорғаныстық аралықтарда қысқа ұзындық болады. Олардың кездейсоқ тұйықталуын болдырмау үшін (мысалы, торғайлармен) қорғаныстық аралықтың жерлендіруші іске қосуларында қосымша ұшқынды аралықтар пайда болады. 3-10 кВ қондырғылардағы қорғаныстық аралықтың электродтарын мүйіздер түрінде орындаған жөн, олар ауаның жылу ағындары мен электродинамикалық күштерінің әсерінен доға созылып, сөнуі мүмкін. Мүйіздер түріндегі электродтар арасындағы доғаның өздігінен сөнуі 300 амперден аспайтын доғадағы токта болады.

Оқтауша аралықтардың қарапайымдылығы және арзандығы, әсіресе кернеудің төменгі таптарындағы желілерде кең таралымы анықталады. Жоғары және өте жоғарғы кернеулердің электр беру жолдарында ішкі асқын кернеулерді шектеу бойынша арнайы шаралар қолданылады, сондықтан оқтауша аралықтар оларға үйлестіруші ретінде пайдаланылады, яғни найзағайлы асқын кернеулер кезінде вентильдік разрядтауыштар арқылы қосалқы станцияға ток пен кернеудің импульсінің келетін ең көп мәндерін шектеу үшін пайдаланылады.

8.2 Түтікше разрядтауыштар

Түтікше разрядтауыштың (ТР) қосылуының және құрылмасының принципиалдық сұлбасы 50 - суретте көрсетілген. Разрядтауыштың негізін газды генерациялайтын жадығаттан тұратын түтікше құрайды 1. Түтікшенің бір жағы ішкі оқтауша электроды бекітілген метал қақпақпен бітелген 2.

Түтікшенің ашық жағында сақина түріндегі басқа электрод орналасқан 3. Оқтауша және сақиналы электродтар арасындағы 1₁ аралықты, ішкі немесе доғасөндіруші аралық деп атаймыз. Түтікше фазаның сымынан сыртқы ұшқындық аралықпен 1₂ бөлінген, әйтпесе түтікшенің газды генерациялайтын жадығаты, жылыстаудың токтарының әсерінен әрқашан жіктелетін еді.

50-сурет. Түтікше разрядтауыштың құрылғысы.

Түтікше разрядтауыштың қорғаныстық әрекеті оның вольт-секундтық сипаттамасымен және жерлендірудің кедергісімен сипатталады. Найзағайлы асқын кернеудің импульсі ТР әсер еткен кезде аралықтың екеуі де тесіледі (сыртқы беті бойынша ұласу болуы мүмкін емес, өйткені осы бет бойынша разрядтаушы қашықтық ішкі аралықтың ұзындығынан көп есе үлкен) және кернеудің импульсінің шектеуі болады. Тесілген аралықтың разрядының арналары бойынша жұмыс істейтін жиіліктің ілесуші тогы өтеді. Айнымалы токтың доға арнасының жоғары температурасының әсерінен түтікшеде газдың қарқынды бөлінуі болады. Түтікшедегі қысым өседі. Газдар, түтікшенің ашық жағына бара отырып, бойлық үрлеме пайда болады. Қорытындысында нөлдік мәні арқылы бірінші рет ток өткен кезде доға сөнеді. Разрядтауыштың іске қосылуы қыздырылған газдың аластауымен және атауды білдіретін дыбыспен ілеседі.

ТР желіге орнатқан кезде токтарды разрядтауышпен өшірілетін ауқымына орнату нүктесінде, токтардың тұйықталуының сәйкестігін тексеру қажет. 110 кВ және одан жоғарғы желілерде ҚТ бірфазалық немесе үшфазалық мүмкін болатын ең үлкен тогы түтікше разрядтауышпен сөндірілетін токтардың жоғарғы шектерінен төмен, ал ең кіші орнатылған тұйықталу тогы төменгі шектен жоғары болуы керек. РТФ типті түтікше разрядтауыштарда фибробакелиттік түтігі РТВ немесе РТВУ типті разрядтауыштарда – винопластан жасалған түтігі болады. Механикалық беріктігін арттыру үшін фибрлы түтіктің үсті бакелит қағазбен оралады және ылғалды ұстайтын лакпен боялады. Винипласт ылғалды сіңірмейді және ашық ауада жұмыс істеген кезде өзінің оқшаулаушы қасиеттерін сақтайды. Соққылы жүктемелерге қатысы бойынша винипластың өте жоғарғы механикалық беріктігінің арқасында, РТВ типті разрядтауыштарда сөндірілетін токтарының өте биік жоғарғы шегі болады.

