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电树枝的发展

发布时间:2021-09-27 00:34:40人气:

电树枝的生长阶段是指气体放电微孔的形成到电树枝发展到另一侧最终形成贯通整个绝缘层的放电通道的这一阶段。根据国内外的研究表明,电树枝最终将发展为什么形态,很大程度上是由在电树枝的引发阶段时空间电荷的注入强度所决定的,在比较低的场强下,空间电荷的扩展距离比较短,空间电荷在绝缘层中使得分子断链的区域就是最原始的电树枝通道,由于扩展距离比较短,因此可以近似的看作是一条直线,所以在低压条件下的电树枝一般都是枝状结构的,当场强较高时,空间电荷的扩展距离比较长,在扩展过程中会发生扩散现象,电树枝在一段距离后就开始有了分叉,更容易形成丛林状电树枝。

通过大量的实验,国内外的学者发现不同形态的电树枝具有不同的生长速率。一般来说,纯枝状电树枝的生长速度较快,而丛林状电树枝的生长速度较慢,这是由于在丛林状电树枝中电树枝比较密集,各电树枝尖端电场的互相屏蔽作用和介质中空间电荷的屏蔽作用,所以丛林状电树枝的生长速率会比枝状电树枝低。影响电树枝发展状态的因素非常的多,其中起主导作用的主要是外施电压的高低、外施电压的频率、环境温度与机械应力,这些因素通过影响缺陷附近空间电荷注入的效率来影响电树枝的生长状态。国内外的研究表明,随着外施电压、温度的升高,电树枝的形态由枝状逐渐转变为丛林状,而在一定的形态下,随着外施电压、温度的升高,电树枝的生长速率上升,但是当电压上升到了一定的范围,电树枝的形态又会转变为更加稠密的形态从而在一定程度上又限制了电树枝的生长速率。

不同形态的电树枝
不同形态的电树枝
电树枝形态与外施应力之间的关系
电树枝形态与外施应力之间的关系
在电树枝发展的初期,能够监测到的局部放电量非常小,只有0.05-0.1pC左右的局部放电脉冲,在工作环境中由于噪声等因素的存在,很难从采集到的信号中分辨出局部放电信号。随着电树枝的不断生长,局部放电信号会变得越来越强烈,当电树枝发展到了一定的程度(大约0.5mm左右),电树枝所产生的放电量为20-50pC的局部放电脉冲,可以通过各种监测手段获得电树枝的局部放电信号,而随着电树枝的不断发展,由于受到了不同外施应力的影响,电树枝会呈现出不同的形态,如图所示,而不同形态的电树枝其局部放电的特征也是有所差异的,不同形态的电树枝放电φ-q-n图谱如图所示。从图中可以看出电树枝放电表现为翼形或三角形,放电相位集中在30°-80°和150°-260°,枝状电树枝的局部放电图谱与丛林状电树枝的放电图谱有一定的差异,在枝状电树枝放电中,局部放电脉冲的能量普遍较低,放电脉冲的能量主要集中在300pC以下。而在丛林状电树枝放电中,局部放电脉冲的能量较为平均,在500pC聚集了大量的放电脉冲。
电树枝放电的φ-q-n图谱
电树枝放电的φ-q-n图谱

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