«Нам нужен учебник, отвечающий современным требованиям. Он должен быть на уровне современной науки и вполне доступен учащимся по своему языку. Он должен дать необходимый объем знаний и вместе с тем подготовлять учащегося к его будущей практической деятельности. Он должен широко использовать прежние наши учебники и иностранные учебники, где очень много ценного для учебы, и вместе с_ тем он должен в необходимой мере отвечать задачам идейно-политического воспитания молодежи». (Из речи т. Молотова В. М. на 1-м,всесоюзном совещании работников Высшей школы в 1938 г.).
Управление учебными заведениями ВКВШ в 1941 г. предложило мне составить учебник по общему курсу техники высоких напряжений для студентов-электриков, не специализирующихся в этой области.
В отличие от многих других курс ТВН еще не установился. Его программа является предметом дискуссии, что видно на примере ряда изданных учебников, значительно отличающихся друг от друга своим содержанием (книги проф. Смурова, проф. Сиротинского, проф. Рот и др.).
Предлагаемая книга предназначается для студентов, имеющих определенный габарит времени для изучения курса, и содержит необходимый учебный материал, требуемый программой ВКВШ, отступления от которой допущены в следующих случаях:
1. Ксгда автору казалось, что данный вопрос должен быть изложен в общем курсе ТВН и по необъяснимым причинам он пока отсутствует в программе.
2. Когда имеющийся материал мало или совсем не освещен в нашей литературе, доступной студенту. В этом случае изложение вопроса давалось более распространенное.
3. Когда состояние разработки вопроса и его значимость для ТВН в настоящее время значительно выросли сравнительно с моментом составления программы.
При изложении отдельных вопросов автором не ставилась цель дать «весь материал» по данному вопросу. В книге излагается только основной материал, дается метод в подходе и разработке вопросов, и в некоторых случаях намечаются научные пути их развития.
В курсе уделено большое внимание систематизации и классификации материала, что нашло свое отражение в разработке ряда схем и таблиц графических конспектов, например: основная схема разрядов, методы обнаружения дефектной изоляции, методы испытания кабелей, хронологическая таблица развития кабелей и др.
Наряду с изложением основ точных методов расчетов, применяемых в ТВН, приведены практически важные приближенные методы расчета полей, определения разрядных напряжений ' в газах и др. В курсе дается методика некоторых упрощенных практически важных расчетов и методически разработанные •схемы.
В изложении материала использованы доступные автору данные отечественной науки и практики эксплоатации наших систем и достижения производства.
При составлении книги автор использовал ряд учебников и монографий, некоторые из которых приведены в прилагаемом списке. Список многочисленных оригинальных научно-исследовательских работ последних лет, результаты которых приводятся в книге, к сожалению, не помещен по соображениям экономии места. . | |
- Автор
Томск, 1944 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие................\.......... 3
Введение............................ 11
Частьпервая ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Глава первая. Методы расчета и регулирования электрических
полей
1. Аналитические методы расчета электрических полей .-....- 15
2. Сферический конденсатор. Коэфициент использования и геометри-
ческая характеристика конструкции .............. 16
3. Плоскопараллельные поля. Метод конформного отображения в
применении к расчету полей................. 19
4. Некоторые определения из теории функций комплексного пере-
менного в применении к конформным отображениям...... 20
б. Отображение посредством показательной функции........ 23
6. Отображение посредством линейной и дробно-линейной функции 25
7. Отображение посредством степенной функции........... 29
8. Отображение многоугольника на полуплоскость. Преобразование
Шварца............................'. 33
• 9. Отображение поля плоского конденсатора на верхнюю полуплоскость............................ 34
10. Два ребра, расположенные друг против друга в одной плоскости 37
11. Поле на краях плоского конденсатора. Электроды Роговского . . 39
12. Основные соотношения плоскомеридианного поля. Поле двух за-
ряженных сфер........................ 40
13. Приближенные методы расчета электрических полей....... 43