Түтікше разрядтауыштардың таңбасында сөндірілетін токтарының шектері мен номинал кернеулері көрсетілген. Мысалы, РТФ-110/0,8-5 таңбасы: 0,8-5 кА сөндірілетін токтардың шектерімен (әрекет ететін мәні) 110 кВ кернеуге фибробакелиттік түтікше разрядтауыш дегенді білдіреді.

Разрядтауыш көп рет жұмыс істеген кезде, доғасөндіруші түтіктің ішкі арнасы пайда болады. 20-25%түтікшені ішкі диаметрі өскен кезде түтікше разрядтауыш сөндірілетін ток бойынша зауыдтық таңбасына сәйкес болмай қалады және ауыстыруға немесе қайта таңбалауға тура келеді.

Газды аластаудың аумағының бар болуы және тік вольт-секундтық сипаттамасы қосалқы станцияның жабдықтарын қорғау үшін түтікше разрядтауыштарды пайдалануға мүмкіндік бермейді. Олардың негізгі қолдануы – бұл қосалқы станцияларға сызықтық қатынасын, 3-10 кв аз қуатты электр жабдықтарын және әртүрлі номинал кернеулерінің жолдарының қиылысу учаскелерін қорғау болып табылады.

8.3 Вентильдік разрядтауыштар

РВ разрядтауыштардың қосалқы станциясының электр жабдықтарының оқшауламасын қорғау үшін қолданылады, сондай-ақ солармен қатар кернеудің сызықтық емес шектеуіштері пайдаланылады. Осы аппараттардың қорғаныстық сипаттамаларымен сәйкес қосалқы станциялардың аппараттардың және трансформаторлардың оқшаулау деңгейлері орнатылады.

51-сурет. Вентильдік разрядтауыштың қосылу сұлбасы

Вентильдік разрядтауыштың негізгі элементтері көп еселі ұшқындық аралық және сонымен тізбектеліп қосылған сызықтық емес вольт-амперлік сипаттамасы бар резистор болып табылады (51 - сурет). Найзағайлы асқын кернеудің импульсі ВР әсер еткен кезде ұшқындық аралық (ҰА) тесіп өтеді де, разрядтауыш арқылы резистордың кедергісіне кернеудің түсуін жасайтын импульстік ток өтеді. Сызықтық емес вольт-амперлік сипаттаманың арқасында кернеудің бұл түсуі, импульстік ток өзгерген кезде аз ғана өзгереді (52 - сурет).

ВР негізгі сипаттамаларының бірі, анықталған импульстік тогы кезінде (ВР типіне байланысты 5-14 кА) резистордың кедергісіне кернеудің түсуін білдіретін U_қалғ қалған кернеу болып табылады. Оны үйлестіруші ток деп атаймыз.

52-сурет. Вентильдік разрядтауыштардың вольт-амперлік сипаттамалары: 1 және 2 резистордың әртүрлі сызықтық еместігі; 1 және 3 сөнудің газды токтары.

Қалған кернеулер және ВР ұшқындық аралығының тесер кернеуінің импульстік мәні бойынша оған жақын U_ар разрядтауыштардан немесе қорғалатын оқшауламаның тесер кернеуінен 20-25% төмен болуы керек (үйлестіруші аралық). Импульстік токтың ізімен ВР арқылы өндіруші жиіліктің ілесуші тогы өтеді. Сызықтық емес резистордың кедергісі жұмыстық кернеу кезінде күрт өседі, ілесуші ток шектеледі және нөлдік мәні арқылы ол өткен кезде ұшқындық аралықтағы доға сөнеді.

Ілесуші токтың сенімді үзілетін ВР өндірістік жиіліктің ең үлкен кернеуін U_сөн сөнудің кернеуі, ал сәйкес болатын ілесуші токты – І_сөн сөну тогы деп атаймыз.

Ілесуші токтың сөнуі жерге бірфазалық тұйықталуы арқылы іске асырылады, сондықтан сөнудің кернеуі ретінде бірфазалық тұйықталуы кезінде дұрыс фазалардағы кернеу қабылданады

U_сөн = К_т U_сөн,

мұнда К_т – бейтараптаманың жерлендіру тәсіліне байланысты

коэффициент;

U_ном – номинал сызықтық кернеу.

