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高压电气设备局部放电理论

发布时间:2020-04-22 02:38:24人气:

汤逊
约瑟夫· 约翰·汤逊
目前还没有公认的局部放电概念,一般认为局部放电是在电场作用下,绝缘系统中只有部分区域发生放电而没有贯穿施加电压的导体之间,即尚未击穿,这种现象称之为局部放电。

局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿,但是可以导致电介质特别是有机电介质的局部损坏。若局部放电长期存在则在一定条件下可能造成绝缘介质电气强度的降低。因此局部放电对绝缘设备的破坏是一个缓慢的发展过程,对于高压电气设备来说是一种隐患。局部放电的特性一般可与绝缘缺陷相互很好的印证,即根据局部放电特性可以确定电气设备绝缘的局部损坏程度。在某种情况下绝缘的性能可以按某种最能说明问题的特性来判断。而对于不同设备的绝缘,这些特性可能各不相同。在多数情况下综合测量各种局部放电特性可以较客观的评价产品的绝缘水平。

通常用汤逊理论和流注放电理论来描述绝缘系统内部发生局部放电的机理:


(1)汤逊理论

在电场中被加速的自由电子与气体中性分子碰撞,当电子的动能足够高时,就会使中性分子激发出电子,形成新的自由电子和正离子。新的自由电子和原来的自由电子在电场下继续加速,并和其它的中性分子碰撞,有可能激发出新的自由电子。这样自由电子数将会成α倍的增长,形成电子雪崩。当满足自持放电条件时,就发生持续的局部放电。

(2)流注放电理论

在气隙放电中,除了电子碰撞电离外,光致电离对放电的发展起了主要作用。当电场足够高时,先是电子碰撞电离而形成电子雪崩,称为初崩。在电子雪崩中,电子集中在崩头。加强了崩头到阳极附近的场强。正离子集中在崩尾,加强了崩尾到阴极附近的场强。在电子崩地中部近似为等离子区,该区域内电场很弱,当电子、离子浓度很高时,就会产生复合而放出光子,光子进入电子崩地两端高场强中,很快就回激发中性分子电离,放出电子并产生二次电子雪崩。二次电子雪崩和初始电子雪崩汇合,很快扩大等离子区,当这等离子区贯穿两个电极时,就出现气体放电。沿着狭窄的等离子通道放电,形成流注放电。由于光致电离的放电速度比电子碰撞的速度快,所以流注放电比单靠电子碰撞电离的放电速度要快。

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