14. Электрическое поле в неоднородной среде........... .48
15. Влияние различных факторов на величину напряженности поля. Ре-
гулирование поля........................ 50
Глава вторая. Графические и экспериментальные методы опре»
деления полей
16. Графический метод определения электрических полей...... 53
17. Общал характеристика экспериментальных методов определения
электрических полей ......... ............ 57
18. Метод зонда . . . . ........ . . . .... . . . .... 59
: 19. Метод емкостного зонда. Метод электролитических моделей ... 62
23. Методы определения распределения силовых линий поля .... 64
Часть вторая РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ И ПРОБОЙ
Глава третья. Некоторые сведения о возникновении и нейтрализации зарядов в газах
21. Общие сведения........................ 68
22. Некоторые положения кинетической теории газов. Движение за-
ряженных частиц в воздухе . -............. . . 69
23. Ионизация и возбуждение газовых частиц. Ионизаторы..... 74
24. Фотоионизация.......................... 76
25. Термическая ионизация газа.................... 78
26.-Нейтрализация заряженных частиц и их диффузия.......- . 80
Глава четвертая. Несамостоятельный разряд в газах и переход
его в самостоятельный
27. Классификация и характеристики электрических разрядов в газах . 84
28. Несамостоятельный разряд. Теория Таунсенда. Условие перехода
в самостоятельный разряд. Пробой газов............ 86
29. Коэфициенты ионизации к, f и j ............... 93
30. Запаздывание зажигания разряда в равномерном поле. Влияние
объемных зарядов на зажигание и характеристики разряда. Теория Роговского и Хиппеля.................. 99
31. Полуэмпирический подсчет величины пробивной напряженности
поля.............. •........... . . . • 106
32. Зависимость разрядного напряжения газа в равномерном поле от
давления. Закон Пашена.................... 108
33. Электрическая прочность вакуума . . Ч............. 114
34. Тлеющий разряд........................ 116
35. Законы подобия разрядов. Формулы Пика............ 121
Глава пятая. Дуговой разряд
36. Переход из тлеющего разряда в дуговой. Процессы, происходя-
щие в дуговом разряде..................... 126
37. Основные энергетические процессы в положительном столбе
дуги ............................. 131
38. Гашение дуги переменного и постоянного тока......... 136
39. Некоторые современные устройства для гашения дуги...... 143
Глава шестая. Коронный разряд
40. Явление короны. Процессы при коронировании......... 150
41. Корона на постоянном напряжении. Основные определения. Ха-
рактеристика разряда. Критическое напряжение короны .... 154
42. Корона на проводах на переменном напряжении. Критическое
напряжение видимой короны.................. 160
43. Потери при коронировании на постоянном и переменном напря-
жении. Теория Хольма. Формула Пика............. 162
Глава седьмая. Влияние различных факторов на пробой газов на постоянном и переменном напряжениях
44. Пробой газа между сферическими электродами......... 169
45. Пробой газа в резко неравномерных полях........... 172
46. Зависимость пробивного напряжения газа от"его химического со-
става.......................•..... I'"
47. Пробой газа в неравномерном поле при высоких давлениях . . . 181
48. Зависимость пробивного напряжения от частоты......... 183
49. Влияние механических примесей и влаги на разряд в газе .... 188 '
50. Влияние барьеров между электродами на пробивное напряжение
в газе............................. 192
Глава восьмая. Пробой газа на импульсах. Развитие разряда при атмосферном давлении
51. Пробой газа на импульсах . •• . .-.............. 196
52. Вольтвременные характеристики некоторых типичных разрядников 203
53. Некоторые экспериментальные методы изучения развития разря-
да во времени и пространстве................. 211
54. Прорастание канала "разряда небольшой длины......... 214
Глава девятля. Молния
55. Общие сведения........................ 217
56. Образование и накопление электрических зарядов в грозовом об-
лаке........ •.................... 220
57. Прорастание канала молнии..................• 225
58. Механизм грозового разряда................. . 227
Глава десятая. Разряд вдоль поверхности диэлектрика, находящегося в воздухе
59. Разряд по поверхности диэлектриков в равномерном поле .... 230
60. Разряд по поверхности диэлектрика в неравномерном поле . . . 236