Бейтараптамамен жерлендірілген қондырғылар үшін К_т коэффициенті 0,8 тең, ал оқшауланған бейтараптамалы қондырғылар үшін 1,1 тең болады.

ВР ұшқындық аралығының доғасөндіруші әрекеті сөндіру коэффициентімен сипатталады

К_сөн = U_ар_~ / U_сөн,

мұнда U_ар_~ - 50 Гц жиіліктегі ұшқындық аралықтың тесер кернеуі, ал сызықтық емес резистордың қорғаныстық әрекеті – қорғау коэффициентімен (қорғаныстық қатынаспен)

К_сөн = U_ост / ().

Разрядтауыштың сызықтық емес резисторының негізін SіС электротехникалық карборундтың ұнтағы құрайды, карборундтың бетінде SіО₂ кремнийдің тотығынан 100 мкм қалыңдығымен ілгекті қабаты болады, оның кедергісі электр өрісінің кернеулігінен сызықты емес тәуелді болады. Өрістің аз кернеулігінде (резистордың аз кернеулігінде) қабаттың меншікті кедергісі 10⁴-10⁶ Ом·м құрайды және тәжірибелік барлық кернеу соған жатады, өйткені карборундтың өзінің меншікті кедергісі едәуір кіші – 10^-2 Ом·м шамалы болады. Өрістің кернеулігі өскен кезде тиекті қабаттың кедергісі күрт төмендейді және сызықтық емес резистордың кедергісінің мәні карборундтың өзімен анықтала бастайды. Жадығаттың қасиеті кернеуге байланысты өзінің кедергісін күрт өзгерту, өте жоғары кернеу кезінде өте үлкен токтарды жіберу және төмендетілген кернеуде аз токтарды өткізуді қамтамасыз етеді, оны “вентильдік” деп атаймыз. Осыдан аппараттың атауы “вентильдік разрядтауыш”.

ВР сызықтық емес резисторлары карборундтық ұнтақтан және байланыстыратын жадығаттан тұратын дискілер түрінде орындалады. Технологиясына байланысты дискілер вилиттен немесе терлиттен даярланады. Будасы ретінде сұйық айна пайдаланылады. Вилиттік дискілер салыстырмалы төмен температурада (300⁰С шамалы) жентектеледі. Тервиттік дискілер 1000⁰С жоғары температурада күйеді және тиекті қабаттың бөлігі кремний қышқылынан бұзылады. Осымен өткізу қабілеті өседі (вилит үшін 300 Ампердің орнына 1500 Амперге дейін), бірақ жадығаттың сызықтық еместігінің дәрежесі төмендейді. ВР ұшқындық аралығына асқын кернеулер кезінде сызықтық емес резистордың қосылуы және ілесуші ток өткен кезде оның сөндірілуі жатады.

Қарапайым бірінші реттік аралық (53 - сурет) меканиттік епелекпен бөлінген екі латун электродтарынан құралады. Электродтар арасындағы электр өрісі біртектіге жақын. Меканит пен электродтардың беті арасындағы ауалық қабатшада, ауаның және меканиттің диэлектрлік өтімділігі айырым күшіне иондану пайда болады, электрод арасындағы кеңістік бастапқы электрондармен қамдалады. Аралықтың тесілуі бірге жақын импульстің коэффициентінде болады.

53-сурет. Жылжымайтын доғасы бар (қиық) бірінші реттік ұшқындық аралық: 1 – латун электродтары; 2 – миканит епелегі; 3 – ұшқындық аралық

Көп реттік ИА ілесуші токтың сөнуі суық электродтары бар аралықта қысқа доғаның жануының тұрақсыздығына негізделген. Доға сөнгеннен кейін электр берігі салыстырмалы аздап қалпына келеді.

54 - суретте доғаның магниттік сөнуімен бірінші реттік ұшқындық аралық бейнеленген. Аралық, шоғырланып орналасқан екі мыс электродтар арасында өзінен сақиналы саңылауды білдіреді. Саңылау әрдайым магниттермен құралатын магниттік өріспен өтеді. Егер аралықтар үшін қозғалмайтын доғамен сөнудің тогы 80-100 А аспаса, онда айналмалы доғасы бар аралық үшін бұл мән ретімен өседі. Бірақ жартылай кезеңде өтетін ұқсас токтар, вилиттік дискілердің өткізу қабілетін арттырады. Осы себептен РВМГ типті разрядтауыштардан ілесуші тогы 300 А шектеледі.

