局部放電的測量-局部放電類型(高電壓技術(shù))

局部放電的測量

局部放電的定義

一、局部放電的定義

高壓電氣設備內(nèi)常用的固體絕緣物不可能做得十分純凈致密，難免會不同程度的包含一些分散性的異物，如各種雜質(zhì)、氣泡、空隙、水份和污穢等，有些是原材料不純所致，有些是運行中絕緣物的老化、分解等過程中產(chǎn)生的，而且在運行中這些缺陷還會逐漸發(fā)展。由于這些異物的電導和介電系數(shù)不同于絕緣物，故在外施電壓作用下電氣設備的電場強度往往是不相等的，當異物局部區(qū)域的電場強度達到該區(qū)域介質(zhì)的擊穿場強時，該區(qū)域就會出現(xiàn)放電，但這放電并沒有貫穿施加電壓的兩導體之間，即整個絕緣系統(tǒng)并沒有擊穿，仍然保持絕緣性能，這種現(xiàn)象稱為局部放電。

二、局部放電產(chǎn)生的效應

局部放電是一種復雜的物理過程，有電、聲、光、熱等效應，還會產(chǎn)生各種生成物。從電學特性方面分析，產(chǎn)生放電時，在放電處有電荷交換、有電磁波輻射、有能量損耗。最引人注目的是反映到試品施加電壓的兩端，有微弱的脈沖電壓出現(xiàn)。局部放電會逐漸腐蝕、損壞絕緣材料，使放電區(qū)域不斷擴大，最終導致整個絕緣體擊穿。因此必需把局部放電限制在一定水平之下。高電壓電工設備都把局部放電的測量列為檢查產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標，產(chǎn)品不但出廠時要做局部放電試驗，而且在投入運行之后還要經(jīng)常進行測量。

