電暈放電和沿面放電

電暈放電和沿面放電第1頁/共35頁圖戶外1000kV特高壓GIS變電站實景圖(2)第2頁/共35頁(3)電暈放電電場不均勻系數(shù)

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<2時為稍不均勻電場

f>4以上時明顯地屬于極不均勻電場第第3頁/共35頁(4)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電形式。第4頁/共35頁(5)（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5頁/共35頁(6)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)計是必須考慮的因素，壞天氣電暈功率損耗會比好天氣時大得多；（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？）。第6頁/共35頁(7)電暈的積極意義

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，這些分導(dǎo)線通常被布置在一個圓的內(nèi)接正多邊形頂點上。

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)。330—750kv的超高壓線路，分裂數(shù)一般取2—4；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、臭氧發(fā)生器）。第7頁/共35頁(8)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?！?.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8頁/共35頁(9)非自持放電階段（1）當(dāng)棒具有負(fù)極性時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動，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)，因而自持放電條件易于滿足，易于轉(zhuǎn)入流柱而形成電暈放電。第9頁/共35頁(10)流柱發(fā)展階段（1）當(dāng)棒具有正極性時電子崩進(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10頁/共35頁(11)流柱發(fā)展階段（1）當(dāng)棒具有負(fù)極性時電子崩由強(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11頁/共35頁(12)極性效應(yīng)

曲率半徑較小的電極的電位符號不同時，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時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12頁/共35頁二、長氣隙的擊穿氣隙較長時，流注往往不能一次貫穿整個氣隙，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）——主放電——整個氣隙被擊穿。

**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13頁/共35頁(14)§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14頁/共35頁(15)

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)系到整個電力系統(tǒng)的可靠運行。輸電線路和變電所外絕緣的實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15頁/共35頁(16)

三、沿面放電的類型與特點

EEtEnEEtEnE界面電場分布可分為三種典型情況，分別為：（a）均勻和稍不均勻電場；（b）極不均勻電場具有強(qiáng)垂直分量；（c）極不均勻電場具有弱垂直分量（a）（b）（c）第16頁/共35頁(17)（一）均勻和稍不均勻電場中的沿面放電。

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17頁/共35頁(18)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18頁/共35頁(19)

（二）極不均勻電場具有強(qiáng)垂直分量時的沿面放電。

第19頁/共35頁(20)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20頁/共35頁(21)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21頁/共35頁(22)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、放電特點第22頁/共35頁(23)減小比電容；減小絕緣表面電阻；4、提高措施第23頁/共35頁(24)（三）極不均勻電場垂直分量很弱時的沿面放電。

這種絕緣子的兩個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24頁/共35頁(25)

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，閃絡(luò)電壓增加不多；

濕度小于40%時無影響，大于40%時由水分在介質(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25頁/共35頁(26)

四、固體表面有水膜時的沿面放電（濕閃）第26頁/共35頁(27)

五、絕緣子污染狀態(tài)下的沿面放電（污閃）

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)和發(fā)展等四個階段。采取措施抑制或阻止其中任何一個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。自動重合閘成功率遠(yuǎn)低于雷擊閃落時，造成事故的擴(kuò)大和長時間停電。就經(jīng)濟(jì)損失而言，污閃在各類事故中居首位。第27頁/共35頁(28)第28頁/共35頁(29)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）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）λ

：

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29頁/共35頁(30)六、污閃事故的對策

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30頁/共35頁(31)定期或不定期的清掃干步擦拭或高壓水槍；第31頁/共35頁(32)涂料硅油或硅脂；室溫硫化硅橡膠第32頁/共35頁(33)新型合成絕緣子的優(yōu)點：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。