54-сурет. Айналмалы доғасы бар ұшқындық аралықтың құрылмасы:

1 – ішкі электрод; 2 – сыртқы электрод; 3 – оқшауламалы төсеулер; 4 – тұрақты магниттер; 5 – пластмассалы сақина.

Импульстің тік шебтерінде таратудың бірқалыпсыздығы импульстің бірден төмен коэффициентіне әкеледі. Импульстің бірге жақын коэффициентін сақтап қалу үшін, аралықтар арасында кернеуді таратуды түзетуіне мүмкіндік туғызатын, экрандалған сақиналармен 100 кВ және жоғары кернеуге разрядтауыштар қамдалады.

Электрлік сипаттамалары бойынша разрядтауыштар төрт топқа бөлінеді.

Бірінші топқа РВД (токты шектейтін) және РВРД (созылмалы доғасымен) сериялы разрядтауыштар жатады. Осы серияның разрядтауыштары токты шектейтін ұшқындық аралықпен және тервиттік дискілерден жинақталады. Осы разрядтауыштардың қорғаныстық қатынасы, РВМ сериялы разрядтауыштан едәуір төмен. Айналмалы машиналарды қорғау үшін арналған 3-10 кВ разрядтауыштарда 3 кА ток кезіндегі қалған кернеулері болады және импульстік тесер кернеуі машинаның оқшауламасының сынақ кернеулерінен жоғары емес. Тервиттің жоғарғы өткізу қабілеттілігі, ішкі асқын кернеулерді шектеу үшін осы разрядтауыштарды пайдалануға мүмкіндік береді.

3-35 кВ кернеуге магниттік-вентильдік разрядтауыштарды РВМ сериясы (магниттік) ал 110-500 кВ кернеуге – РВМГ (магниттік найзағайлы) сериясы құрайды. Олар екінші топқа жатады. Осы сериялардың разрядтауыштарында магниттік сөнуімен ұшқындық аралықтар және 150 мм диаметрімен велиттік дискілер пайдаланылады, ол өткізу қабілетін арттырады.

Кең таралған РВС (станциялық) сериялы разрядтауыштар үшінші топқа жатады. Олар 15-220 кВ кернеуі бар электр жабдықтарын қорғау үшін

қолданылады. Стандарттық элемент, мысалы 35 кВ (РВС-35), 32 бірінші реттік ұшқындық аралығын (53 - сурет) және 100 мм диаметрімен және 60 мм биіктігімен он бір вилиттік дискілерді құрайды. Дискілер арасындағы түйіспе олардың бетінің металдануынан іске асырылады. Ұшқындық аралық пен вилиттік дискілердің жинағы бітелген фарфор қапқа салынады. Бітеуі, вилитті ылғалдың әсерінен сақтау үшін және ұшқындық аралықты разрядтаушы сипаттамаларының тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қажет.

Төртінші топқа 3-10 кВ кернеуге РВП (қосалқы станциялық) және РВО (селолық желілерді қорғау үшін жеңілдетілген) сериялы разрядтауыштар жатады. Осы разрядтауыштардың сызықтық емес резисторы, вилиттік дискілерден, элементтерден алынатын ұшқындық аралықтан жинақталады.

РВМК сериялы қиыстырылған вентильдік разрядтауыштар (55 - сурет), 330-750 кВ жүйелерде найзағайлы және ішкі асқын кернеулерді шектеу үшін арналған. Қиыстырылғын разрядтауыштардың сызықтық емес резисторлары, вилитке қарағанда нашар, a=0,154-0,25 болатын тервиттен дайындалады.

55 - сурет. Қиыстырылған разрядтауыштың сұлбасы

Бұл разрядтауыштарды құраған кезде қиыншылықтарды тудырады. Егер тервиттік резистор содан 1,5 кА кем токтар өтетін ішкі асқын кернеулерден қорғауды қамтамасыз етсе, онда 10 кА және одан жоғары сызықтық емес коэффициентті токқа жететін найзағайлы асқын кернеулерден оқшаулауды қорғауды қамтамасыз ете алмайды.

