电晕放电和沿面放电.ppt

(1) 2.3 电晕放电 一、稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征 按照电场的不均匀程度分为 稍不均匀电场 和 极 不均匀电场。 稍不均匀电场：放电特性与均匀电场相似，一旦 出现自持放电便一定立即导致整个气隙击穿。例如： 高压实验中用来测高电压的球隙、全封闭组合电器中 的分相母线筒。 极不均匀电场：电场强度沿气隙分布极不均匀， 当所加电压达到某一临界值时，曲率半径小的电极附 近空间电场强度首先达到起始场强值E0 ，在此区域先 出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流柱。 第三节 自放电条件 110kV全封闭组合电器 (2) 分相母线筒 图 户外1000kV特高压GIS变电站实景图 (3) (4) 电场不均匀系数 式中 Emax 最大电场强度,Eav为平均电场强度。 f 4 以上时明显地属于极不均匀电场 第 (5) 二、电晕放电 电晕放电可以是极不均匀电场气隙击穿过程的第 一阶段，也可以是长期存在的稳定放电形式。这种放 电是极不均匀电场所特有的一种放电形式。 (6) （1）基本物理过程描述； （2）外观特征：电极附近空间发出蓝色的晕光； （3）外加电压增大，电晕区也随之扩大，放电电流也 增大（由微安级到毫安级），但气隙总的来看，还保 持着绝缘状态，还没有被击穿。 (7) 三、电晕的危害 （1）光、声、热等效应使空气发生化学反应，产生 腐蚀作用；（2）消耗能量，电晕损耗是超高压输电线 路设计是必须考虑的因素，坏天气电晕功率损耗会比 好天气时大得多；（3）电晕会对无线电和电视广播产 生干扰，还可能产生超过环保标准的噪声。 四、防止和减轻电晕的方法 根据产生的机理制定方法 采用扩径导线和空心导 线，更加合适的措施是采用分裂导线（思考其他优点 ？）。 (8) 分裂导线：每相都用若干根直径较小的平行分导线来 替换大直径导线。分裂数超过两根时，这些分导线通常 被布置在一个圆的内接正多边形顶点上。 分裂导线的电场强度与分导线的直径和分导线间的距 离 d 有关。330750kv的超高压线路，分裂数一般取24 ； 1000kv及以上的特高压线路分裂数就更多，例如取8或 更大。 五、电晕的积极意义 衰减雷电过电压幅值和降低其陡度；抑制操作过电压的幅 值；改善电场分布；广泛应用于工业设施（静电除尘器、静电 喷涂装置、臭氧发生器）。 (9) 一、短间隙的击穿 p 击穿过程 1、非自持放电阶段 2、流柱发展阶段。 2.4 不均匀电场气隙的击穿 非自持放电阶段 （1）当棒具有正极性时 在棒极附近，积聚起正空间电荷，减 少了紧贴棒极附近的电场，而略微 加强了外部空间的电场，棒极附近难 以造成流柱，使得放电自持，即电晕 放电难以形成。 (10) 非自持放电阶段 （1）当棒具有负极性时 电子崩中电子离开强电场区后，不再 引起电离，正离子逐渐向棒极运动， 在棒极附近出现了比较集中的正空间 电荷，使电场畸变。棒极附近的电场 得到增强，因而自持放电条件易于满 足，易于转入流柱而形成电晕放电。 (11) 流柱发展阶段 （1）当棒具有正极性时 电子崩进入棒电极，正电荷留在棒尖加 强了前方的电场（曲线2），对形成流柱发展 有利。头部前方产生电子崩，吸引入流柱头部 正电荷区域，加强并延长流柱通道； 流柱及其头部的正电荷使强电场区更向前 推移（曲线3），促进流柱通道进一步发展， 逐渐向阴极推进，形成正流柱。 (12) 流柱发展阶段 （1）当棒具有负极性时 电子崩由强场区向弱场区发展，对电子崩 发展不利。棒极前的正电荷区消弱了前方空间 的电场，使流柱发展不利（曲线2）； 等离子体层前方电场足够强后，发展新电 子崩，形成了大量二次电子崩，汇集起来后使 得等离子体层向阳极推进，形成负流柱 (13) p 极性效应 曲率半径较小的电极的电位符号不同时，气隙的击穿电压 存在明显差异的现象。 p 极性效应的应用 在进行外绝缘的冲击高压试验时往往加正极性冲击电压 ；在工频高压作用下，击穿均发生在外加电压为正极性的半 周内。 二、长气隙的击穿 气隙较长时，流注往往不能一次贯穿整个气隙，而 出现逐级推进的先导放电现象。 