Wysokie napięcie w elektroenergetyce

Dostępność: na wyczerpaniu
Wysyłka w: 48 godzin
Darmowa dostawa od: 500zł
Cena: 219,00 zł 219.00
Cena netto: 208,57 zł
ilość szt.
dodaj do przechowalni
Ocena: 5
Wydawca: AGH
Kod produktu: 38244

Opis

AUTOR

FLORKOWSKA B., FLORKOWSKI M., KUNIEWSKI M., WŁODEK R.

ISBN

978-83-33366-35-6

LICZBA STRON

814

ROK WYDANIA

2020

WYDAWCA

WYDAWNICTWA AGH

 

Przedstawione w książce wybrane zagadnienia, charakteryzujące rolę i znaczenie techniki wysokich napięć dla rozwoju elektroenergetyki, obejmują analizy teoretyczne i techniczne wysokonapięciowych układów izolacyjnych urządzeń elektroenergetycznych, odniesione do warunków ich eksploatacji – zarówno znamionowych, jak i zakłóceniowych. Dopełnieniem treści rozdziałów są przykłady obliczeniowe. Wnioski i opisujące je zależności funkcyjne mogą stanowić podstawę zastosowania odpowiednich metod numerycznych w projektowaniu urządzeń elektroenergetycznych. Współczesne techniki informatyczne stwarzają duże możliwości w tym zakresie.

