局部放电是一种复杂的放电现象。一般情况下,局部放电发生在绝缘内部具有较低击穿场强的部位,并且局部放电发生的条件取决于绝缘介质内部的电场分布以及绝缘的电气性能。按照局部放电发生的位置和机理分类,可以将其种类分为如下几种:电晕放电、沿面放电、内部放电以及悬浮电位放电四种。
1. 电晕放电
电晕放电是指发生在气体包围的高压导体周围的局部放电,如下图所示。例如高压输电线路、高压变压器等高压电气设备,由于其高电压接线端子暴露在空气中,这些高压端都有可能发生电晕放电。电晕放电是极不均匀电场的一个典型特征,也是极不均匀电场下独有的一种自持放电形式。电晕起始电压与很多外界因素有关。这些因素包括曲率半径(电极的形状)、外加电压、气体的密度、空气的湿度、空气流动速度、极间距离等。
电晕放电的示意图
沿面放电是指发生在绝缘介质表面的局部放电。沿面放电是一种特殊的气体放电现象,它经常发生在电力电缆、电机的绕组以及绝缘套管等结构的端部。如图所示,当电极边缘气隙的电场强度高于介质内部电场,并且介质沿面击穿电压较低时,绝缘介质表面就会发生沿面放电。沿面放电电压主要受以下因素的影响:电压波形、电场分布状况、空气污秽程度、介质表面状态以及气候条件等。因此,沿面放电是一种很不稳定的放电。
沿面放电的示意图
内部放电是指发生在固体绝缘介质内部的局部放电,如图所示。在绝缘介质的加工过程中,由于材料以及工艺的缺陷,绝缘介质内部会存在少量的杂质以及气隙,这些都形成了绝缘的内部缺陷。当在绝缘上施加高电压时,内部缺陷就可能发生局部、重复性的击穿。内部放电的发生受以下条件的影响:介质本身特性、气隙的大小、位置、形状以及气隙中气体种类有关。
内部放电的示意图
悬浮电位放电是指:高压设备中某一导体部件,由于结构设计的缺陷,或者由于运输以及运行过程中造成的接触不良而断开,导致此部件位于高压电极以及低压电极之间并按其位置的阻抗比获得分压并且发生的放电,如下图所示。其中这一导体部件上对地电位称为悬浮电位,具有悬浮电位的导体附近的场强一般较为集中,并且会对周围的绝缘介质形成破坏。悬浮电位放电通常发生在电气设备内的高电位金属部件,以及处于地电位的金属部件上等。
悬浮电位放电的示意图