通過本知識點的學習，使學生掌握局部放電的概念及危害，為今后的課程學習打下了良好的基礎。局部放電的測量

局部放電的類型

局部放電的類型

局部放電是一種復雜的物理過程，有電、聲、光、熱等效應，還會產(chǎn)生各種生成物。從電學特性方面分析，產(chǎn)生放電時，在放電處有電荷交換、有電磁波輻射、有能量損耗。最引人注目的是反映到試品施加電壓的兩端，有微弱的脈沖電壓出現(xiàn)。1.內(nèi)部局部放電發(fā)生的絕緣內(nèi)部的局部放電如圖所示如圖所示，當工頻高壓施加于這個絕緣體的兩端時，如果氣泡上承受的電壓沒有達到氣泡的擊穿電壓，則氣泡上的電壓就隨外加電壓的變化而變化。若外加電壓足夠高，則當上升到氣泡的擊穿電壓時，氣泡發(fā)生放電，放電過程使大量中性氣體分子電離，變成正離子和電子或負離子，形成了大量的空間電荷。這些空間電荷，在外加電場作用下遷移到氣泡壁上，形成了與外加電場方向相反的電壓，如圖所示，這時氣泡上的剩余電壓應是兩者的疊加結(jié)果即氣泡上的實際電壓小于氣泡的擊穿電壓，于是氣泡的放電暫停。氣泡上的電壓又隨外加電壓的上升而上升，直到重新到達時，又出現(xiàn)第二次放電。第二次放電過程產(chǎn)生的空間電荷，同樣又建立起反向電壓，假定第一次的放電累積的電荷都沒有泄漏掉，這時氣泡中反向電壓為又使氣泡上實際的電壓下降到Ｕr，于是放電又暫停。之后氣泡上的電壓又隨外加電壓上升而上升，當它達到時又產(chǎn)生放電。這樣在外加電壓達到峰值前，若放電n次，則放電產(chǎn)生的空間電荷所建立的內(nèi)部電壓為。在外加電壓過峰值后，開始下降，當氣泡上的電壓達到時，即時，氣泡又發(fā)生放電，但這時放電產(chǎn)生的空間電荷的移動方向，決定于內(nèi)部空間電荷所建立的電場方向，于是中和掉一部分原來累積的電荷，使內(nèi)部電壓減少了一個。氣隙上的電壓降達到時，放電又暫停。之后氣隙上的電壓又隨外加電壓下降向負值升高，直到重新達到-時，放電又重新發(fā)生。假定每次放電產(chǎn)生的都一樣，并且，則當外加電壓（瞬時值）過零時放電產(chǎn)生的電荷都消失，于是在外加電壓的下半周期，重新開始一個新的放電周期。通常介質(zhì)內(nèi)部氣泡的放電，在正負兩個半周內(nèi)基本上是相同的，在示波屏上可以看到正負半周放電脈沖基本上是對稱的圖形，如圖2.表面局部放電絕緣體表面的局部放電過程與內(nèi)部放電過程是基本相似的，如圖13-4所示。只要把電極與介質(zhì)表面之間發(fā)生放電的區(qū)域所構(gòu)成的電容記為，與此放電區(qū)域串聯(lián)部分介質(zhì)的電容記為，其他部分介質(zhì)的電容記為，則上述的等效電路及放電過程同樣適用于表面局部放電。不同的是現(xiàn)在的氣隙只有一邊是介質(zhì)，而另一邊是導體，放電產(chǎn)生的電荷只能累積在介質(zhì)的一邊，因此累積的電荷少了，更不容易在外加電壓絕對值的下降相位上出現(xiàn)放電。另外，如果電極系統(tǒng)是不對稱的，放電只發(fā)生在其中的一個電極的邊緣，則出現(xiàn)在放電圖形是不對稱的.當放電的電極是接高壓、不放電的電極是接地時，在施加電壓的負半周時放電量少，放電次數(shù)多；而正半周時放電量大，而次數(shù)少，如圖所示。這是因為導體在負極性時容易發(fā)射電子，同時正離子撞擊陰極產(chǎn)生二次電子發(fā)射，使得電極周圍氣體的起始放電電壓低，因而放電次數(shù)多而放電量小。如果將放電的電極接地，不放電的電極接高壓，則放電的圖形也反過來，即正半周放電脈沖是小而多，負半周放電脈沖是大而少。若電極是對稱的，即兩個電極邊緣場強是一樣的，那么放電的圖形也是對稱的，即正負兩半周的放電基本上相同。3.電暈放電電暈放電是發(fā)生在導體周圍全是氣體的情況下，氣體中的分子是自由移動的，放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點也不會固定在空間的某一位置上，因此放電過程與上述固體或液體絕緣中含有氣泡的放電過程不同。以針對板的電極系統(tǒng)為例，如圖（a）所示，在針尖附近就發(fā)生放電，由于在負極性時容易發(fā)射電子，同時正離子撞擊陰極發(fā)生二次電子發(fā)射，使得放電總是在針尖為負極性時先出現(xiàn)，這時正離子很快移向針尖電極而復合，電子在移向平板電極過程中，附著于中性分子而成為負離子，負離子遷移的速度較慢，眾多的負離子移向平板電極，隨外加電壓上升，針尖附近的電場又升高到氣體的擊穿場強，于是又出現(xiàn)第二次放電。這樣，電暈的放電脈沖就出現(xiàn)在外加電壓負半周的90°相位的附近，幾乎是對稱于90°，出現(xiàn)的放電脈沖幾乎是等幅值、等間隔的，如圖（b）所示。隨著電壓的提高，放電的大小幾乎不變，而次數(shù)增加。當電壓足夠高時，在正半周也會出現(xiàn)少量幅值大的放電。正負半周波形是極不對稱的，如圖（c）所示。4．放電樹放電樹也是由于絕緣介質(zhì)中的缺陷而產(chǎn)生的。當放電樹產(chǎn)生了一段時間后，它的“莖”和大的枝桿就會變成中空，在這些中空的區(qū)域里會產(chǎn)生大量的局部放電進而形成內(nèi)部放電并會在相當短的時間里就造成絕緣擊穿。以上幾種放電是電工和電子設備中最基本的放電。實際的局部放電過程要復雜得多，往往是上述幾種典型放電的綜合表現(xiàn)。

通過本知識點的學習，使學生掌握局部放電的類型，為今后的課程學習打下了良好的基礎。局部放電的測量

局部放電的原因

產(chǎn)生局部放電的原因

電氣設備的電極系統(tǒng)不對稱，如針對板、圓柱體等.在電機線棒離開鐵心的部位、變壓器的高壓出線端，電纜的末端等部位電場比較集中，不采取特殊的措施就容易在這些部位首先產(chǎn)生放電

產(chǎn)生局部放電的原因介質(zhì)不均勻，如各種復合介質(zhì)；氣體—固體組合、不同固體組合等。在交變電場下，介質(zhì)中的電場強度是反比于介電常數(shù)的，因此介電常數(shù)小的介質(zhì)中電場強度就高于介電常數(shù)大的；

產(chǎn)生局部放電的原因絕緣體中含有氣泡或其他雜質(zhì)。氣體的相對介電常數(shù)接近于1，各種固體、液體介質(zhì)的相對介電常數(shù)都要比它大1倍以上，而固體、液體介質(zhì)的擊穿場強一般要比氣體介質(zhì)的大幾倍到幾十倍，因此絕緣體中有氣泡存在是產(chǎn)生局部放電的最普遍原因。絕緣體內(nèi)的氣泡可能是產(chǎn)品制造過程殘留下的，也可能是在產(chǎn)品運行中由于熱脹冷縮在不同材料的界面上出現(xiàn)了裂縫，或者因絕緣材料老化而分解出氣體產(chǎn)生局部放電的原因在高場強中若有電位懸浮的金屬存在，也會在其邊緣感應出很高的場強。在電氣設備的各連接處，如果接觸不好，也會在距離很微小的兩個接點間產(chǎn)生高場強；這些都可能造成局部放電。產(chǎn)生局部放電的原因局部放電會逐漸