Spis treści
Wstęp 13
ROZDZIAŁ 1
Postęp w elektroenergetyce jako efekt rozwoju wysokonapięciowych
układów izolacyjnych 17
1.1. Rozwój światowej elektroenergetyki 17
1.2. Elektroenergetyczne napowietrzne linie przesyłowe  20
1.2.1. Linie napowietrzne napięcia przemiennego HVAC  20
1.2.2. Linie napowietrzne napięcia stałego HVDC  22
1.3. Elektroenergetyczne linie kablowe HVDC  24
1.4. Podstawy doboru wysokonapięciowyc układów izolacyjnych 26
1.4.1. Materiały w wysokonapięciowych układach izolacyjnych  26
1.4.2. Trwałość układów izolacyjnych w warunkach narażeń eksploatacyjnych 28
1.4.3. Charakterystyki wytrzymałości elektrycznej podstawowych grup
układów izolacyjnych 30
1.5. Rozwój technologii wysokonapięciowych układów izolacyjnych 32
ROZDZIAŁ 2
Wytrzymałość elektryczna gazowych układów izolacyjnych wysokiego napięcia  37
2.1. Wprowadzenie 37
2.2. Zjawiska elektryczne w gazach elektroizolacyjnych  38
2.2.1. Konduktywność elektryczna  38
2.2.2. Rodzaje jonizacji w gazach  38
2.3. Wytrzymałość elektryczna gazów elektroizolacyjnych  43
2.4. Mechanizmy wyładowań elektrycznych w gazowych układach izolacyjnych  46
2.4.1. Charakterystyka prądowo-napięciowa powietrznego
układu izolacyjnego  47
2.4.2. Teoria lawin elektronowych w gazach  51
2.4.3. Mechanizm strimerowy 56
2.4.4. Mechanizm liderowy  59
4
2.5. Wpływ ciśnienia na wytrzymałość elektryczną gazów  59
2.5.1. Charakterystyka Paschena  60
2.5.1.1. Współrzędne minimum charakterystyki Paschena  63
2.5.1.2. Wpływ temperatury na napięcie przeskoku  65
2.5.1.3. Wpływ pola magnetycznego na mechanizm wyładowań w gazie  66
2.6. Wytrzymałość elektryczna próżni  66
2.6.1. Układy izolacyjne próżniowe  66
2.6.2. Prawdopodobieństwo jonizacji zderzeniowej w gazach rozrzedzonych 67
2.6.3. Warunki inicjowania wyładowań w próżniowych układach izolacyjnych  68
2.6.4. Wyładowania zupełne w próżni  71
2.7. Wyładowania w gazach elektroujemnych 71
2.7.1. Elektroujemność pierwiastków chemicznych 72
2.7.2. Inicjowanie i rozwój wyładowania 72
2.8. Formy wyładowań elektrycznych w powietrzu 75
2.8.1. Podstawowy podział form wyładowań elektrycznych  75
2.8.2. Wyładowania w powietrzu w polu elektrycznym jednostajnym
i niejednostajnym 76
2.8.3. Formy wyładowań elektrycznych w powietrzu w polu niejednostajnym 77
2.9. Wyładowania elektryczne na powierzchniach granicznych:
dielektryk stały – dielektryk gazowy  78
2.9.1. Podstawowy podział form wyładowań na powierzchniach granicznych 79
2.9.2. Wyładowania na powierzchniach granicznych w polu elektrycznym
jednostajnym i niejednostajnym  79
2.10. Wyładowania ślizgowe  81
2.10.1. Mechanizm inicjowania wyładowań ślizgowych 82
2.10.2. Etapy rozwoju wyładowań ślizgowych 85
2.10.3. Wpływ rezystywności powierzchniowej dielektryka stałego
na napięcie początkowe wyładowań ślizgowych  90
2.10.4. Wzory doświadczalne na napięcie początkowe wyładowań ślizgowych 92
2.10.5. Zapobieganie wyładowaniom ślizgowym  94
2.11. Przykłady obliczeniowe 95
ROZDZIAŁ 3
Metody analizy pola elektrycznego w układach izolacyjnych  111
3.1. Wprowadzenie 111
3.2. Podstawowe równania pola elektrycznego  112
3.3. Charakterystyki pola elektrycznego do celów technicznych. 114
3.4. Szczególne metody rozwiązywania równań pola elektrycznego  116
3.4.1. Metoda rozdzielenia zmiennych  116
3.4.2. Metoda odwzorowań konforemnych 117