61. Теория электрических разрядов по поверхности диэлектрика . . 242
62. Влияние внешних факторов на разряд по поверхности диэлек-
трика ............................. 246
Часть третья ТВЕРДЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ В ПОЛЕ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ €3. Введение............................ 250
Глава одиннадцатая. Проводимость твердых диэлектриков
64. Общие замечания о проводимости твердых диэлектриков..... 251
65. Ионная проводимость твердых диэлектриков.......... 253
66. Квантовые представления об электронной проводимости..... 257
67. Электронная проводимость диэлектриков в сильных полях .... 261
Глава двенадцатая. Электрическая проницаемость и поляризация. Потери в твердых диэлектриках
68. Электрическая проницаемость................. 264
69. Физические процессы, определяющие электрическую проницае-
мость. Поляризация...................... 267
70. Диэлектрические потери.................... 271
71. Формальная теория диэлектрических потерь. Теория неоднород-
ности ............................. 273
• *.. .цитатные i:oic|jh. 1еирия деоая................ 280
73. Экспериментальные данные и физические представления о поте-
рях в твердых диэлектриках.................. 287
Глава тринадцатая. Тепловой пробой твердых диэлектриков
74. Нарушение электрической прочности диэлектрика........ 289
75. Качественная теория теплового гробоя (по Вагнеру)...... 291
76. Количественная теория теплового пробоя для одномерного слу-
чая '.............................. 294
77. Экспериментальная проверка теории теплового пробоя...... 259
78. Нагревание диэлектрика вследствие noTLpb и пробой на высокой
частоте............................ 301
Глава четырнадцатая. Электрический пробой твердых диэлектриков
79. Обшие сведения........................ 303
80. Электрический пробой твердых диэлектриков на постоянном и
переменном напряжениях в равномерном поле ¦........ 303
81. Пробой твердых диэлектриков в неравномерных полях...... 306
82. Пробой неоднородных диэлектриков на постоянном и перемен-
ном напряжении........................ 310
83. Пробой твердых диэлектриков на импульслх........... 315
84. Неполный пробой твердых диэлектриков. Последовательный про-
бой . ........................... . . 317
85. Зависимость электрической прочности кристаллических диэлек-
триков от химического состава ................. 323
86. Влияние механической нагрузки на пробивное напряжение твер-
дых диэлектриков....................... 325
87. Объяснение электрического пробоя на основе представлений клас-
сической физики . •..................... 330
88. Теория ударной ионизгции в твердых диэлектриках. Квантовые
теории пробоя........................ 332
89. Зависимость пробивного напряжения твердых диэлектриков от
энергии закрепления электронов .............. 336
90. Зависимость пробивной прочности от атомно-молекулярных ха-
рактеристик диэлектрика.......... ......... 340
Часть четвертая ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ В ПОЛЕ ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ
Глава пятнадцатая. Разряды в жидких диэлектриках и пробой их
91. Общие сведения....................... 344
92. Пробой жидких диэлектриков на. переменном напряжении. . . . 345
93. Зависимость пробивного напряжения от температуры...... 347
94. Пробой трансформаторного масла на импульсах......... 348
95. Разряд в масле по поверхности твердого диэлектрика...... 351
93. Влияние барьеров между электродами на разрядное напряжение
в масле............................ 353
97. Теоретические представления о пробое жидких диэлектриков . . 355
Часть пятая ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Глава шестнадцатая. Методы получения высоких и сверхвысоких электрических напряжений
98. Общче сведения........................ 358-
99. Высоковольтный трансформатор. Последовательное соединение
трансформаторов....................... 360
100. Трансформаторы высокой частоты................ 364
101. Схемы выпрямления высокого переменного напряжения. Каскад-
ный генератор........................ 366
102- Электростатические генераторы................ . 369'
103. Генераторы импульсных напряжений.............. 372
104. Генераторы импульсных токов............• .... 377
Глава семнадцатая- Измерения на высоком напряжении и измерительные устройства
