電暈放電和沿面放電

1、電暈放電和沿面放電第1頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五110kV全封閉組合電器(2)分相母線筒第2頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五圖 戶外1000kV特高壓GIS變電站實(shí)景圖(3)第3頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(4) 電場不均勻系數(shù)式中 Emax 最大電場強(qiáng)度,Eav為平均電場強(qiáng)度。 f 4 以上時(shí)明顯地屬于極不均勻電場第第4頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(5)二、電暈放電 電暈放電可以是極不均勻電場氣隙擊穿過程的第一階段，也可以是長期存在的穩(wěn)定放電形式。這種放電是極不均勻電場所特有的一種放

2、電形式。第5頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(6)（1）基本物理過程描述；（2）外觀特征：電極附近空間發(fā)出藍(lán)色的暈光；（3）外加電壓增大，電暈區(qū)也隨之?dāng)U大，放電電流也增大（由微安級到毫安級），但氣隙總的來看，還保持著絕緣狀態(tài)，還沒有被擊穿。第6頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(7)三、電暈的危害 （1）光、聲、熱等效應(yīng)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕作用；（2）消耗能量，電暈損耗是超高壓輸電線路設(shè)計(jì)是必須考慮的因素，壞天氣電暈功率損耗會比好天氣時(shí)大得多；（3）電暈會對無線電和電視廣播產(chǎn)生干擾，還可能產(chǎn)生超過環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的噪聲。四、防止和減輕電暈的方法 根

3、據(jù)產(chǎn)生的機(jī)理制定方法 采用擴(kuò)徑導(dǎo)線和空心導(dǎo)線，更加合適的措施是采用分裂導(dǎo)線（思考其他優(yōu)點(diǎn)？）。第7頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(8) 分裂導(dǎo)線：每相都用若干根直徑較小的平行分導(dǎo)線來替換大直徑導(dǎo)線。分裂數(shù)超過兩根時(shí)，這些分導(dǎo)線通常被布置在一個(gè)圓的內(nèi)接正多邊形頂點(diǎn)上。 分裂導(dǎo)線的電場強(qiáng)度與分導(dǎo)線的直徑和分導(dǎo)線間的距離 d 有關(guān)。330750kv的超高壓線路，分裂數(shù)一般取24； 1000kv及以上的特高壓線路分裂數(shù)就更多，例如取8或更大。五、電暈的積極意義 衰減雷電過電壓幅值和降低其陡度；抑制操作過電壓的幅值；改善電場分布；廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)施（靜電除塵器、靜電噴涂裝置、臭

4、氧發(fā)生器）。第8頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(9)一、短間隙的擊穿擊穿過程 1、非自持放電階段 2、流柱發(fā)展階段。2.4 不均勻電場氣隙的擊穿非自持放電階段（1）當(dāng)棒具有正極性時(shí)在棒極附近，積聚起正空間電荷，減少了緊貼棒極附近的電場，而略微加強(qiáng)了外部空間的電場，棒極附近難以造成流柱，使得放電自持，即電暈放電難以形成。第9頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(10)非自持放電階段（1）當(dāng)棒具有負(fù)極性時(shí)電子崩中電子離開強(qiáng)電場區(qū)后，不再引起電離，正離子逐漸向棒極運(yùn)動(dòng)，在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，使電場畸變。棒極附近的電場得到增強(qiáng)，因而自持放電

5、條件易于滿足，易于轉(zhuǎn)入流柱而形成電暈放電。第10頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(11)流柱發(fā)展階段（1）當(dāng)棒具有正極性時(shí) 電子崩進(jìn)入棒電極，正電荷留在棒尖加強(qiáng)了前方的電場（曲線2），對形成流柱發(fā)展有利。頭部前方產(chǎn)生電子崩，吸引入流柱頭部正電荷區(qū)域，加強(qiáng)并延長流柱通道； 流柱及其頭部的正電荷使強(qiáng)電場區(qū)更向前推移（曲線3），促進(jìn)流柱通道進(jìn)一步發(fā)展，逐漸向陰極推進(jìn)，形成正流柱。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(12)流柱發(fā)展階段（1）當(dāng)棒具有負(fù)極性時(shí) 電子崩由強(qiáng)場區(qū)向弱場區(qū)發(fā)展，對電子崩發(fā)展不利。棒極前的正電荷區(qū)消弱了前方空間的電場，使流柱發(fā)展

6、不利（曲線2）； 等離子體層前方電場足夠強(qiáng)后，發(fā)展新電子崩，形成了大量二次電子崩，匯集起來后使得等離子體層向陽極推進(jìn)，形成負(fù)流柱第12頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(13)極性效應(yīng) 曲率半徑較小的電極的電位符號不同時(shí)，氣隙的擊穿電壓存在明顯差異的現(xiàn)象。極性效應(yīng)的應(yīng)用 在進(jìn)行外絕緣的沖擊高壓試驗(yàn)時(shí)往往加正極性沖擊電壓；在工頻高壓作用下，擊穿均發(fā)生在外加電壓為正極性的半周內(nèi)。第13頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五二、長氣隙的擊穿 氣隙較長時(shí)，流注往往不能一次貫穿整個(gè)氣隙，而出現(xiàn)逐級推進(jìn)的先導(dǎo)放電現(xiàn)象。 長間隙的放電過程：電暈放電先導(dǎo)放電（熱電離）主