3.4.3. Metoda superpozycji  119
5
3.4.4. Metoda odbicia lustrzanego  122
3.4.5. Zastosowanie prawa Gaussa 123
3.4.6. Metody numeryczne 128
3.5. Przykłady zastosowania układów współrzędnych do wyznaczania rozkładów
pola elektrycznego 129
3.5.1. Układy izolacyjne we współrzędnych kołowo-walcowych 130
3.5.2. Układy izolacyjne we współrzędnych sferycznych  134
3.5.2.1. Układ modelowy – metalowa wtrącina kulista w polu
elektrycznym 135
3.5.2.2. Układ izolacyjny – dielektryczna wtrącina kulista w polu
elektrycznym 140
3.5.3. Układ izolacyjny we współrzędnych toroidalnych  146
3.5.4. Układ izolacyjny we współrzędnych dwuwalcowych  151
3.5.4.1. Układ modelowy – elektrody walcowe niewspółosiowe  151
3.5.4.2. Współczynnik niejednostajności pola elektrycznego 155
3.5.5. Układ izolacyjny we współrzędnych eliptyczno-walcowych  157
3.5.5.1. Układ modelowy – elektrody eliptyczno-walcowe 157
3.5.5.2. Współczynnik niejednostajności pola elektrycznego 159
3.6. Modelowe układy współrzędnych  161
3.7. Przykłady obliczeniowe 165
ROZDZIAŁ 4
Rozkłady pola elektrycznego w modelowych układach izolacyjnych. 181
4.1. Wprowadzenie 181
4.2. Układy izolacyjne w polu elektrycznym jednostajnym  182
4.2.1. Układ dwóch elektrod płaskich równoległych  182
4.2.2. Wpływ krawędzi elektrod na rozkład pola elektrycznego 184
4.2.3. Układy izolacyjne uwarstwione w polu elektrycznym jednostajnym  192
4.2.3.1. Uwarstwienie szeregowe dielektryków  192
4.2.3.2. Uwarstwienie równoległe dielektryków 195
4.3. Układy izolacyjne w polu elektrycznym niejednostajnym 196
4.3.1. Układy izolacyjne z elektrodami kulowymi 196
4.3.1.1. Układ elektrod typu kula – płaszczyzna 197
4.3.1.2. Układ elektrod typu kule mimośrodkowe  199
4.3.1.3. Układ elektrod typu kule współśrodkowe 201
4.3.2. Układy izolacyjne z elektrodami walcowymi  204
4.3.2.1. Układ elektrod typu walec – płaszczyzna 204
4.3.2.2. Układ elektrod typu dwa walce mimoosiowe 205
4.3.2.3. Układ elektrod typu trzy walce mimoosiowe  207
4.3.2.4. Układ elektrod typu walce współosiowe 208
6
4.3.3. Układ izolacyjny z elektrodami typu sworzeń – płaszczyzna  211
4.3.4. Układy izolacyjne z elektrodami ostrzowymi  213
4.3.4.1. Rozkład pola elektrycznego w układzie elektrod
typu ostrze – płaszczyzna (elektroda hiperboloidalna) 213
4.3.4.2. Rozkład pola elektrycznego w układzie elektrod
typu pręt – płaszczyzna  216
4.3.4.3. Rozkład pola elektrycznego w układzie elektrod
typu ostrze – ostrze (wzory uproszczone) 218
4.4. Wpływ rodzaju napięcia a rozkład pola elektrycznego w układach izolacyjnych  218
4.4.1. Rozkład pola elektrycznego w w warstwowych układach izolacyjnych
w polu elektrycznym jednostajnym  219
4.4.2. Warstwowy układ izolacyjny w polu elektrostatycznym 221
4.4.3. Warstwowy układ izolacyjny przy napięciu stałym 222
4.4.4. Warstwowy układ izolacyjny przy napięciu przemiennym 223
4.5. Współdziałanie pola elektrycznego i cieplnego w układach izolacyjnych
wysokiego napięcia  223
4.5.1. Model układu izolacyjnego w polu elektrycznym jednostajnym
przy oddziaływaniu pola cieplnego  224
4.5.2. Model układu izolacyjnego w polu elektrycznym niejednostajnym
przy oddziaływaniu pola cieplnego  226
4.6. Podstawy doboru roboczego natężenia pola elektrycznego 234
4.6.1. Wpływ kształtu elektrod na rozkład pola elektrycznego 234
4.6.2. Wpływ niejednostajności pola elektrycznego na dobór roboczego
