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绝缘介质内部的局部放电特点
点击次数:1681 发布时间:2017-09-28

根据局部放电产生的机理和发生的位置,大致可将电气设备中发生的局部放电类型分为三种:1)绝缘介质内部的局部放电;2)绝缘介质表面的局部放电;3)高压电极的电晕放电。每一种局部放电类型的放电起始电压、放电波形以及跟随施加电压的变化规律都不尽相同,我们将一一分别进行介绍。

 

绝缘介质内部的局部放电

存在于绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙,其放生放电,都属于内部局部放电。介质的特性和气隙的形状、大小、位置以及其气隙中的气体决定了内部局部放电的特性。


一般情况下,我们可以看到绝缘介质内部的气隙放电的正负半周放电脉冲的图形基本上是对称的,如图2-1所示。

 

内部局部放电波形

图2-1内部局部放电波形

 

从图上可以看出在放电初始时刻,总是出现在相电压上升接近90度或270度时;随着相电压的升高,放电脉冲出现的相位范围逐渐扩展,甚至会超过0度和180度,但90度和270度之后的一段相位内都不会出现。事实上绝缘介质内部气隙的真正放电过程要比我们理论分析的更为复杂。比如放电大小不同、疏密度均匀程度不同,所以放电量小的放电次数多、间隔时间短;放电量大的放电次数少、间隔时间长。

 

 气隙处于金属电极与绝缘介质之间的放电波形

 

 

 

图2-2 气隙处于金属电极与绝缘介质之间的放电波形

 

如图2-2所示,当气隙处于金属电极与绝缘介质之间时,在工频交流工作电压下,正负半周放电波形是完全不对称的。当导体为负极性时发射电子容易,气隙的击穿电压降低,放电波形也就小而密。所以如果高压端是气隙一边的导体,则放电波形在正半周呈现大而稀,负半周呈现小而密;如果接地端是气隙一边的导体,则放电波形刚好相反,即负半周大而稀,正半周小而密。

 

图2-3是两种气隙表面电阻不同的绝缘介质内部气隙一次放电波形。图2-3 (a)中气隙内表面电阻较高为1016Ω;图2-3(b)中气隙内表面电阻较低为109Ω。前者时间较短,后者波尾较长。这种差别反映了两种不同的放电机理。气隙的形状、气隙内表面的状态以及气隙中气体的性质都会影响放电的波形。

 

图2-3 两种气隙表面电阻不同的绝缘介质内部气隙放电波形

 

气隙内表面电阻高时,放电产生的电荷只集中在放电通道所对应的气隙表面上,而不会均匀分布在气隙的整个表面。所以,在电荷聚集的地方会产生极强的电场,整个气隙中的电场发生畸变,进而产生流柱型放电现象。这是由于光子激励发生电子崩进而形成通道。电子、离子均匀的在通道之中产生,靠阴极近的正离子迅速移向阴极,靠阴极远的正离子则被积聚的负电荷吸引,因此在通道中正离子消失得快一些,放电波形的波尾会比较的短。但这种放电波形的放电量比较大,幅值高。因为一次流柱放电至少需要10^6个电子崩,而每一电子崩约需要10^4个自由电子组成,所以一次流柱放电zui少需要7.6×10^8个电子,这就相当于122PC的放电量。

 

气隙表面电阻较小时,放电产生的电荷会很快的分散到整个气隙表面,使气隙中的电场分布较均匀。此时气隙中的放电应属于碰撞电离,即汤姆逊放电。由于大部分正离子向负电极移动缓慢(只有少数被负离子中和而消失),所以放电波形的波尾较长。

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