7、放電整個(gè)氣隙被擊穿。 * 雷電放電是自然界的超長間隙放電，其先導(dǎo)過程和主放電過程發(fā)展的最充分。第14頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(15) 2.6 沿面放電和污閃事故 一、沿面放電概念 沿面放電：沿氣體和固體絕緣或氣體和液體絕緣表面發(fā)生的氣體放電現(xiàn)象叫沿面放電。 氣體中沿著固體絕緣表面放電的形式包括： 沿面滑閃：尚未發(fā)生擊穿； 沿面閃絡(luò)：沿面擊穿；第15頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(16) 二、研究沿面放電的意義 電力系統(tǒng)中絕緣子、套管等固體絕緣在機(jī)械上對高壓導(dǎo)體起固定作用，又在電氣上起絕緣作用，其絕緣狀況（擊穿和閃絡(luò)）關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的

8、可靠運(yùn)行。輸電線路和變電所外絕緣的實(shí)際絕緣水平取決于它的沿面閃絡(luò)電壓（為什么）。 沿固體介質(zhì)表面的閃絡(luò)電壓不但比固體介質(zhì)本身的擊穿電壓低得多，而且比極間距離相同的純氣隙的擊穿電壓低不少？第16頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(17) EEtEnEEtEnE（a）（b）（c）第17頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(18) 界面與電力線平行，但沿面閃落電壓仍要比空氣間隙的擊穿電壓低很多？Keywords：氣隙，水膜，電阻不均勻和粗糙不平。提高沿面閃絡(luò)電壓的措施：在連接處涂導(dǎo)電粉末或?qū)щ娔z。E第18頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期

9、五(19)不同憎水性固體表面的沿面閃絡(luò)情況如左圖；不同電壓形式下玻璃表面的閃絡(luò)情況如右圖。第19頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(20) （二）極不均勻電場具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電。第20頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(21)導(dǎo)桿法蘭電暈放電-輝光放電-滑閃放電-沿面閃絡(luò)外施電壓升高 電壓超過某一值 電壓再升高滑閃放電機(jī)理：帶電粒子撞擊介質(zhì)表面，使局部溫度升高，導(dǎo)致熱電離1、放電現(xiàn)象第21頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(22)等值電路：由介質(zhì)表面電阻RS、比電容C0和體積電阻G1構(gòu)成。2、理論分析第22頁，共35頁，

10、2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(23)滑閃放電在交流和沖擊電壓下很明顯；隨著電壓的增加，滑閃長度增加得很快，靠增加沿面閃絡(luò)距離來提高閃絡(luò)電壓的效果有限；法蘭處套管的外徑和壁厚越大，滑閃放電電壓越大。3、放電特點(diǎn)第23頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(24)減小比電容；減小絕緣表面電阻；4、提高措施第24頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(25) 這種絕緣子的兩個(gè)電極之間的距離較長，只可能出現(xiàn)沿面閃落。不出現(xiàn)熱電離和滑閃放電？提高干閃落電壓的措施：增大極間距離。思考：三種情況下沿面閃絡(luò)電壓的比較？EtEnE第25頁，共35頁，2022年，

11、5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(26) 三、沿面放電電壓的影響因素和提高方法 影響因素：固體介質(zhì)材料 主要取決于該材料的親水性或憎水性。電場形式 同樣的表面閃落距離下均勻與稍不均勻電場閃落 電壓最高。大氣條件 氣壓增大時(shí)，閃絡(luò)電壓增加不多； 濕度小于40%時(shí)無影響，大于40%時(shí)由水分在介質(zhì) 表面的凝結(jié)狀況確定。固體介質(zhì)表面狀況 淋雨、污穢及覆冰等。 第26頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(27) 四、固體表面有水膜時(shí)的沿面放電（濕閃）第27頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(28) 污閃過程 絕緣子污染通?？煞譃榉e污、受潮、干區(qū)形成、局部電弧的出現(xiàn)

12、和發(fā)展等四個(gè)階段。采取措施抑制或阻止其中任何一個(gè)階段的完成就能防止污閃事故的發(fā)生。污閃危害 污閃造成的后果很嚴(yán)重，由于一個(gè)區(qū)域內(nèi)絕緣子積污受潮情況差不多，所以容易發(fā)生大面積污閃事故。自動(dòng)重合閘成功率遠(yuǎn)低于雷擊閃落時(shí)，造成事故的擴(kuò)大和長時(shí)間停電。就經(jīng)濟(jì)損失而言，污閃在各類事故中居首位。第28頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(29)第29頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(30)污穢表征 污穢度除了與積污量有關(guān)還與污穢的化學(xué)成分有關(guān)。通常采用“等值附鹽密度”（簡稱“等值鹽密”）來表征絕緣子表面的污穢度，它指的是每平方厘米表面所沉積的等效氯化鈉（NaCl

13、）毫克數(shù)。衡量輸電線路絕緣子抗污閃能力的參量是泄漏比距（也稱爬電比距） ： 指外絕緣“相地”之間的爬電距離(cm) 與系統(tǒng)最高工作（線）電壓（kv,有效值）之比。 第30頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(31)調(diào)整爬距（增大泄露距離）耐張絕緣子增加片數(shù)；懸式絕緣子選用爬距較長的耐污型絕緣子或改用V型串。第31頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(32)定期或不定期的清掃干步擦拭或高壓水槍；第32頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(33)涂料硅油或硅脂；室溫硫化硅橡膠第33頁，共35頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)24分，星期五(34)新型合成絕緣子的優(yōu)點(diǎn)：半導(dǎo)體釉絕緣子新型合成絕緣子 1、重量輕（僅相當(dāng)于瓷絕緣子的1/10左右） 2、抗彎、抗拉、耐沖擊附和等機(jī)械性能都很好。 3、電氣絕緣性能好，特別是在嚴(yán)重污染和大氣潮濕的情況下性能十分優(yōu)異； 4、耐電弧性能也很好。 價(jià)格昂貴、老化等問