natężenia pola 236
4.7. Kształtowanie rozkładu pola elektrycznego 237
4.7.1. Kształtowanie rozkładu pola elektrycznego wewnętrznego  237
4.7.1.1. Układ izolacyjny jednorodny. 238
4.7.1.2. Układ izolacyjny niejednorody 239
4.7.2. Zewnętrzne pole elektryczne w modelowym układzie izolacyjnym 244
4.7.2.1. Rozkład pola elektrycznego w punkcie potrójnym 244
4.7.2.2. Model rzeczywistego układu izolacyjnego 245
4.7.2.3. Wpływ rezystywności powierzchniowej i skrośnej
materiału izolacyjnego na wartość napięcia początkowego
wyładowań ślizgowych  249
4.7.3. Kształtowanie rozkładu pola elektrycznego zewnętrznego
w kierunku osiowym 250
4.7.3.1. Wpływ warstwy półprzewodzącej na rozkład pola elektrycznego  251
4.7.3.2. Warunki doboru natężenia pola elektrycznego w kierunku
osiowym 254
4.7.4. Wewnętrzne ekrany sterujące 259
4.8. Przykłady obliczeniowe 261
7
ROZDZIAŁ 5
Straty dielektryczne w wysokonapięciowych materiałach elektroizolacyjnych 317
5.1. Wprowadzenie 317
5.2. Przewodnictwo elektryczne dielektryków polimerowych 318
5.3. Polaryzacja w dielektrykach 320
5.3.1. Charakterystyka mechanizmów polaryzacji  320
5.3.2. Polaryzacja orientacji 322
5.4. Stałe pole elektryczne 325
5.4.1. Przewodnictwo wewnętrznych własnych nośników ładunku 325
5.4.2. Przewodnictwo ładunków wprowadzonych 326
5.5. Zmienne pole elektryczne  329
5.5.1. Dielektryk niepolarny – straty przewodnościowe 330
5.5.2. Dielektryk polarny – straty polaryzacyjne 331
5.5.3. Dielektryk polarny – straty polaryzacyjne i straty przewodnościowe  335
5.6. Wielkości charakteryzujące straty dielektryczne 338
5.6.1. Współczynnik strat dielektrycznych 338
5.6.2. Straty dielektryczne przy napięciu odkształconym
przez wyższe harmoniczne  340
5.6.3. Charakterystyki częstotliwościowe strat dielektrycznych  341
5.6.3.1. Charakterystyki współczynnika strat przewodnościowych
i polaryzacyjnych 341
5.6.3.2. Charakterystyki dyspersyjne strat dielektrycznych 342
5.6.4. Zależność współczynnika strat dielektrycznych od napięcia 344
5.7. Przykłady obliczeniowe 346
ROZDZIAŁ 6
Próby wytrzymałości elektrycznej układów izolacyjnych urządzeń
elektroenergetycznych 411
6.1 Wprowadzenie 411
6.2. Poziomy izolacji urządzeń elektroenergetycznych  412
6.3. Napięcia probiercze w znormalizowanych próbach wytrzymałości elektrycznej 413
6.4. Charakterystyka prób wytrzymałości elektrycznej napięciem o częstotliwości
sieciowej  415
6.4.1. Warunki próby wytrzymałości elektrycznej 416
6.4.2. Zespoły probiercze napięcia przemiennego 416
6.4.2.1. Zespoły probiercze z pojedynczym transformatorem  416
6.4.2.2. Układy kaskadowe transformatorów 418
6.4.2.3. Moc znamionowa zespołów probierczych 419
6.5. Charakterystyka prób wytrzymałości elektrycznej napięciem udarowym 421
6.5.1. Parametry napięć udarowych  422
8
6.5.2. Napięcie udarowe piorunowe 422
6.5.3. Napięcie udarowe łączeniowe. 424
6.5.4. Wytwarzanie napięć udarowych 424
6.5.4.1. Schemat zastępczy generatora jednostopniowego 424
6.5.4.2. Wielostopniowy generator napięć udarowych  427
6.5.5. Procedury prób napięciem udarowym piorunowym  430
6.5.6. Statystyczne napięcia wytrzymywane 431
6.6. Wytrzymałość elektryczna wielkich odstępów izolacyjnych (WOI) 432
6.6.1. Podstawy doboru odstępów izolacyjnych 432
6.6.2. Wytrzymałość elektryczna wielkich odstępów izolacyjnych przy napięciu