Бұл жағдай 55 - суретте келтірілген разрядтауыштың құрама сұлбасына келтірді. НП2 тервиттік резистордың бөлігі (40% шамалы) ИП2 қосымша ұшқындық аралықпен тұйықталған, ол ішкі асқын кернеулер кезінде тесілмейді және разрядтауыштағы кернеу 56-суреттегі 1 сипаттамаға сәйкес келеді. 1,5 кА асатын ток разрядтауыш арқылы өткенде ИП2 кернеу оның тесер кернеуінен көбейеді және резисторлардың бөлігі қысқа тұйықталады. Осымен разрядтауыштағы кернеу 2 сипаттамаға келеді және жіберілетін шектерде қалады.

56 – сурет. Құрама разрядтауыштың вольт-амперлік сипаттамасы

8.4 Асқын кернеулердің сызықтық емес шектеуіштері

Вентильдік разрядтауыштардың негізгі кемшілігі, карборунд негізіндегі резисторларда салыстырмалы жоғары сызықтық еместігінің болуына байланысты. ВР қорғаныстық қатынасының төмендеуі, ұшқындық аралықтың едәуір күрделенілуінің бағасына жетеді. Ол бірінші топты разрядтауыштарда сөну кернеуінің бір бөлігін өзіне қабылдайды.

Цинк қышқылының негізінен құралған кейінгі резисторларда, карборунд негізінде құралған резисторлардан, едәуір үлкен сызықтық еместігі болады. Бұл қорғаныстық аппараттың асқын кернеулерді сызықтық емес шектеуіші (АКСШ) деген жаңа түрін құруға мүмкіндік берді.

АКСШ қасиеттері: асқын кернеулерді терең шектеу мүмкіндігі, соның ішінде фазалар арасында; оларды тіректік оқшаулаушы бағандар ретінде пайдалануға болатын кіші габариттер, оның үлкен өткізу қабілеті болады.

Жалғанатын асқын кернеулерді шектеу деңгейі АКСШ арқылы (1,65-1,8) U_ф құрайды. Найзағайлы асқын кернеулерді шектеу деңгейі 110 кВ желілерінде (2,2-2,4) U_ф құрайды және 150 кВ электр берілісінің жолдары үшін 2U_ф дейін төмендейді.

Шектеуіштер 8мм биіктікпен және 28 мм диаметрлі дискілермен қатарлас жалғанған бағандар түрінде жинақталады. Дискілердің шеттері металданған және дискілер арасындағы түйіспені қамтамасыз етеді. Өткізу қабілеттілігіне сәйкес АКСШ резисторлардың қатарлас бағандарының саны, 110 кВ асқын кернеулердің 4 шектеуіштерінен 750 кВ шектеуіштерге 30 дейін ығыстырылады.

Жалғанатын асқын кернеулерді шектеу аумағында АКСШ резисторларының сызықтық емес коэффициенті 0,03-0,05 мәні болады. Найзағайлы асқын кернеулерді шектегенде, АКСШ арқылы өтетін токтар бірнеше килоамперге жетеді, сызықтық еместіктің коэффициенті 0,07-0,01 дейін өседі. Осындай жоғарғы сызықтық еместік жұмыстық кернеу кезінде немесе қатарлас бағанның біреуіне миллиампердің бөлшекті тогы сызықтық емес резисторы арқылы өтуін зерттейді. Бұл ұшқындық аралықты жоюға және желіге тікелей АКСШ резисторын қосуға мүмкіндік береді.

Әдебиеттер тізімі

1. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.В., Пинталь Ю.С. Жоғары кернеуді орнатудың оқшауламасы. – М.: Энергоатомиздат, 1987.-386 б.

2. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С Жоғары кернеулердің техникасы. Электрлік жүйелердегі асқын кернеулер және оқшаулама. –М.: Энергоатомиздат, 1986. –464 б.

3. Жоғары кернеулердің техникасы. Пайдаланудың теориялық және тәжірибелік негіздері: Нем.тіл. аудрма / Ред. В.П.Ларионова. –М.: Энергоатомиздат, 1989. –555 б.

4. Борисов В.Н., Халифов Ф.Х. Электр станцияларын және қосалқы станцияларын электрмен жабдықтауды оқшаулау. –М.: Издательство МЭИ, 1992. –243б.

5. Станциялар мен қосалқы станциялардың электрлік бөлігі/Ред. А.А.Васильева/. –М.: Энергия, 1980. –608б.

