Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης
Η εκτεταμένη χρήση του ηλεκτρισμού και η συνεχής ανάπτυξη των μεγεθών μεταφοράς και διανομής της ενέργειας μέσω της υψηλής τάσης αναγκάζει τον επιστημονικό κόσμο να επενδύσει στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων δηλαδή των κρουστικών τάσεων κεραυνών, των εσωτερικών υπερτάσεων...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9379 |
| id |
nemertes-10889-9379 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μονωτήρες Τάση υπερπήδησης Insulators Flashover voltage 621.319 37 |
| spellingShingle |
Μονωτήρες Τάση υπερπήδησης Insulators Flashover voltage 621.319 37 Λυρίτης, Κωνσταντίνος Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| description |
Η εκτεταμένη χρήση του ηλεκτρισμού και η συνεχής ανάπτυξη των μεγεθών μεταφοράς και διανομής της ενέργειας μέσω της υψηλής τάσης αναγκάζει τον επιστημονικό κόσμο να επενδύσει στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων δηλαδή των κρουστικών τάσεων κεραυνών, των εσωτερικών υπερτάσεων όπως των κρουστικών τάσεων χειρισμών καθώς και της συμπεριφοράς του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Είναι αναγκαία επίσης η κατανόηση της αλληλεπίδρασης των πιο πάνω για σκοπούς βελτίωσης της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων.
Οι μονωτήρες Υ.Τ. αποτελούν βασικά δομικά στοιχεία ενός Συστήματος Μεταφοράς και Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας. Πρόκειται για εξοπλισμό σχετικά χαμηλού κόστους, που όμως επηρεάζει σημαντικά την αξιοπιστία του συστήματος. Αξίζει να σημειωθεί ότι μία ενδεχόμενη αστοχία σε ένα και μόνο μονωτήρα αρκεί για να θέσει εκτός λειτουργίας μια γραμμή μεταφοράς. Κατά συνέπεια η αξιόπιστη συμπεριφορά των μονωτήρων αποτελεί βασική προϋπόθεση για τη λειτουργία των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας.
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση του κατά πόσον οι χρονικοί παράμετροι καθώς και η πολικότητα των κρουστικών τάσεων, μπορούν να επιδράσουν στην τάση υπερπήδησης των μονωτήρων υψηλής τάσης και γενικότερα στην συμπεριφορά τους κατά τη διάσπαση . Αναζητείται λοιπόν η τάση υπερπήδησης του μονωτήρα τόσο ποσοτικά (μεταβολή στο μέγεθος) όσο και ποιοτικά (μεταβολή των στατιστικών χαρακτηριστικών).
Τόσο θετικοί όσο και αρνητικοί κρουστικοί παλμοί εφαρμόστηκαν σε ένα μονωτήρα υψηλής τάσης για διαφορετικούς χρόνους μετώπου και ουράς. Οι πειραματικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε δύο διαφορετικές διατάξεις προς εξέταση. Η πρώτη απαρτιζόταν αποκλειστικά και μόνο από το μονωτήρα ο οποίος κρεμόταν από μια ξύλινη εγκατάσταση εντός του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων. Οι διασπάσεις γίνονταν πάνω στο μονωτήρα είτε για θετική είτε για αρνητική κρουστική τάση κατά μήκος του μήκους ερπυσμού. Eν συνεχεία, για ρεαλιστικότερη αναπαράσταση της γεωμετρίας μιας γραμμής μεταφοράς, τοποθετήθηκε αγωγός διαμέτρου 18mm και μήκους 2.065m (ACSR) κάθετα στον πείρο του μονωτήρα. Στην τελευταία διάταξη παρατηρήθηκε ότι η υπερπήδηση συμβαίνει είτε από το μονωτήρα στον αγωγό, είτε ακολουθεί την επιφάνεια του μονωτήρα. Παρατηρήθηκε επίσης ότι η κριτική τάση υπερπήδησης (τάση V50) θα διαφέρει μεταξύ των θετικών και αρνητικών παλμών που εφαρμόζονται. Για τον ακριβή υπολογισμό της τάσης V50 χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας και για την αξιοπιστία των δεδομένων έγινε έλεγχος ετερογένειας.
Στο παρόν δοκίμιο, αρχικά παρατίθεται μία θεωρητική ανάλυση των μονωτήρων υψηλής τάσης, βασιζόμενη σε ελληνική και ξένη βιβλιογραφία. Έπειτα γίνεται μία ανασκόπηση που αφορά τα κυκλώματα παραγωγής κρουστικών τάσεων στο εργαστήριο. Για τη διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε η γεννήτρια κρουστικών τάσεων, η οποία αποτελεί κομμάτι του εξοπλισμού του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων του Πανεπιστημίου Πατρών. Με αυτήν την γεννήτρια παρήχθησαν κρουστικές τάσεις τάξης μεγέθους 100kV-200kV. Μέσω κατάλληλου κρουστικού βολτομέτρου και αμπερομέτρου μετρήθηκαν οι τιμές των τάσεων και ρευμάτων. Παράλληλα, με ψηφιακό παλμογράφο πραγματοποιήθηκε η αποτύπωση των κυματομορφών τους.
