Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 8. Aug. 1935 - Om åskan och skyddsmedel däremot, av dr-ing. Müller-Hillebrand
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
124
TEKNISK TIDSKRI F T
5 jan. 1935
Det har beräknats, att vid själva inslagsstället en
spänning av 15 000 kV uppnåtts på en tid av ungefär 1 ^s.
Såväl överspänningens absoluta belopp som dess
tidsgra-dient är av sådan storleksordning, att det är omöjligt
att åstadkomma kommersiellt användbara
transformatorer, som utan skada kunna tåla dylika överspänningar.
En transformators överspänningssäkerhet beror därför
1 första hand på möjligheten att förhindra
överspänningar av atmosfäriskt ursprung att fritt intränga i
transformatorlindningarna. överslag över de
isolatorer, som uppbära ledningarna till transformatorn, och i
sista hand över transformatorns egna
genomföringsiso-iatorer begränsar den inträngande överspänningens höjd.
Det gäller således att samordna
transformatorisolatio-nen med dessa skyddande överslagssträckor.
Genomslagsmekanismen i en gniststräcka i luft kan
uppdelas i flera moment, överslaget inledes med att på
något ställe i gniststräckan en initialjonisering uppstår,
vilken åter i sin tur förutsätter tillvaron av fria joner.
Så snart joniseringshållfastheten på något ställe i
överslagssträckan överskridits, har man därför att räkna med
att en jonisering kan inträda. Rogowski och hans
medhjälpare m. fi. ha visat, att den tid, som åtgår för
utbildning av en initialjonisering, är.av storleksordningen
0,1 /(S. Nästa led i överslaget är en omformning av det
elektrostatiska fältet genom rymdladdningar, vilken
leder till en progressivt fortskridande urladdning.
Elektroners och positiva joners rörelsehastighet är väsentligt
olika, i det elektronernas hastighet är flera
storleksordningar högre än de positiva jonernas. Stiger den
påtryckta spänningen sä långsamt, att redan de positiva
jonernas rörelsehastighet kan anses som oändligt stor,
erhålles överslag vid den statiska överslagsspänningen,
ökas nu den hastighet, med vilken den påtryckta
spänningen växer, hinna ej de positiva jonerna förflytta sig
nog hastigt för att överslag vid den statiska
överslagsspänningen skall kunna ernås, ökas spänningsvågens
branthet alltmer, uppnås till slut det stadium, att även
elektronernas rörelsehastighet ej längre kan betraktas
som oändligt stor. Vi äro nu uppe i en branthet på
spänningsvågen av sådan storleksordning, att överslag
erhålles på kortare tid än 10 (is och överslagsspänningen
börjar växa utöver den statiska relativt raskt. Den tid
som åtgår till dess överslag utbildat sig, sedan den
statiska överslagsspänningen överskridits, beror på den
procentuella storleken av överskridandet och
överslagsvägens längd och är ekvivalent med en viss ändlig
fortplantningshastighet av urladdningen. Äro två
gnistgap med samma statiska överslagsspänning
parallellkopplade, erhålles vid användning av tillräckligt
brant spänningsvåg alltid överslag i det kortare
gnist-gapet. överslagsvägar över isolatorer äro nu relativt
"långa" och kunna endast skydda ännu "längre" eller
"långsammare" gap mot överslag vid
impulspåkän-ningar av stor branthet.
Den normala transformatorisolationen består av olja
och fasta isolationsmaterial; de senare äro vanligen
uppbyggda av papper eller liknande material. Enligt
nu gängse åsikter utbildas genomslag i olja ungefär på
samma sätt som genomslag i luft. Jonernas
rörelsehastighet i olja är däremot lägre än i luft. Den
ekvivalenta genomslagshastigheten är därför lägre än i luft.
Vid statisk eller mycket långsamt stigande
påkänning kompliceras genomslagsmekanismen i olja av
inverkan av föroreningar; partiklar av material med hög
dielektricitetskonstant eller av ledande ämnen dragas
in i de delar av fältet, där koncentrationen är störst,
och underlätta av lätt insedda skäl uppkomsten av
överslag. Vid dimensionering av isolation under olja
av praktisk renhetsgrad för exempelvis 1 min.
provspänning måste påkänningen i oljan begränsas till ett
värde långt under det, som kunde tillåtas i ren olja.