105. Общие сведения........................ 378
106. Измерение действующей величины напряжения......... 385
107. Измерение амплитуды напряжения............... 387
108. Измерение амплитуды напряжений с помощью шаровых разряд-
ников............................ 391
109. Катодный осциллограф и его применение для записи кривой на-
пряжения........................... 399-
ПО. Клидонограф и его применение для фиксирования амплитуды напряжения..................•........ 405
111. Высоковольтные делители напряжений.............. 409-
112. Измерение тока...........•............. 413
lid. Измерение мощности и диэлектрических потерь......... 415
114. Методы контроля качества и профилактических испытаний изоля-
ции.............................. 421
Часть шестая ЭЛЕМЕНТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ УСТАНОВОК И ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Глава восемнадцатая. Изоляторы высокого напряжения
115. Общие сведения........................ 425
116. Проходные изоляторы (вводы)......•........... 427
П7. Опорные изоляторы...............•...... 437
11**. Линейные изоляторы...................... 439-
119. Гиолянды подвесных изоляторов, их электрические характери-
стики ............................. 448
120. Специальные типы изоляторов для работы в загрязненной атмо-
сфере ............................. 451
121. Старение линейных изоляторов................. 456
122. Методы нахождения дефектных изоляторов на линии...... 458
123. Методы обнаружения дефектных вводов высокого напряжения и
типы дефектов........................ 4^2
124. Испытания изоляторов ..................... 463-
Глава девятнадцатая. Электрические силовые кабели высокого
напряжения
125. Общие сведения......................... 469
126. Физические процессы в бумажной, пропитанной изоляции кабелей 473 .
127. Нормальные конструкции силовых кабелей с вязкой пропиткой 478
128. Специальные конструкции силовых кабелей с вязкой пропиткой 482
129. Маслонаполненные кабели.................... 484
139. Кабели под давлением................'.'."..'. 487
131. Газонаполненные кабели................'..'.'. 488
132. Электрические характеристики высоковольтных силовых кабелей
и методы их испытаний.................... 491
133. Потери в защитных оболочках одножильных кабелей....... 499
134. Определение допускаемых нагрузок кабелей при установившемся
режиме........................... к0з
Глава двадцатая. Высоковольтные конденсаторы
135. Общие сведения...................... 510
136. Конструкции и характеристики высоковольтных конденсаторов .' '. 512 Список основной учебной и монографической литературы, использованной автором и рекомендуемой читателю........... 514
Алфавитный указатель .-»...................... 515
ВВЕДЕНИЕ
Применение высоких и сверхвысоких напряжений для целей передачи электрической энергии дает большие экономические преимущества в виде экономии проводникового металла и уменьшения потерь активной мощности (энергии). Передача больших мощностей на большие расстояния вообще возможна только при высоких и сверхвысоких напряжениях. В настоящее время в эксплоатации находится много высоковольтных линий значительной протяженности. Например, в США линия Болдеп-Дэм — Лос-Анжелос протяженностью 430 km на напряжение ^. 287 IkV. Перестроена линия между Форальбергом и Падербор-ном (Германия") для работы на 380 ikV.
У нас в СССР была проведена значительная подготовительная работа для постройки грандиозной линии электропередачи 380—400 ikV Куйбышев—Москва.
Повышение напряжения генераторов и двигателей позволяет значительно уменьшить их размеры.
Высокое и сверхвысокое напряжение является мощным вспомогательным средством исследования в физике атомного ядра и рентгеновских лучей, где нашли применение современные установки постоянного тока сверхвысокого напряжения.
Рентгеновские лучи, получаемые при сверхвысоких напряжениях, нашли применение в технике для просвечивания металлических слитков, с целью определения пороков в них. В медицине эти установки оказывают существенную помощь при лечении злокачественных опухолей.
Из курса теоретических основ электротехники известно, что изменение режима работы электрических установок может сопровождаться повышением напряжения выше номинального. Грозовые разряды атмосферного электричества, поражающие электрическую установку, вызывают значительные перенапряжения. 1
Цена: 300руб.