Το αποτέλεσμα αυτής της εργασίας ήταν η διαπίστωση ότι το μέτωπο και η πολικότητα της κρουστικής τάσης παίζουν μεγάλο ρόλο στον καθορισμό της τάσης υπερπήδησης. Επίσης παρατηρείται, ότι στη δεύτερη διάταξη η πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης επηρεάζει την πορεία της υπερπήδησης κάτι το οποίο δεν παρατηρείται ωστόσο στην πρώτη. Επομένως, διαφαίνεται ότι η γεωμετρία της συνολικής διάταξης, επιδρά σημαντικά στη συμπεριφορά του μονωτήρα κατά τη διάσπαση και ότι περαιτέρω δοκιμές θα πρέπει να πραγματοποιηθούν προς αυτήν την κατεύθυνση. |
| author2 |
Πυργιώτη, Ελευθερία |
| author_facet |
Πυργιώτη, Ελευθερία Λυρίτης, Κωνσταντίνος |
| format |
Thesis |
| author |
Λυρίτης, Κωνσταντίνος |
| author_sort |
Λυρίτης, Κωνσταντίνος |
| title |
Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| title_short |
Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| title_full |
Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| title_fullStr |
Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| title_full_unstemmed |
Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| title_sort |
διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9379 |
| work_keys_str_mv |
AT lyritēskōnstantinos diēlektrikesdokimessemonōtēresypsēlēstasēs AT lyritēskōnstantinos dielectrictestsonhighvoltageinsulators |
| _version_ |
1771297285370544128 |
| spelling |
nemertes-10889-93792022-09-05T20:24:54Z Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτήρες υψηλής τάσης Dielectric tests on high voltage insulators Λυρίτης, Κωνσταντίνος Πυργιώτη, Ελευθερία Πυργιώτη, Ελευθερία Σβάρνας, Παναγιώτης Lyritis, Konstantinos Μονωτήρες Τάση υπερπήδησης Insulators Flashover voltage 621.319 37 Η εκτεταμένη χρήση του ηλεκτρισμού και η συνεχής ανάπτυξη των μεγεθών μεταφοράς και διανομής της ενέργειας μέσω της υψηλής τάσης αναγκάζει τον επιστημονικό κόσμο να επενδύσει στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων δηλαδή των κρουστικών τάσεων κεραυνών, των εσωτερικών υπερτάσεων όπως των κρουστικών τάσεων χειρισμών καθώς και της συμπεριφοράς του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Είναι αναγκαία επίσης η κατανόηση της αλληλεπίδρασης των πιο πάνω για σκοπούς βελτίωσης της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Οι μονωτήρες Υ.Τ. αποτελούν βασικά δομικά στοιχεία ενός Συστήματος Μεταφοράς και Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας. Πρόκειται για εξοπλισμό σχετικά χαμηλού κόστους, που όμως επηρεάζει σημαντικά την αξιοπιστία του συστήματος. Αξίζει να σημειωθεί ότι μία ενδεχόμενη αστοχία σε ένα και μόνο μονωτήρα αρκεί για να θέσει εκτός λειτουργίας μια γραμμή μεταφοράς. Κατά συνέπεια η αξιόπιστη συμπεριφορά των μονωτήρων αποτελεί βασική προϋπόθεση για τη λειτουργία των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση του κατά πόσον οι χρονικοί παράμετροι καθώς και η πολικότητα των κρουστικών τάσεων, μπορούν να επιδράσουν στην τάση υπερπήδησης των μονωτήρων υψηλής τάσης και γενικότερα στην συμπεριφορά τους κατά τη διάσπαση . Αναζητείται λοιπόν η τάση υπερπήδησης του μονωτήρα τόσο ποσοτικά (μεταβολή στο μέγεθος) όσο και ποιοτικά (μεταβολή των στατιστικών χαρακτηριστικών). Τόσο θετικοί όσο και αρνητικοί κρουστικοί παλμοί εφαρμόστηκαν σε ένα μονωτήρα υψηλής τάσης για διαφορετικούς χρόνους μετώπου και ουράς. Οι πειραματικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε δύο διαφορετικές διατάξεις προς εξέταση. Η πρώτη απαρτιζόταν αποκλειστικά και μόνο από το μονωτήρα ο οποίος κρεμόταν από μια ξύλινη εγκατάσταση εντός του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων. Οι διασπάσεις γίνονταν πάνω στο μονωτήρα είτε για θετική είτε για αρνητική κρουστική τάση κατά μήκος του μήκους ερπυσμού. Eν συνεχεία, για ρεαλιστικότερη αναπαράσταση της γεωμετρίας μιας γραμμής μεταφοράς, τοποθετήθηκε αγωγός διαμέτρου 18mm και μήκους 2.065m (ACSR) κάθετα στον πείρο του μονωτήρα. Στην τελευταία διάταξη παρατηρήθηκε ότι η υπερπήδηση συμβαίνει είτε από το μονωτήρα στον αγωγό, είτε ακολουθεί την επιφάνεια του μονωτήρα. Παρατηρήθηκε επίσης ότι η κριτική τάση υπερπήδησης (τάση V50) θα διαφέρει μεταξύ των θετικών και αρνητικών παλμών που εφαρμόζονται. Για τον ακριβή υπολογισμό της τάσης V50 χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας και για την αξιοπιστία των δεδομένων έγινε έλεγχος ετερογένειας. Στο παρόν δοκίμιο, αρχικά παρατίθεται μία θεωρητική ανάλυση των μονωτήρων υψηλής τάσης, βασιζόμενη σε ελληνική και ξένη βιβλιογραφία. Έπειτα γίνεται μία ανασκόπηση που αφορά τα κυκλώματα παραγωγής κρουστικών τάσεων στο εργαστήριο. Για τη διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε