Hochspannungstechnik - Praxis und Theorie

Высоковольтный мини трансформатор, теория и практика #Электрошокер (March 2019).

Anonim

Stromnetz

In diesem Buch wird der Begriff Hochspannung als Oberbegriff verwendet, um alle Spannungen über 1000 Volt zu berücksichtigen, obwohl die Betonung auf den typischen Spannungspegeln der verwendeten Stromsysteme liegt. In vielen Anwendungen, die nicht mit dem Stromnetz verbunden sind, sind jedoch hohe Spannungen vorhanden.

Hochspannungstechnik - Praxis und Theorie (Foto: Trennschalter; Kredit: ABB)

Typische Beispiele sind Automobilzündsysteme, Kathodenstrahlröhren, wie sie in Oszilloskopen und Fernsehgeräten zu finden sind. Eine schematische Darstellung eines typischen Energiesystems ist in Abb. 1.1 gezeigt.

Eine wichtige Beziehung in Verbindung mit der Kraftübertragung ist die folgende:

S = √3 VI (Abbildung 1.1)

mit S als Scheinleistung in kVA, V als Außenleiterspannung in kV und I als Netzstrom in A. (/ info_box)

Diese Gleichung zeigt deutlich, dass zur Übertragung einer festen Menge von kVA über eine Übertragungsleitung eine höhere Spannung vorzuziehen ist, da sie zu niedrigeren Strömen führt. Die niedrigeren Ströme sind wünschenswert, da die Verluste und Spannungsabfälle aufgrund des Leiterwiderstandes geringer sind.

Dies erlaubt die Verwendung von dünneren Leitern.

Abbildung 1.1 - Schematische Darstellung eines Stromnetzes

Die Verwendung höherer Spannungen bringt eine Reihe neuer Aspekte mit sich, die berücksichtigt werden müssen, um Stromlecks oder Überschläge aufgrund unzureichender Isolierung zu vermeiden . Im Allgemeinen sind alle Metalle aufgrund ihrer höheren Leitfähigkeiten Leiter von Elektrizität, wobei Kupfer und Aluminium die kosteneffektive Wahl sind.

Nichtmetalle sind im Allgemeinen Nichtleiter von Elektrizität, dh Isoliermaterialien . Dazu gehören Gase in ihrem nicht ionisierten Zustand - Luft mit Atmosphärendruck ist die am häufigsten verwendete Substanz dieses Typs. Reines, deionisiertes Wasser ist auch ein isolierendes Material, aber winzige Mengen gelöster anorganischer Salze machen es zu einem Leiter, obwohl die Salzkristalle Isolatoren sind, wenn sie entwässert werden.

Organisches Material, wie Holz, ist auch ein guter Isolator, wenn es trocken ist, wird aber leitend, wenn es feucht ist. Die Eigenschaften einer Reihe von Substanzen sind in Tabelle 1.1 angegeben .

Aus dieser Tabelle ist Luft mit Atmosphärendruck eine offensichtliche Wahl als ein Isoliermaterial. Dies führte zu einer weitverbreiteten Verwendung von Hochspannungsfreileitungen und Außenstationen. Es ist jedoch immer noch notwendig, die Hochspannungsleiter mechanisch zu tragen. Zu diesem Zweck haben Porzellan und Glas als Stütz- oder Suspensionsisolatoren gute Dienste geleistet.

Diese Isolatoren erscheinen dann parallel zu der Luftisolierung, die den blanken Leiter umgibt. Die Grenzfläche zwischen Porzellan oder Glas und Luft erweist sich als gefährdeter Bereich .

Tabelle 1.1 - Eigenschaften von Leitern und Isoliermaterialien

Tabelle 1.1 - Eigenschaften von Leitern und Isoliermaterialien

In gasisolierten Systemen mit Metallummantelung (GIS) wird Schwefelhexafluoridgas ( SF6 ) als Hauptisolationsmedium verwendet. Zusätzlich werden feste Materialien wie Porzellan, Glas und Polymere verwendet, um die Hochspannungsleiter zu tragen. Transformatoren und andere Geräte verwenden Mineralöl allein oder in Kombination mit Leinen oder Papier.

In einem geeignet konstruierten System sollten die oben genannten Isolationssysteme unter normalen Spannungsbedingungen sowie unter abnormalen Überspannungsbedingungen zuverlässig arbeiten können . Der Hauptfaktor, der zu einem Versagen der Isolierung führen kann, ist eine Überbeanspruchung, dh ein elektrisches Feld wird auf das Material aufgebracht, das seine Fähigkeiten übersteigt und ein Versagen induziert.

Typischerweise ist Luft bei Atmosphärendruck ein guter Isolator und ein Spalt, der aus Elektroden ohne scharfe Vorsprünge besteht, kann leicht 20 kV / cm widerstehen. Bei 30 kV / cm jedoch wird die Luft in dem Spalt ionisiert und bricht zusammen, was zu einem Überschlag führt, begleitet von einem hohen Kurzschlussstrom.

Der Blitz entwickelt sich ähnlich, wenn der Aufbau der elektrischen Ladung in der Wolke Feldbedingungen verursacht, die schließlich zu einer massiven Entladung in Form eines hohen Stroms zur Erde führen.

Titel:Hochspannungstechnik - Praxis und Theorie von Dr. JP Holtzhausen; Dr. WL Vosloo
Format:PDF
Größe:7, 6 MB
Seiten:157
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