165
где
Т
кр
– температура канала разряда;
Р
0
– давление до
разрядного процесса;
Т
0
= температура окружающей среды.
Температура канала разряда (
Т
кр
) определяется из
энергии, вводимой в канал (
W
), которая идет на нагревание
газа [5]:
0
5
2
кр
W
T
T
k N
=
+
(6)
где
k
– постоянная Больцмана (1,38*10
-23
Дж/К);
N
–
плотность газа (при нормальных атмосферных условиях
1,2 кг/м
3
).
Так как электрический разряд представляет собой
разряд емкости на активное сопротивление, то величина
энергии, вводимой в канал разряда, будет обусловлева
величиной энергии, запасенной в конденсаторе:
2
2
C U
W
=
(7)
где
С
– емкость конденсатора;
U
– напряжение на
обкладках конденсатора.
На практике определить с достаточной точностью
величину зарядной емкости не представляется возможным
в
силу
особенностей
геометрических
размеров
повреждений, газовых включений и загрязнения
поверхности, а также изменения внешних условий. Однако
имеется возможность определить диапазон зарядных
емкостей. При этом, при пробое изолятора, максимальная
емкость будет соответствовать емкости опорного
изолятора, которая составляет около 8 нФ для изолятора
типа ОФР-20-500 УХЛ2, соответственно, при разрядных
процессах, относящихся к частичным и поверхностным,
величина разрядной емкости будет меньше. Пробивное
напряжение также будет изменяться в сторону меньших
значений от рабочего, которое для данного типа изолятора
составляет 20 кВ. Производя рассчеты по формулам (5-7),
сведем результаты в таблицу 2.
На основании экспериментальных данных были
определены параметры акустического импульса для
частичных разрядов (табл. 2). Схема лабораторной
установки преведена на рисунке 4.
Рис. 4
–
Схема испытательной установки. R1 и R2 –
резистивный делитель напряжения, R3 – токовый шунт.
В ходе опытов к опорному изолятору типа ОФР-
20-500
УХЛ2
прикладывались
напряжения
соответсвующие 0,5 и 0,75 номинального. Величина
емкости не измерялась в связи с отсутствием возможности
измерить частичную емкость. При этом, на полученных
осциллограммах акустического импульса (рис. 5),
отчетливо присутствуют выраженные пики в диапазоне
110 – 125 кГц с УЗД 10 и 20 Дб соответственно.
Таблица II.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
C,
Ф
U,
кВ
W,
Дж
T
кр
, К
P
зв
,
Па
УЗД,
Дб
8*10
-9
20
1,5
1112
283
143
Рис. 5
–
Осциллограммы акустических импульсов
IV.
З
АКЛЮЧЕНИЕ
На основании проведенных исследований установлено,
что давление на фронте ударной волны, вызванной
электрическим
разрядом
в
опорном
изоляторе
токопровода, зависит от температуры канала разряда.
Уровень звукового давления может составлять от 10 Дб,
при частичных разрядах, до 143 при пробое опорного
изолятора. При этом выраженные пики находятся в
пределах 110 – 125 кГц.
В связи с этим представляется целесообразным
определение характеристик распространения акустической
волны по экрану токопровода.
Список литературы
[1] Ивановский Д.А., Нагай В.И. Мероприятия по предотвращению
отказов опорной изоляции экранированных генераторных
токопроводов. Электроэнергия. Передача и распределение. 2019. №
3 (54). С. 104-110.
[2] Пирожник А.А. Анализ электроакустического метода и разработка
аппаратуры для выявления повреждений и силовых кабельных
линиях электрических сетей энергосистем: диссертация кандидата
технических наук: 05.14.02 / Новочерк. политехн. ин-т им. Серго
Орджоникидзе. - Новочеркасск, 1988. - 197 с.: ил.
[3] Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль. Справочник в
7 томах / Москва, 2004. Том 3 Ультразвуковой контроль.
[4] Больших А.С., Васильева Р.В., Гречинский Д.А. и др. Приборы и
системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник. В 2-х
книгах. Книга 2 / Под редакцией В. В. Клюева. Москва, 1978.
[5] Электрофизические основы техники высоких напряжений: Учеб. для
вузов / И.М. Бортник, И.П. Верещагин, Ю.Н. Вершинин и др.: Под
ред. И.П. Верещагина, В.П. Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1993.
– 543 с.: ил.