Мазмұны

Кіріспе........................................................................................................................	3
1 Газдағы электрлік разрядтары. Оқшауланатын газдарға талаптар..................	4
1.1 Газ разрядының вольт – амперлік сипаттамасы .............................................	4
1.2 Газдардың ионизациялану процестері.............................................…………	5
1.3 Ионизация түрлері............................................................................... ………..	6
1.4 Ионизация коэффциенттері..................................................................... …….	7
1.5 Электрондар лавинасы .........................................................…………..	9
1.6 Өздік разрядтың пайда болу шарттары ...............................................…........	9
1.7 Бір текті өрістегі разряд. Пашен заңы..................................................….......	10
1.8 Разрядтың стримерлік теориясы.......................................................................	10
1.9 Тым біртекті емес өрістердегі разрядтар. Электродтар полярлықтарының әсері...................... ......................................................…… …	12
1.10 Кернеудің қысқа уақытты әсеріндегі разрядтар......................…........... ......	12
1.11 Аралықтардың вольт секундтық сипаттамалары..................…....................	13
1.12 Газдардың электрлік төзімділігін арттыру әдістері................…..................	14
1.13 Тәжілік разряд .................................................................…………………….	15
1.14 Тұрақты кернеу кезіндегі сымдардағы тәжі..................................................	16
1.15 Айнымалы кернеу кезіндегі сымдардағы тәжі.................................….........	16
1.16 Тәжі шығындарын төмендету жолдары.............................................…........	17
1.17 Беттік разряд...............................................................................……………..	18
2 Жоғары кернеулі қондырғылардың оқшауламасы............................................	21
2.1 Оқшаулатқыштардың сипаттамалары және оларды сынау............…............	21
2.1.1 Ылғал разрядты кернеу..................................................................... ……….	22
2.1.2 Оқшаулатқыштардың тесіп өту кернеуі және оларды сынау.....................	23
2.2 Сызықты және аспалы оқшаулағыштардың құрылымы....................... .........	23
2.3 Тіркестік және өткерме оқшаулатқыштардың құрылымы.................. ..........	25
2.4 Жоғары кернеулі күштік кабельдің оқшауламасы............................…..........	28
2.5 Жоғары вольтты конденсатордың оқшауламасы...........................…….........	33
2.6 Жоғары вольтты күштік трансформаторының оқшауламасы............ ……...	35
2.7 Жоғары кернеулі электр машиналарын оқшаулау...........................………...	36
2.8 Герметизацияланған тарату құрылғыларының оқшауламасы.......................	36
3 Жоғарывольттік зертханаларды жабдықтау........................................…….......	38
3.1 Сынақ трансформаторлар (жоғарывольттік)………… ……………………..	38
3.1.1 Сынақ трансформаторлардың кернеулерін реттеу.........................………	41
3.2 Жоғары кернеудің тұрақты тогының каскадты генераторы.......…………...	41
3.3 Электростатикалық генератор...........................................................…………	43
3.4 Импульстік кернеулердің генераторы (ИКГ)..............................……………	44
4 Жоғары кернеу кезіндегі өлшеулер...................................................…………..	47
4.1 Шарлы разрядтауыштар................................................................…………….	47
4.2 Электростатикалық вольтметрлер.....................................................………...	49
4.3 Роторлы вольтметрлер.....................................................................…………..	50
4.4 Электрондық осциллографтар...........................................................…………	51
4.5 Кернеу бөлгіштері............................................................................………….	51
5 Найзағайлы асқын кернеулер және электр қондырғылардың электрлік жабдықтарын қорғау.......................................................................……………….	53
5.1 Найзағайлы асқын кернеулердің көзі ретіндегі жай..................……….........	53
5.2 Жайдың электрлік сипаттамалары..................................................……..........	54
5.3 Жайтартқыштар, жайтартқыштардың әрекеттесу қағидасы..........................	57
5.4 Жайтартқыштардың қорғайтын аумағы...........................................…….......	58
6 Жоғары кернеулі электр қондырғылардағы жерлендіру...................................	60
7 Ішкі асқын кернеулердің жалпы сипаттамасы..................................................	62
8 Асқын кернеулерден қорғайтын құрылғылар мен аппараттар.........................	63
8.1Қорғаныстық аралықтар.....................................................................................	64
8.2 Түтікше разрядтауыштар......................................................................……….	64
8.3 Вентильдік разрядтауыштар...........................................................…………..	66
8.4 Асқын кернеулердің сызықтық емес шектеуіштері..........................…..........	71
Әдебиеттер тізімі.........................................................................................….........	73