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局部放电现象
点击次数:939 发布时间:2017-07-21

1.1 局部放电定义

 

局部放电(简称局放)是指仅使导体间的部分绝缘发生的放电现象,发生的位置距离导体可能很近,也有可能不是在导体的附近。造成局部放电的原因一般是绝缘体内部或表面的场强畸变,通常局部放电波形是持续时间<1μS的高频脉冲。电晕放电是局部放电的一种,它是在导体附近的介质中发生的。并不是所有的局部放电都是电晕放电,局部放电还有其它表现形式。局部放电经常发生在固体的孔隙或者液体介质的气泡中,或者由于高压电气设备的气体介质、液体介质或固体介质中有尖的突起导致空间电场严重畸变。如果局部场强超过放电起始电压,而且存在自由电子,则会发生电子崩。可能由于空腔壁的壁全效应,或者由于在气体介质或液体介质中传播时的空间电荷效应,这样的电子崩止于局部放电。局部放电的过程是有局限的,而且具有暂态的性质,在时空特性上具有微秒级或更短的时间持续。虽然局部放电持续时间很短,但是局部放电的高能带电粒子与直接在导体附近的固体介质或液体介质相互影响,zui终可能导致分子的化学键断裂、化学性质发生变化,烧灼绝缘材料。

 

重要的是,我们检测得到的并不是真正的局部放电,它是局部放电在靠近导体或终端产生的电荷,或者甚至从更为复杂的角度,波从诱导电荷传播到局部放电检测器。在频率更高时,分立元件这个概念并不一定总能有效的,而实际上分析这类问题时更多的采用偶极子模型或波激励的概念。

 

长时间作用下,高能带电粒子与直接在导体附近的固体介质或液体介质相互影响可能会导致全部绝缘的介电性能而受到破坏,假如局部放电是连续发生的,则这种破坏将具有累积效应,这种破坏实际上就是一种绝缘“运行老化”。虽然造成绝缘老化过程有其它原因,但局部放电是引起介质绝缘老化的一个主要原因。因此,绝缘介质中局部放电检测和标定是评定绝缘状态的必然要求。

 

1.2 局部放电过程

 

伴随着每次局部放电现象,放电效应(比如电流波形等)取决于绝缘材料和空间电场的情况,这些放电效应为表示局部放电特性提供了一些可能的方法。

 

局部放电的过程是很多样的,局部放电发生在高压设备的电气绝缘中。这种多样性是由于电气设备中所用的绝缘材料范围很大,在特定的系统中空隙或界面的几何形状是区别很大的。放电通常在气体介质中发生,这可能在单纯的气体中发生,如空气和SF6也可能是在固体绝缘含有的气隙中发生。它还可能在液体介质中的气泡中发生,产生气泡的原因是液体自身气化或其中的水分气化。但是即使局部放电通常被看作是气体放电,在固体和液体介质中也可能会发生电子崩,在初始电子崩发生之后,有可能会形成空腔包含的蒸汽或者等离子体,促成再次气体放电的条件。

 

加入我们认为放电主要是气体放电,如上所述,当绝缘中场强超过确定的值并且存在自由电子时,放电就会发生。气体放电表现形式多样(例如辉光放电、流注、Townsend和先导放电)。发生哪一种放电取决于电场分布、气体类型、固体材料的表面状态,这些因素将决定所产生的电流脉冲的形状。例如在SF6气体中,电流脉冲波形的上升沿时间比在空气中短,基于这个特点,可用于表征放电。

 

传统局放测量系统的上限频率在0.5-1.0MHz,因此不能检测真实的电流脉冲信号,所以不能反映出详细的局放“指纹图”,但随着现代化的高频天线、电流变换器或罗可夫斯基线圈传感器的研制,使分析局部放电信号中的高频分量变成了可能,所以能够得到更为详细的局部放电波形。

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