Nagyfeszültségű technika

Villamos energiaátvitelt nagyobb távolságra csak nagy feszültségen lehet megoldani, ezért az 1000 V feletti feszültség korán megjelent a hálózatokban. Az utcai villamos világítást 1884-ben – a világon elsőként – bevezető Temesvár közvilágítási hálózatát pl. 1400 V feszültségű generátorok közvetlenült táplálták. A transzformátoros átviteli és elosztórendszer tovább növelte ezt a feszültséget, de tudományos alapjai csak később alakultak ki. A BME-n Zipernowsky Károly már 1913-ban nagyfeszültségű laboratóriumot is berendezett, de a Ganz Villamossági Műveknek is volt nagyfeszültségű próbaterme. Ebben a laboratóriumban végzett szigeteléstechnikai kutatásokat Eisler János az 1930-as évek elején és az eredmények felhasználásával írt doktori értekezést a szigetelőanyagok vizsgálatáról. Verebélÿ László 1936-ban létesített egyetemi laboratóriumában a Ganz gyártmányú 240 kV-os próbatranszformátor már a hazai 120 kV-os vezeték berendezéseinek vizsgálatára is alkalmas volt és az 1943-ban beszerzett 1 millió voltos lökésgerjesztővel kezdett közelíteni a korszerű külföldi laboratóriumokhoz.

Az oktatási célra létesült egyetemi laboratórium 1950 után már nem tudta ellátni az egyre nagyobb feszültséget kívánó és mennyiségét tekintve is megnövekedett országos feladatokat, ezért a Villamos Energiaipari Kutató Intézetben (VEIKI) korszerű kutatólaboratórium létesült, a Ganz Villamossági Művekben, valamint a Pécsi és a Kőbányai Porcelángyárban pedig nagyfeszültségű próbatermet építettek. Kisebb feszültséggel, vagy szűkített vizsgálati feladatokkal több gyári próbatermet {IV-237.} is hoztak létre. A VEIKI laboratóriuma Ignácz Pál, majd Vajda György, Karsai Károly és Krómer István vezetésével a méréstechnika fejlesztésében, a szennyezett szigetelők, a túlfeszültség-levezetők, nagyfeszültségű berendezések és transzformátorok vizsgálatában ért el jelentős eredményeket. A Ganz laboratóriumban Kerényi Dénes a transzformátorok lökőfeszültségű vizsgálatával és a gépek és készülékek szigetelésének vizsgálatával járult hozzá a gyártmányok szigetelési problémáinak megoldásához. A nagyfeszültségű vizsgálóberendezések különleges csoportját képezik a Magyar Villamos Művek, az Észak-Magyarországi Áramszolgáltató valamint a Budapesti Elektromos Művek részére Horváth Tibor tervei alapján készült mérőkocsik, amelyekkel az erőművekben és állomásokban helyszíni vizsgálatokat lehetett végezni. Mivel Közép-Európában csak nálunk volt ilyen berendezés, a szomszédos országokban is végeztek helyszíni méréseket.

A nagyfeszültségű technika egyik jelentős területe a szigeteléstechnika, amelynek alapjait Eisler János rakta le. Az általa kezdeményezett roncsolásmentes szigetelésvizsgálati módszereket Németh Endre fejlesztette tovább és egyben elméletileg is új alapokra helyezte a szigetelőanyagokban kialakuló polarizációs jelenségeket. Csernátony Hoffer András az itatott papírszigetelések technológiájának kidolgozásával, továbbá a hibagáz-analízis, valamint a részleges átütések vizsgálati módszereinek kidolgozásával és bevezetésével járult hozzá a legnagyobb feszültségű transzformátorok hazai gyártásához.

A villámkutatás és a villámvédelem a nagyfeszültségű technika különleges területét képezik, amellyel Verebélÿ kezdett foglalkozni. Laboratóriumi kísérletek alapján módosította a villámhárítók védett terére vonatkozó Schwaiger-féle határgörbéket. Az 1950-es évek elején a zivatarok gyakoriságának és eloszlásának meghatározása céljából országos megfigyelőhálózatot szervezett és megindította a villámáramok mágnespálcás mérését. A kutatás folytatásaként Horváth Tibor teljesen új elméleti alapokon álló módszert dolgozott ki a villámcsapások gyakoriságának és ezen belül a villámhárítók védőhatásának számítására. Az ennek alapján általa kidolgozott számítógépi programok elsőként és ma is egyedül szolgáltatnak számszerű adatokat a villámhárítók védőhatására. A tőle származó „gördülő gömb” szerkesztési eljárást ma már világszerte használják és nemzetközi szabványba is felvették.