η γεννήτρια κρουστικών τάσεων, η οποία αποτελεί κομμάτι του εξοπλισμού του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων του Πανεπιστημίου Πατρών. Με αυτήν την γεννήτρια παρήχθησαν κρουστικές τάσεις τάξης μεγέθους 100kV-200kV. Μέσω κατάλληλου κρουστικού βολτομέτρου και αμπερομέτρου μετρήθηκαν οι τιμές των τάσεων και ρευμάτων. Παράλληλα, με ψηφιακό παλμογράφο πραγματοποιήθηκε η αποτύπωση των κυματομορφών τους. Το αποτέλεσμα αυτής της εργασίας ήταν η διαπίστωση ότι το μέτωπο και η πολικότητα της κρουστικής τάσης παίζουν μεγάλο ρόλο στον καθορισμό της τάσης υπερπήδησης. Επίσης παρατηρείται, ότι στη δεύτερη διάταξη η πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης επηρεάζει την πορεία της υπερπήδησης κάτι το οποίο δεν παρατηρείται ωστόσο στην πρώτη. Επομένως, διαφαίνεται ότι η γεωμετρία της συνολικής διάταξης, επιδρά σημαντικά στη συμπεριφορά του μονωτήρα κατά τη διάσπαση και ότι περαιτέρω δοκιμές θα πρέπει να πραγματοποιηθούν προς αυτήν την κατεύθυνση. The extended use of electricity and the continuous growth of High Voltage transmission and distribution equipment, forces the scientific world to invest in understanding the atmospheric overvoltages such as lightning impulse voltages and the internal overvoltages such as switching voltages as well as the behavior of High Voltage equipment. It is therefore necessary to fully understand the interaction of the above mentioned aiming for safety and liability of High Voltage equipment. High Voltage Insulators constitute basic structural elements of power transmission and distribution lines. It is a low cost equipment that significantly affects the liability of the power system. It can be noted that a possible collapse of an Insulator is enough to turn down a power line. Therefore, the liable behavior of insulators is a basic requirement of electrical power systems. The purpose of the present thesis is to examine the effects of time parameters as well as the polarity of impulses in the breakdown voltage of insulators and their behavior during breakdown in general. We seek to find the breakdown voltage of the insulator regarding quantitatively (change in magnitude) as well as qualitatively (change in statistic characteristics). Both positive and negative impulses were applied to a high voltage insulator in different timings of wave-fronts and wave-tails. Experimental measurements were conducted in two different setups. The first one consisted solemnly of the insulator, which was suspended from a wooden installation inside the High Voltage laboratory. Flashover occurred across the creepage length of the insulator either for positive or negative impulses. Moreover, for a more realistic representation of a power line geometry, an 18mm diameter and 2.065m length ACSR conductor was attached perpendicular to the pin. During the last setup it was observed that the flashover occurred either from the insulator to the conductor or it followed the insulator’s surface. Furthermore, it was observed that the critical flashover voltage (V50) differed between the two polarities which were applied. For the exact calculation of the V50 voltage the method of maximum likelihood was used and for the data credibility a heterogeneity test was conducted. In the current diploma thesis a theoretical analysis of high voltage insulators is presented based on both Greek and English bibliography. Afterwards, a review follows that deals with high voltage generation impulses that take place in laboratories. For the conduction of the experiment, a Marx generator part of the equipment of Patra’s University High Voltage laboratory, was used. This generator produced voltage impulses at the order of magnitude of 100kV-200kV. With the use of proper voltage and current monitors, measurements of voltage and current magnitudes were made. At the same time a digital oscilloscope was used to record voltage and current waveforms. Concluding this thesis work, it was verified that the wave-front and polarity of the impulse voltage play a major role regarding the determination of the breakdown voltage. It is also observed, that at the second setup the polarity of the applied voltage affects the flashover path, something that it not occur at the first one. Therefore, it appears that the geometry of the setup, has a significant effect in the behavior of the insulator during the breakdown and additional tests should be conducted towards this direction. 2016-06-09T14:22:58Z 2016-06-09T14:22:58Z 2016-04-13 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9379 gr 0 application/pdf |
