S-18.3146 Suurjännitetekniikka Osittaispurkausten (PD) mittaukset Paikka: L308 Aalto ELEC 1 (6) Suurjännitetekniikka/PH/PT/SK 2015
Esiselostus 1. Luettele ja kuvaile erilaisia osittaispurkaustyyppejä. 2. Minkälainen vaikutus osittaispurkauksilla on eri materiaaleihin? 3. Miksi osittaispurkausmittauksia tehdään? 4. Millaisilla erilaisilla tekniikoilla ja tavoilla voidaan osittaispurkauksia havaita tai mitata? 5. Miksi mittauspiiri kalibroidaan osittaispurkaustestin yhteydessä? 6. Esitä eristerakenteessa olevan ontelon kolmikapasitanssimallin periaate. 7. Osittaispurkaukset voivat syttyä mm. vikatilanteen aiheuttaman ylijännitteen aikana. Mitä seuraa, jos sammumisjännite on pienempi kuin laitteen nimellisjännite? Jokainen tekee oman erillisen esiselostuksen ja palauttaa sen viimeistään työtä edeltävänä päivänä klo 12 huoneen L201 edessä olevaan lokerikkoon. Maanantain ryhmät palauttavat esiselostuksen edeltävään perjantaihin klo 12 mennessä. - 2 -
1. Osittaispurkausten mittauskytkentä Testaus- ja mittauskytkentään kuuluvat: - säädettävä jännitelähde ja syöttömuuntaja - pulssimuuntaja, mittauskaapeli, päätevastus ja oskilloskooppi - pulssikalibraattori - kytkentäkondensaattori C k - jännitteenjakaja, mittauskaapeli, mittari kalibraattori Co Ck koekappale pulssimuuntaja PD-pulssi jännitemittaus Kuva 1. Osittaispurkausten mittauskytkentä. Osittaispurkausten mittaus voidaan vaihtoehtoisesti tehdä kytkentäkondensaattorin haarasta. Tärkeitä periaatteita aina mittauskytkentää muutettaessa: älä työskentele yksin laske jännite nollaan ja erota jännite testauspiiristä maadoita mittauspiiri (ja mahdollisesti erikseen kytkennän kondensaattorit) - 3 -
2. Mittaukset Mittalaitteena käytetään oskilloskooppia LeCroy Wavesurfer Yleisimmin tarvittavat asetukset ovat trigger (level/source, mode, position/delay) vertical setup (amplitudi), horizontal setup (aika) measure (mittaussuureet) (math) 2.1 Pulssikalibraattorin antaman varauksen mittaus Mittaa pulssikalibraattorin antama varaus. - Valitse 50 Ω oskilloskooppi sisäänmeno. - Kytketään pulssikalibraattori syöttämään virtapulsseja. - Mitataan oskilloskoopilla jännitteen u(t) integraali. Laske varaus: q i t dt 1 () R utdt () 2.2 Mittauspiirin kalibrointi TÄRKEÄ: muista vaihtaa oskilloskoopin sisäänmenot MΩ:iin! Muista myös lisätä 50 Ω päätevastus pulssimuuntajan mittakanavaan. Kalibroinnin avulla määritetään muuntosuhde osittaispurkauksen varauksen ja mittasignaalin välille, kussakin testikytkennässä. Kalibrointi suoritetaan kytkemällä jännitteettömään mittauskytkentään koekappaleen rinnalle pulssikalibraattori. Pulssikalibraattorin muodostavat suorakaidepulssipiiri ja sen kanssa sarjassa oleva pieni kondensaattori. - Mittaa oskilloskoopilla pulssikalibraattorin aiheuttaman varausmuutoksen synnyttämä jännite. - Laske muuntosuhde eli mitatun jännitteen ja varauksen suhde. pc mv 1 mv pc - 4 -
2.3 Mittaukset eri koekappaleilla Osittaispurkausmittauksia suoritetaan kahdella koekappaleella, jotka ovat: 1. Hartsikappale 2. Musta laatikko Mittauksissa käytettävät suurimmat jännitteet ovat: Hartsikappale: U max(rms) = 5 kv (ca. 7 kv U peak ) Musta laatikko: U max(rms) = 12 kv (ca. 17 kv U peak ) Suoritetaan seuraavat mittaukset oskilloskoopin avulla: 1. Mitataan purkausten syttymis- ja sammumisjännitteet: - Jännitettä nostetaan, kunnes purkaukset syttyvät. Huom. maksimijännite. Kirjataan purkausten syttymisjännite U i. - Nostetaan jännitettä hieman lisää kunnes saadaan selviä pysyviä purkauksia. Sitten lasketaan jännitettä, kunnes purkaukset sammuvat. Kirjataan purkausten sammumisjännite Us. - Toistetaan 3-4 kertaa. 2. Purkausten sijainti: - Mikä on purkausten sijainti jännitteen jaksolla, vaihekulma. - Millä puolijaksolla purkaukset syttyvät? 3. Tutkitaan purkausten suuruutta ja määrää jännitteen funktiona, min 3 pistettä: - Maksimi ja keskimääräinen purkausten suuruus? - Purkausten määrä (arvioidaan lähinnä muutosta jännitteen funktiona)? 4. Toista mittaukset mustalla laatikolla. Vaihda mustan laatikon polariteetti. - Miten vaikuttaa (purkausten sijainti, syttymisjännite, jne.)? - 5 -
Jälkiselostus (viikon kuluessa työn suorituksesta) Jokainen ryhmä jättää yhden yhteisen jälkiselostuksen. 1. Esitä kalibrointi- ja mittaustulokset. 2. Millä tavalla koekappaleiden purkaukset erosivat toisistaan ja minkä tyyppisiä purkaukset ovat? Päättele mikä on purkausten aiheuttaja koekappaleissa? 3. Voiko purkauksien suuruudella olla jänniteriippuvuus ja miksi? 4. Mustan laatikon polariteetin vaihto: - Miten polariteetin vaihto vaikutti purkausten syttymiseen ja purkausten suuruuteen? - Päättele mitä on mustan laatikon sisällä. Vastuuhenkilö: Palautuslaatikko: Paavo Tammi paavo.tammi@aalto.fi Petri Hyvönen petri.hyvonen@aalto.fi L-käytävä, 2. Kerros huoneen L201 edessä oleva hyllykkö - 6 -