udarowym łączeniowym 434
6.6.2.1. Wytrzymałość doziemna  434
6.6.2.2. Wytrzymałość międzyfazowa. 436
6.6.3. Wytrzymałość elektryczna wielkich odstępów izolacyjnych przy napięciu
udarowym piorunowym 440
6.6.4. Wytrzymałość elektryczna wielkich odstępów izolacyjnych przy napięciu
przemiennym  441
6.6.5. Porównanie wytrzymałości elektrycznej doziemnej WOI przy napięciu
udarowym łączeniowym i piorunowym oraz napięciu przemiennym 442
6.7. Koordynacja izolacji  442
6.7.1. Wymagania koordynacji izolacji 443
6.7.2. Procedury koordynacyjne  447
6.7.3. Statystyczna metoda koordynacji izolacji  448
6.7.3.1. Model rozkładu przepięć 448
6.7.3.2. Model rozkładu napięć wyładowania 451
6.8. Próby udarami prądowymi  454
6.8.1. Charakterystyka prądu wyładowania piorunowego 454
6.8.2. Rozkłady statystyczne parametrów wyładowania piorunowego  458
6.8.3. Wielkości normowane parametrów prądu pioruna  460
6.8.4. Próby udarami prądowymi  461
6.8.4.1. Znormalizowane udary prądowe  461
6.8.4.2. Generatory udarów prądowych  463
6.9. Przykłady obliczeniowe 469
ROZDZIAŁ 7
Napowietrzne elektroenergetyczne linie przesyłowe  519
7.1. Wprowadzenie 519
7.2. Modele elektryczne linii napowietrznych wysokich napięć  520
7.2.1. Schematy zastępcze elektroenergetycznych linii napowietrznych 520
7.2.2. Stosowane modele elektroenergetycznych linii napowietrznych 521
9
7.3. Charakterystyki przesyłowe elektroenergetycznych linii napowietrznych  522
7.3.1. Eksploatacyjne efekty energetyczne w liniach napowietrznych 522
7.3.2. Typowe parametry napowietrznych linii przesyłowych  525
7.3.3. Przewody linii napowietrznych 525
7.3.4. Wpływ długości linii napowietrznej na jej zdolność przesyłową  526
7.3.5. Przewody wiązkowe w liniach napowietrznych 528
7.4. Układy izolacyjne wysokonapięciowych linii napowietrznych  532
7.4.1. Wymagane znormalizowane odstępy izolacyjne 532
7.4.2. Izolatory w wysokonapięciowych napowietrznych liniach przesyłowych 534
7.4.3. Rodzaje wyładowań elektrycznych na izolatorach liniowych wiszących  536
7.4.4. Kryteria zastosowania izolatorów w warunkach zabrudzeniowych  540
7.4.5. Napięcia probiercze w znormalizowanych próbach wytrzymałości
elektrycznej izolatorów  542
7.5. Pole elektryczne pod liniami napowietrznymi wysokiego napięcia 543
7.5.1. Napięcia znamionowe elektroenergetycznych linii napowietrznych 544
7.5.2. Pole elektromagnetyczne pod liniami przesyłowymi wysokich napięć  545
7.5.3. Metody obliczania natężenia pola elektrycznego pod liniami przesyłowymi
wysokiego napięcia 547
7.5.4. Podstawy fizykalne formułowania modeli linii napowietrznych
wieloprzewodowych 548
7.5.4.1. Model pojedynczego przewodu nad gruntem 549
7.5.4.2. Model linii napowietrznej wieloprzewodowej  552
7.5.5. Rozkład natężenia pola elektrycznego w jednoprzewodowej
i dwuprzewodowej linii napowietrznej wysokiego napięcia  555
7.5.5.1. Jednoprzewodowa linia napowietrzna 555
7.5.5.2. Dwuprzewodowa linia napowietrzna napięcia stałego  557
7.5.6. Procedury obliczania natężenia pola elektrycznego pod trójfazowymi
liniami napowietrznymi 559
7.5.6.1. Trójfazowa linia napowietrzna z przewodami wiązkowymi
i dwoma przewodami odgromowymi 559
7.5.6.2. Trójfazowa linia napowietrzna z przewodami wiązkowymi
i jednym przewodem odgromowym  565
7.5.6.3. Trójfazowa linia napowietrzna z przewodami wiązkowymi,