长间隙的放电过程：电晕放电先导放电（热电 离）主放电整个气隙被击穿。 * 雷电放电是自然界的超长间隙放电，其先导过程和 主放电过程发展的最充分。 (15) 2.6 沿面放电和污闪事故 一、沿面放电概念 沿面放电：沿气体和固体绝缘或气体和液体绝缘 表面发生的气体放电现象叫沿面放电。 气体中沿着固体绝缘表面放电的形式包括： 沿面滑闪：尚未发生击穿； 沿面闪络：沿面击穿； (16) 二、研究沿面放电的意义 电力系统中绝缘子、套管等固体绝缘在机械 上对高压导体起固定作用，又在电气上起绝缘作 用，其绝缘状况（击穿和闪络）关系到整个电力 系统的可靠运行。输电线路和变电所外绝缘的实 际绝缘水平取决于它的沿面闪络电压（为什么） 。 沿固体介质表面的闪络电压不但比固体介质 本身的击穿电压低得多，而且比极间距离相同的 纯气隙的击穿电压低不少？ (17) E Et EnE Et En E （a） （b） （c） (18) 界面与电力线平行，但沿面闪落电 压仍要比空气间隙的击穿电压低很 多？ Keywords：气隙，水膜，电阻不 均匀和粗糙不平。 提高沿面闪络电压的措施：在连接 处涂导电粉末或导电胶。 E (19) 不同憎水性固体表面的沿面闪络情况如左图； 不同电压形式下玻璃表面的闪络情况如右图。 (20) （二）极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电。 (21) 导杆 法兰 电晕放电-辉光放电-滑闪放电-沿面闪络 外施电压升高 电压超过某一值 电压再升高 滑闪放电机理： 带电粒子撞击介质 表面，使局部温度 升高，导致热电离 1、放电现象 (22) 等值电路： 由介质表面电阻RS、比电容 C0和体积电阻G1构成。 2、理论分析 (23) 滑闪放电在交流和冲击电压下很 明显； 随着电压的增加，滑闪长度增加得 很快，靠增加沿面闪络距离来提高 闪络电压的效果有限； 法兰处套管的外径和壁厚越大，滑 闪放电电压越大。 3、放电特点 (24) 减小比电容； 减小绝缘表面电阻； 4、提高措施 (25) 这种绝缘子的两个电极之间 的距离较长，只可能出现沿面闪 落。不出现热电离和滑闪放电？ 提高干闪落电压的措施：增大极 间距离。 思考：三种情况下沿面闪络电压 的比较？ Et En E (26) 三、沿面放电电压的影响因素和提高方法 影响因素： 固体介质材料 主要取决于该材料的亲水性或憎水性。 电场形式 同样的表面闪落距离下均匀与稍不均匀电场闪落 电压最高。 大气条件 气压增大时，闪络电压增加不多； 湿度小于40%时无影响，大于40%时由水分在介质 表面的凝结状况确定。 固体介质表面状况 淋雨、污秽及覆冰等。 (27) 四、固体表面有水膜时的沿面放电（湿闪） (28) 污闪过程 绝缘子污染通常可分为积污、受潮、干区形成、局部 电弧的出现和发展等四个阶段。采取措施抑制或阻止其中 任何一个阶段的完成就能防止污闪事故的发生。 污闪危害 污闪造成的后果很严重，由于一个区域内绝缘子积污 受潮情况差不多，所以容易发生大面积污闪事故。自动重 合闸成功率远低于雷击闪落时，造成事故的扩大和长时间 停电。就经济损失而言，污闪在各类事故中居首位。 (29) (30) 污秽表征 污秽度除了与积污量有关还与污秽的化学成分有关。 通常采用“等值附盐密度”（简称“等值盐密”）来表征 绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方厘米表面所沉积的 等效氯化钠（NaCl）毫克数。 衡量输电线路绝缘子抗污闪能力的参量是泄漏比距（也称 爬电比距） ： 指外绝缘“相地”之间的爬电距离 (cm) 与系统最高工作（线）电压（kv,有效值）之比。 (31) l 调整爬距（增大泄露距离） 耐张绝缘子增加片数； 悬式绝缘子选用爬距较 长的耐污型绝缘子或改 用V型串。 (32) l 定期或不定期的清扫 干步擦拭或高压水枪； (33) l 涂料 硅油或硅脂；室温硫化硅橡胶 (34) 新型合成绝缘子的优点： l 半导体釉绝缘子 l 新型合成绝缘子 1、重量轻（仅相当于瓷绝缘子的1/10左右） 2、抗弯、抗拉、耐冲击附和等机械性能都很好。 3、电气绝缘性能好，特别是在严重污染和大气潮湿的情 况下性能十分优异； 4、