Föroreningars ogynnsamma inverkan på
genomslagshållfastheten beror enligt vad nyss anförts på transpor-
ten av fasta partiklar, vilken försiggår med låg
hastighet. Ju kortare den tid blir, under vilken spänningen
hålles påtryckt, desto mindre möjlighet få
föroreningarna att sänka genomslagshållfastheten. Vid
påkänningar av sådan varaktighet som utmärker atmosfäriska
överspänningar, är skillnaden mellan kommersiellt ren
och med vetenskapliga metoder renad olja ytterst
obetydlig. Härigenom uppstår automatiskt en kraftig
förbättring av transformatorisolationens motståndskraft
mot nu behandlade överspänningar, eftersom
motsvarande fenomen ej uppträda i de överslagsvägar över
isolatorer, som kunna skydda transformatorisolationen.
De i SEN 4 föreskrivna värdena på 1
minutprovspän-ningen för transformatorer äro märkbart lägre än
mi-nimiöverslagsspänningarna för genomföringsisolatorer.
Det oaktat blir tack vare nyss anförda omständigheter
den inre hållfastheten högre än isolatorernas
överspänning, så snart överspänningarnas varaktighet blivit
tillräckligt kort. Denna fördel går dock i regel åter
förlorad vid mycket stor branthet av överspänningsvågen.
Enligt vad ovan anförts kan man föreställa sig
genomslag i luft eller olja som en med en viss hastighet
fortskridande urladdning. Vi antaga, att för en
transformator överslagsvägen över genomföringsisolatorerna är
1 200 mm och att parallellt därmed inuti transformatorn
förefinnes en överslagsväg i olja av 150 mm längd.
Utsättes transformatorn nu för en spänningsvåg av sådan
branthet, att spänningen hinner stiga väsentligt över
båda isolationsvägarnas överslagsspänning vid
påkänningar av måttlig branthet, måste tydligen
urladdningens fortplantningshastighet bli avgörande för vilken
isolationssträcka, som kommer att genomslås.
Föreliggande erfarenhet tyder på, att för överspänningar, som
skulle leda till överslag över isolatorerna på en tid av
cirka 1 /ts eller kortare, sker överslaget i det valda
exemplet i stället i oljesträckan. Den ekvivalenta
urladdningshastigheten i oljan är uppskattningsvis 1/3 à
1/5 av hastigheten i en ungefär likvärdig överslagsväg
över isolatorer i luft. De överslag, som av oss
observerats i moderna transformatorer, ha huvudsakligen
förlöpt i fri olja och ha med största sannolikhet
förorsakats just av överspänningsvågor av stor branthet,
härrörande från direkta blixtinslag i ledningarna i
transformatorernas omedelbara närhet.
Frågan är nu i vad mån dylika fel kunna undvikas.
Av föregående resonemang kan slutas, att en lämplig
omvandling av överspänningsvågens branthet måste
leda till önskat resultat. Detta kan uppnås genom att
direkta blixtinslag i en transformators omedelbara
närhet förhindras, genom att transformatorstationen och
från denna utgående linjer upp till en eller ett par
kilometers avstånd från stationen skyddas medelst
effektiva jordlinor. Om överspänningarna tvingas att
passera över en lämplig ledningslängd, blir brantheten
ned-dämpad till ett för transformatorernas inre isolation
ofarligt värde; ett yttre överslag inträffar alltid före
ett inre. Samma verkan ger en kondensator av
tillräcklig Kapacitet. Båda anordningarna minska även
överspänningarnas amplitud, åtminstone för överspänningar
av praktiskt förekommande varaktighet, men en
minskning av amplituden är enligt ovanstående ej en
nödvändig förutsättning för uppnående av
överspänningssäkerhet för den inre transformatorisolationen. Å andra
sidan innebär givetvis en definitiv begränsning av
överspänningarnas amplitud ett effektivt skydd för en
transformators isolation, såframt vissa konstruktiva
förutsättningar äro uppfyllda, varom mera nedan. En
dylik begränsning kan i regel ernås genom
parallellkoppling av ett tillräckligt "hastigt" gnistgap, t. e. ett
gap mellan kulor av stor diameter, eller med ett
"hastigt" verkande överspänningsskydd av tillräcklig
urladdningsförmåga.
Jag har i det föregående ej berört fasta
isolationsma-terials hållfasthetsegenskaper vid kortvariga påkän-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