jednym przewodem odgromowym i trzema przewodami ekranującymi
zawieszonymi pod przewodami fazowymi 570
7.5.7. Rozkłady i obrazy pola elektrycznego w otoczeniu napowietrznych
linii przesyłowych  576
7.6. Ulot elektryczny 582
7.6.1. Charakterystyka zjawiska ulotu elektrycznego 583
7.6.2. Wzory doświadczalne do obliczeń napięcia początkowego ulotu  587
10
7.6.3. Zasięg strefy ulotu elektrycznego 590
7.6.4. Skutki ulotu elektrycznego w liniach napowietrznych 594
7.7. Przykłady obliczeniowe 596
ROZDZIAŁ 8
Elektroenergetyczne linie kablowe  615
8.1. Wprowadzenie 615
8.2. Parametry elektryczne układu izolacyjnego kabli wysokiego napięcia 617
8.2.1. Schemat zastępczy układu izolacyjnego jednożyłowego kabla
elektroenergetycznego 617
8.2.2. Rozkład pola elektrycznego w kablach wysokiego napięcia
przemiennego i stałego  618
8.3. Kable wysokiego napięcia przemiennego 619
8.3.1. Układy izolacyjne jednorodne  619
8.3.2. Układy izolacyjne niejednorodne 623
8.3.3. Optymalizacja konstrukcji układów izolacyjnych kabli napięcia
przemiennego 626
8.3.3.1. Porównanie układów izolacyjnych dwuwarstwowego
i jednowarstwowego 626
8.3.3.2. Porównanie układów izolacyjnych dwuwarstwowego
i jednowarstwowego z uwzględnieniem wielkości materiałowych
i konstrukcyjnych  629
8.4. Kable wysokiego napięcia stałego  631
8.4.1. Systemy podstawowe kabli wysokiego napięcia stałego  631
8.4.2. Układ izolacyjny kabli wysokiego napięcia stałego  632
8.4.3. Pole elektryczne w izolacji kabli wysokiego napięcia stałego 633
8.4.3.1. Wpływ czynników eksploatacyjnych na wartości
konduktywności elektrycznej materiałów izolacyjnych  633
8.4.3.2 Zależność temperaturowa i polowa konduktywności
elektrycznej 634
8.4.4. Procedura obliczania rozkładu natężenia pola elektrycznego w izolacji
kabla wysokiego napięcia stałego 635
8.5. Przykłady obliczeniowe 641
ROZDZIAŁ 9
Metody opracowywania wyników badań wysokonapięciowych układów izolacyjnych  683
9.1. Wprowadzenie 683
9.2. Opracowanie wyników pomiarów  684
9.2.1. Określenia podstawowe 684
11
9.2.2. Niepewność pomiaru 685
9.2.2.1. Ocena niepewności standardowej typu A  686
9.2.2.2. Ocena niepewności standardowej typu B  688
9.2.2.3. Niepewność całkowita  689
9.3. Parametry charakterystyczne rozkładów zmiennych losowych  689
9.4. Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych 690
9.4.1. Rozkłady zmiennych losowych dyskretnych  690
9.4.1.1. Rozkład równomierny  691
9.4.1.2. Rozkład dwumianowy 691
9.4.1.3. Rozkład geometryczny 693
9.4.1.4. Rozkład Poissona  693
9.4.2. Rozkłady zmiennych losowych ciągłych 694
9.4.2.1. Rozkład gamma uogólniony i przypadki szczególne  694
9.4.2.2. Rozkład równomierny  696
9.4.2.3. Rozkład normalny 697
9.4.2.4. Rozkład normalny ucięty lewostronnie w zerze  699
9.4.2.5. Logarytmiczny rozkład normalny 700
9.4.2.6. Rozkład Weibulla  702
9.4.2.7. Rozkład wykładniczy  710
9.4.2.8. Rozkład t-Studenta 711
9.4.2.9. Rozkład F-Snedecora 712
9.4.2.10. Rozkład χ2  713
9.5. Przykłady obliczeniowe 715
ROZDZIAŁ 10
Rozwój przesyłu energii elektrycznej  753
ROZDZIAŁ 11
Biogramy wynalazców, konstruktorów i teoretyków  763
Literatura  785
Spis wybranych oznaczeń  799
Indeks  809

Zapisz się do Newslettera
Podaj swój adres e-mail, jeżeli chcesz otrzymywać informacje o nowościach i promocjach.
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl