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局部放电的产生及分类

发布时间:2020-09-21 07:22:26人气:

所谓“局部放电”是指在电场作用下,绝缘系统中只有部分区域发生放电而没有形成贯穿放电通道的一种放电现象。从局部放电发生的位置、放电过程和显现来看,局部放电可分为内部局部放电、表面局部放电和电晕放电三种。


1、内部局部放电

造成内部放电的常见原因是固体绝缘体内部存在气隙或液体绝缘内部存在气泡;绝缘内部气隙发生放电的机理随气压和电极系统的变化而异。

(1)局部放电按放电机理可分为三类:
①以电子碰撞电离为主的汤逊放电;
②以光电离为主的流注放电;
③以热电离为主的热电离放电。

(2)根据放电的表现形式,局部放电可分为:
①脉冲型火花型
持续时间1-100ns,包括低幅度、上升时间较缓慢的汤逊型火花放电和大幅度、快上升时间的似流注火花放电。

②放电和非脉冲型辉光放电
具有无脉冲性质,占据半个工频周期的大部分区域。

③亚辉光放电
也称群放电,存在小幅度的离散脉冲,是辉光放电和火花放电之间的过渡形式。

三种放电形式的存在和转变与气隙大小、气隙上的过电压、气压等有关。辉光放电或亚辉光放电多发生在小气隙或气泡和低过电压情况下。而当存在大气隙和高过电压时,电子崩可以充分发展,容易产生火花脉冲放电。气隙不变,过电压增大,辉光放电、亚辉光放电向火花放电转变。在短气隙局放中,三种形式的放电均以电子崩碰撞电离为主,属于汤逊放电,可以较明显地分辨电子电流和离子电流。高过电压下,由于阴极发射增强,局放电流以电子电流为主,离子电流所占比重不大。低过电压下,电子电流显著减少,光电离作用突出,离子电流增大,造成放电电流尾部加长,所产生的汤逊脉冲放电表现为低幅值、慢上升时间的小脉冲,放电量相对较小。而在大气隙中,放电脉冲多属于流注型,幅值大,上升沿陡,放电量较大。

在理论上,内部放电的放电波形在工频正、负半波是对称的,但由于气隙或气泡周围绝缘材料的绝缘电阻并非理想情况下的无穷大,同时由于在放电中可能发生沿气隙或气泡壁表面放电等原因,实际的正、负工频周期放电图形是不完全对称的,而且与电极系统的形式有很大的关系:电极系统结构相对越对称,正、负工频周期放电图形就越对称。它接连放电脉冲波形的特点是:局部放电总是首先出现在试验电压的瞬间值上升接近90°或270°的相位。


2、表面局部放电

在电气设备的高电压端,由于电场集中,而且沿面放电场强又比较低,往往会产生表面局部放电;绝缘体表面放电的过程及机理与绝缘内部气隙或气泡放电的过程及机理相似,不同的是放电空间一端是绝缘介质,另一端是电极。如果电极系统是不对称的,发生在工频正、负半波的放电图形也是不对称的。当放电的一端是高压电极,不放电的电极接地时,在正半周出现的放电脉冲是大而稀,负半周出现的是小而密;在对称电极系统中,正负二半周放电情况相同,放电图形基本上是对称的。


3、电晕放电

电晕放电通常发生在高压导体周围完全是气体情况下。由于气体中的分子自由移动,放电产生的带电质点不会固定在空间某一位置上。对于针一板电极系统,针尖附近场强最高而发生放电,由于负极性时容易发射电子,同时正离子撞击阴极发生二次电子发射,使得放电在负极性时最先出现。当外加电压较低时,电晕放电脉冲出现在外加电压负半周90°相位附近,并几乎对称于90°;当电压升高时,正半周会出现少量幅值大而数量少的放电脉冲。正负两半周中的放电波形是极不对称的。

除以上是三种最基本的局部放电形式外,绝缘体中存在水珠、导电杂质、电气设备内部存在悬浮电位体也会引起局部放电;液体绝缘内部也可能出现固体表面局部放电和电晕放电。

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