Suurjännitekaapelin kapasitanssin mittaus

Abstract

Opinnäytetyössä suunniteltiin Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioon uusi suurjännitetyö. Idea uuden laboratoriotyön suunnittelusta sai alkunsa laboratorioon hankitusta Tettex Instrumentin Type 2877 -kapasitanssimittasillasta. Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella standardien asettamat vaatimukset täyttävä mittaustilanne ja laatia työohjeet uuteen laboratoriotyöhön. Laboratoriotyössä selvitetään Tettex Instrumentin Type 2877 -kapasitanssimittasillan avulla suurjännitekaapelin kapasitanssi, häviökerroin ja häviökulma. Saatuja arvoja verrataan teoreettisiin arvoihin ja analysoidaan saatuja tuloksia.

Eristyksen häviökertoimen mittaamista vaihtojännitteellä käytetään yleisesti suurjännitelaitteiden eristysrakenteiden kunnon arvioinnissa. Eristysaineiden sähköiset ominaisuudet muuttuvat iän, käyttöpaikan ja –tavan myötä. Häviökerroin ilmaisee kuinka paljon eriste eroaa ideaalisesta eristeestä. Suurjännitelaitteiden kapasitanssia ja häviökerrointa mitataan yleensä Scheringin sillalla tai virtavertailijasillalla. Tässä työssä käytetään Scheringin siltaa. Scheringin siltamittaus toimii siten, että mitattavaa testikappaletta verrataan tunnettuun mittanormaaliin. Tavallisesti kapasitanssin mittanormaalina käy-tetään painekaasukondensaattoria ja häviökertoimen mittanormaalina normaalikondensaattorin ja sen kanssa sarjassa olevan vastuksen yhdistelmää.

Opinnäytetyössä hyödynnettiin koulussa opittuja asioita sähkösuunnittelusta. Tampereen ammattikorkeakoulun kustantamien standardien avulla saatiin käyttöön opinnäytetyön kannalta välttämättömiä tietoja. Tampereen ammattikorkeakoulu hyötyy tästä opinnäytetyöstä ensinnäkin siksi, että käyttämätön mittalaite saadaan otettua käyttöön. Lisäksi suunniteltu laboratoriotyö antaa tuleville opiskelijoille mahdollisuuden tutustua aihepiiriin, jota muuten ei tutkittaisi.

The purpose of this bachelor’s thesis was to design a new high voltage laboratory measurement for the use of Tampere University of Applied Sciences. The topic arose from an unused Tettex Instrument Type 2877 capacitance measuring bridge. The aim was to design a laboratory measurement that meets the standards and to create work instructions for it.The purpose of the laboratory measurement is to determine the capacitance, loss factor and loss angle of a high voltage cable using the Tettex Instrument Type 2877 capasitance measuring bridge. The results of the measurements will first be compared to theoretical values and the results of this comparison will then be analyzed.

The measurement of the loss factor of insulation using alternating current is a commonly used method in evaluating the condition of high voltage devices. The electrical properties of insulating materials change with age, place and method of use. The loss factor indicates how much insulation differs from ideal insulation. The capacitance and the loss factor of high voltage devices are usually measured by Schering Bridge or a current comparator bridge. Schering Bridge was used in this thesis. It is based on the comparison of the test object to a known reference. Normally, a compressed gas capacitor is used as the reference of capacitance, and the combination of a series-connected capaci-tor and a resistor is used as the reference of the loss factor.

In this thesis, the knowledge of electrical planning gained in the studies was utilized. The standards purchased by Tampere University of Applied Sciences enabled access to information that was necessary for this thesis. Tampere University of Applied Sciences will benefit from this thesis firstly because the unused measuring bridge can be taken into use. In addition, the laboratory measurement that was designed will give future students an opportunity to familiarize themselves with a topic that would otherwise not be explored.