Техніка високих напруг

Мета вивчення дисципліни:формування у здобувача основних знань в галузі теорії побудови ізоляції та ізоляційних конструкцій елементів електроенергетичних систем та систем електропостачання споживачів (електроустановок) у період їх експлуатації як у нормальному, так і у аварійному та післяаварійному режимах роботи. За результатами вивчення дисципліни здобувач повинен знати:основні типи електричних розрядів у вакуумі, газоподібних, рідких та твердих діелектриках; вплив величин і характер дії високих напруг на зовнішню і внутрішню ізоляцію; основні види перенапруг, які впливають на електрообладнання, а також методи захисту від них; принципи координації високовольтної ізоляції; основні методи діагностування стану ізоляції електротехнічного обладнання; основні методи високовольтних вимірювань; основні типи високовольтних випробувальних установок та методи випробувань.
Практичне значення та використання отриманих знань: за результатами вивчення дисципліни здобувач повинен вміти:вибирати необхідний рівень ізоляції електроустановки у залежності від її номінальної напруги, розробляти принципи захисту ізоляції електрообладнання від перенапруги у залежності від схеми електропостачання, вибирати трубчасті, вентильні розрядники або обмежувачі перенапруги для конкретної електроустановки, розраховувати зону захисту стрижневого блискавкозахисту з будь-якою кількістю стрижнів, координувати ізоляцію реальної діючої електроенергетичної системи.
Спрямованість навчальної дисципліни: навчальну дисципліну рекомендовано для вивчення здобувачами першого (бакалаврського) рівня вищої освіти, які навчаються за освітньою програмою «Електропостачання та енергетичний менеджмент» спеціальності 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. Вступ. Предмет вивчення. Види занять та контролю. Література. Основні поняття та визначення. Комплекс техніки високих напруг. Класи напруги електрообладнання, термінологія техніки високих напруг.
Лекція 2.Види високовольтних діелектриків. Основні використовувані газоподібні, рідинні та тверді діелектрики.
Лекція 3. Електричнийрозрядувакуумі. Визначення вакууму, приклади використання діелектричних властивостей вакууму. Стадії розряду у вакуумі.
Лекція 4. Електричний розряд у газах. Загальні відомості щодо розряду в газах. Процес виникнення розряду в газі. Електронна лавина. Типи розрядів у газах.
Лекція 5. Закон Пашена. Регулювання електричних полів у високовольтній ізоляції. Використання бар’єрів в міжелектродному проміжку. Регулювання електричних полів
Лекція 6..Використання напівпровідникових плівок. Корона на проводах ПЛ.
Лекція 7. Розряд в газових проміжках при імпульсних напругах. Розряди вздовж поверхні твердого діелектрика.
Лекція 8.Дуговий розряд в електроустановках високої напруги. Електрична міцність твердих діелектриків.
Лекція 9. Електричний розряд у рідких діелектриках. Класифікація рідких діелектриків. Основні чинники, що впливають на пробій рідких діелектриків. Електрична міцність рідких діелектриків. Паперово-масляна та масло-бар’єрна ізоляція.
Лекція 10. Ізоляція силових високовольтних трансформаторів. Класифікація ізоляції трансформаторів. Процеси в головній та повздовжній ізоляції трансформаторів
Лекція 11. Ізоляція силових високовольтних кабелів. Матеріали, які використовуються для виготовлення кабелів. Електричний розрахунок ізоляції кабелів.
Лекція 12. Високовольтні прохідні ізолятори. Високовольтне випробувальне обладнання та вимірювання високої напруги. Типи прохідних ізоляторів. Розрахунок елементів прохідних ізоляторів.
Лекція 13. Ізоляція електричних машин високої напруги. Координація високовольтної ізоляції. Конструкції ізоляції високовольтних електричних машин.
Лекція 14. Неруйнівні методи випробувань. Діагностування стану високовольтної ізоляції. Вимірювання опору ізоляції й коефіцієнта абсорбції.
Лекція 15. Атмосферні перенапруги в електричних установках і захист від перенапруг. Класифікація видів перенапругРівні й координація ізоляції. Хвильовіпроцеси в електричних колах.
Лекція 16. Внутрішні перенапруги в електроустановках. Перенапруги при відключенні ємнісних ланцюгів і індуктивностей. Резонансні перенапруги .