A Verebélÿ, Eisler és Horváth professzor körül kialakult nagyfeszültségű technikai iskola legújabb ága az ipari elektrosztatika. Berta István munkája révén az elektrosztatikus feltöltődések számítógépi modellezésével, a feltöltődések elleni védekezés módszereinek fejlesztésével, az elektrosztatikus sterilitás fogalmának bevezetésével valamint az elektrosztatikus porleválasztás és permetezés kutatásával ért el új eredményeket. Az újabban megjelent mikronméretű elektrosztatikus motorokkal kapcsolatban sokszor hivatkoznak arra, hogy a 19. század végén Zipernowsky készített először elektrosztatikus motort.

Zipernowszky Károly

A nagyfeszültségű technika területéhez tartozik az a szigeteléstechnikai fejlesztés, amelyet az iparban értek el. A Villamosipari Kutató Intézetben nagyfeszültségű távvezetékek számára kifejlesztett műgyanta rúdszigetelőket ma már egyre gyakrabban építik be az új vezetékekbe. A hazai kábelgyártás tudományos színvonalát mutatják az itthon gyártott 120 kV feszültségű, polietilén szigetelésű kábelek.

A nagyfeszültségű technikának az ipari, főleg energetikai iránya mellett az atomfizikai részecskegyorsítókban inkább az elektrosztatikus jelenségeket használták föl. A Bay Zoltán vezetésével létrejött Atomfizika Tanszék részére a laboratóriumi {IV-238.} eszközök készítésével foglalkozó Varga Géza-cég 1 millió voltos kaszkád-egyenirányítót készített, amely azonban a második világháború alatt elpusztult. Ennek folytatásaként alakult ki a Központi Fizikai Kutató Intézetben Simonyi Károly irányításával a nagyfeszültségű gyorsítókkal foglalkozó csoport és építettek ilyen berendezéseket.

A nagyfeszültségű technikával foglalkozó szakirodalom Verebélÿ László Villamos erőátvitel I. Gyakorlati elektrosztatika című könyvével kezdődött. Ez az erőterek számítását, a szigeteléstechnikát és a nagyfeszültségű laboratóriumi eredményeket foglalta össze. A klasszikus értelemben vett elektrosztatikával alig foglalkozik, kitér viszont az atomfizikai gyorsítókra. Az erőterek számítását ma már olyan általános fizikai, sőt matematikai kérdésnek tekintik, ami nem tartozik a nagyfeszültségű technika témakörébe. A szigeteléstechnika bizonyos mértékig önálló tudománnyá vált és erről Eisler János Szigetelőanyagok alkalmazása villamos gépekben és készülékekben (1957), valamint Németh Endre–Horváth Tibor Nagyfeszültségű szigeteléstechnika (1976) című könyve tanúskodik. A gyakorlati szigeteléstechnika mellett a szigetelőanyagokban kialakuló villamos jelenségek újszerű megközelítését nyújtják Horváth Tibor–Csernátony Hoffer András Nagyfeszültségű Technika című tankönyvei, amelyek ezenkívül a nagyfeszültségű laboratóriumi és méréstechnikával is foglalkoznak. A szigeteléstechnika fontos részét képezik az ellenőrző vizsgálatok és mérések, amelyekről Villamos szigetelések vizsgálata címmel Horváth Tibor és Németh Endre két romániai magyar szerzővel (Máthé Balázs és László Tamás) írt közös könyvet 1979-ben. Ezt a könyvet néhány évvel később (László Tamás helyett román társszerzővel) román nyelven is kiadták Bukarestben.

A klasszikus elektrosztatika részletes feldolgozása Horváth Tibor–Berta István–Pohl Jeromos Az elektrosztatikus feltöltődések című, 1984-ben megjelent könyve, amelyet a műanyagok elterjedése tett különösen időszerűvé. Ennek a témának egyik részét tárgyalja az Angliában 1982-ben kiadott Horváth Tibor–Berta István Static elimination című könyv, amely a kérdéssel foglalkozó legtöbb külföldi kutatóhelyen megtalálható. A könyvet oroszul Moszkvában is kiadták.

A villámkutatás irodalmának hosszú múltja van Magyarországon. A budai egyetem professzora Makó Pál már a 18. században színvonalas tanulmányt írt a villám természetéről, amely latinul és németül is megjelent. A 20. században Verebélÿ László A villámkutatás legújabb eredményei címmel írt összefoglaló tanulmányt, amely 1940-ben jelent meg. A mai magyar villámvédelmi szakirodalmat Horváth Tibor Villámvédelem című könyve alapozta meg 1965-ben. Ez a felfedezések történetétől és a meteorológiai jelenségektől a villámhárítók működésének újszerű elméletéig és a szabadban tartózkodó ember viselkedéséig minden kérdéssel foglalkozik. Később, elsősorban gyakorlati alkalmazás céljából jelent meg az Épületek villámvédelme (1980) valamint a Családi házak villámvédelme (1993) című könyv. A villámcsapás valószínűségét és a villámhárító védőhatását új elméleti alapokon tárgyalta az Angliában 1991-ben kiadott Computation of lightning protection című könyv.