Лекція 17. Блискавкозахист повітряних ліній електропередачі. Статистичні характеристики параметрів блискавки. Завдання та критерії блискавкозахисту ліній.
Лекція 18. Захисні апарати та пристрої. Захисні проміжки. Трубчасті розрядники. Вентильні розрядники.
Лекція 19. Вибір та застосування обмежувачів перенапруг нелінійних (ОПН). Загальні відомості про ОПН. Основні технічні параметри та характеристики ОПН. Порядок вибору ОПН.
Лекція 20 Ізоляція повітряних ліній електропередачі та відкритих розподільних пристроїв. Ізоляційні відстані в прольотах повітряних ліній. Ізоляція повітряних ліній електропередачі на опорах. Вибір ізоляторів залежно від ступеня забрудненості атмосфери
Лекція 21. Захист від перенапруг підстанцій та електричних машин високої напруги. Задачі та критерії грозозахисту підстанцій. Допустимі рівні грозових перенапруг для силових трансформаторів і шунтівних реакторів.
Лекція 22. Проєктування блискавкозахисту згідно ДСТУ EN 62305:2012.Підготовчий етап для розрахунку блискавкозахисту. Етап оцінки ризиків та вибору класу системи блискавкозахисту. Етап розрахунку системи блискавкоприймачів
Лекція 23. Проєктування блискавкозахисту згідно ДСТУ EN 62305:2012. Етап розрахунку системи доземних провідників Етап розрахунку системи земляного закінчення Етап розрахунку внутрішньої системи блискавкозахисту.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. « Дослідження електричної міцності повітряних проміжків».
Мета заняття: дослідити міцність повітряних проміжків, що створюються електродами різної форми; дослідити вплив полярності електродів і вплив бар'єрів на розрядну напругу в проміжку стрижень – стрижень та стрижень - площина.
Лабораторне заняття №2.«Вивчення лінійних ізоляторів і вимірювання розподілу напруги по гірлянді ізоляторів».
Мета заняття: вивчення конструкцій лінійних ізоляторів, дослідження розподілу напруги по гірлянді підвісних ізоляторів за допомогою розрядника і ознайомлення з методами вирівнювання напруги по гірлянді ізоляторів.
Лабораторне заняття №3. «Вивчення і випробування станційних та апаратних ізоляторів».
Мета заняття:ознайомитися з конструкціями станційних та апаратних ізоляторів використовуючи довідкову літературу та наявні в лабораторії зразки; провести випробування одного з типів опорних ізоляторів; спостерігати розвиток розряду по поверхні ізолятора.
Лабораторне заняття №4. «Випробування трансформаторного масла».
Мета заняття: ознайомлення з вимогами щодо випробувань трансформаторного масла і практичнихметодів визначення його електричної міцності.
Лабораторне заняття №5. «Профілактичні випробування ізоляції кабелю»
Мета заняття: вивчення методики випробування ізоляції кабелю підвищеною випрямленою напругою і отримання практичних проведення випробувань.
Лабораторне заняття №6. «Вивчення електрозахисних засобів»
Мета заняття: Ознайомитися з конструкціями та призначенням електрозахисних засобів використовуючи довідкову літературу та наявні в лабораторії зразки
Лабораторне заняття №7. «Електричні випробування засобів захисту з діелектричної гуми. Рукавички, калоші, боти гумові діелектричні»
Мета заняття: провести електричні випробування засобів захисту з діелектричної гуми (рукавички, калоші, боти); Записати результати випробувань в журналі випробувань засобів захисту; оформити за результатами випробувань протокол випробувань засобів захисту.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Для заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1.Основні поняття та визначення. Комплекс техніки високих напруг. Класи напруги електрообладнання, термінологія техніки високих напруг.Електричний розряд у газах.Електричний розряд у рідких діелектриках. Паперово-масляна та масло-бар’єрна ізоляція. Ізоляція силових високовольтних трансформаторів.Ізоляція силових високовольтних кабелів. Ізоляція електричних машин високої напруги.
Лекція 2.Атмосферні перенапруги в електричних установках і захист від перенапруг. Внутрішні перенапруги в електроустановках. Блискавкозахист повітряних ліній електропередачі. Захисні апарати та пристрої. Вибір та застосування обмежувачів перенапруг нелінійних (ОПН). Ізоляція повітряних ліній електропередачі та відкритих розподільних пристроїв
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. « Дослідження електричної міцності повітряних проміжків».
Мета заняття: дослідити міцність повітряних проміжків, що створюються електродами різної форми; дослідити вплив полярності електродів і вплив бар'єрів на розрядну напругу в проміжку стрижень – стрижень та стрижень - площина.
Лабораторне заняття №2. «Вивчення лінійних ізоляторів і вимірювання розподілу напруги по гірлянді ізоляторів».
Мета заняття: вивчення конструкцій лінійних ізоляторів, дослідження розподілу напруги по гірлянді підвісних ізоляторів за допомогою розрядника і ознайомлення з методами вирівнювання напруги по гірлянді ізоляторів.
Індивідуальна робота

Розрахункова робота

Мета розрахунковоїроботи – закріплення знань отриманих здобувачами на лекційних заняттях та набуття практичних навичок розрахунків
Здобувач отримує завдання на першій лекції в семестрі. Розрахунково-пояснювальна записка містить 12-14 сторінок, кількість розділів – 3.
Змістовна послідовність виконання роботи.
1) Розрахунокзон блискавкозахисту відкритого розподільного пристрою (ВРП).
2) Розрахунокконтуру заземлення ВРП.
3) Розрахунок грозоупорності підстанції.
Захист розрахунково-графічної роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.

Контрольна робота для здобувачів заочної форми

Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 2 практичних завдання.
Практичне завдання №1. Вибір ізоляторів повітряних ліній електропередачі та розподільчих пристроїв.
Практичне завдання №2. Вибір ОПН для застосування в електричних мережах напругою 6-35 кВ
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у виконанні:
1) розрахункової роботи. Бездоганне виконання і захист оцінюється у 25 балів.
2) 7 лабораторних робіт. Бездоганне виконання кожної роботи оцінюється у 5 балів, разом – 35 балів
3) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної частини (оцінюється у 10 балів), яка проводяться у формі комп'ютерного тестування і практичної частин(оцінюється у 10 балів). Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзаменусний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.

Для заочної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 2 лабораторних робіт. Бездоганне виконання кожної роботи оцінюється у 10 балів, разом – 20 балів.
2) Контрольної роботи. Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється у 20 балів. При її захисті студент може отримати до 20 балів.
2) Розрахункової роботи. Бездоганне виконання розрахунково-графічної роботи оцінюється у 20 балів. Захист роботи – 20 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.