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发电机局部放电的产生
点击次数:944 发布时间:2018-01-18

局部放电,就是指绝缘体中只有局部发生放电,而没有贯穿施加电压的导体之间。发生在绝缘体内部的放电称为内部局部放电,相应的如果发生在绝缘体的表面则成为表面局部放电,如果发生在导体周围气体区域中,就称为电晕。

 

当绝缘体中局部区域的电场强度达到击穿场强时,该区域就发生放电。在实际的绝缘系统中,有的是由复合材料构成的,在不同材料中的电场强度不同,而且击穿场强也不同,这就可能在某种材料中首先出现局部放电。有的绝缘系统虽然是由单一的材料做成,但由于在制造中残留、或在使用中绝缘老化而产生气泡、裂纹或其他杂质,在这些绝缘的缺陷中往往会首先发生放电,其中zui常发生的是气泡中的放电。在交流电场中,电场强度是与介电常数成反比的,因为气体的介电常数很小,所以气泡中的电场强度要比周围介质中高得多,而气体击穿场强一般都比液体或固体低得多,因而很容易在气泡中首先出现放电。

 

此外,导体表面的毛刺、导体或导线的直径太小、在导体附近的电场集中也会造成放电,如电容器的电极边缘、高压架空导线、没有屏蔽好的变压器的高压端头、电缆的端头以及电机线棒的出槽口等部位,都经常会出现局部放电

 

对于发电机来说,局部放电主要分为绕组绝缘体内部放电、绕组端部放电、槽放电、导体和绝缘体间放电以及火花放电五种

 

1. 绝缘体内部放电:由于制造工艺上的原因或在长期运行中的电、热、化学和机械力的作用,高压电机定子绕组绝缘体不可避免地会在层间出现气隙。在运行电压作用下,气隙中的场强很容易达到击穿场强,出现绝缘体内部放电。内部放电会产生大量能量很大的带电粒子,这些高能带电粒子以很高速度碰撞气隙壁,能够打断绝缘体的化学键,造成绝缘材料的表面侵蚀,局部放电产生的局部过热,会造成高温聚合物裂解而使绝缘损坏。通常在运行电压的作用下,气隙首先击穿,形成局部放电,内部局放的电、热、化学和机械力的联合作用,又进一步使气隙扩大,造成绝缘有效厚度减少,使击穿电压进一步降低,zui终导致绝缘击穿。

 

2. 绕组端部放电:发电机定子绕组端部的连接处,是绝缘的薄弱环节,尽管采取了一系列的措施(如防晕漆涂层和分级防晕层等),仍是绝缘事故的多发区。通常发电机绕组端部采用绑扎或压板结构固定,在运行中由于振动和摩擦使防晕层损坏时,会引起端部表面放电。由于发电机端部电场局部集中,一旦发生端部放电,将对发电机的绝缘产生很大的破坏作用。

 

3. 槽放电:槽部放电是指线圈主绝缘表面、线棒表面和槽壁之间的放电。其产生的原因是线圈的绝缘体在运行温度下,受热膨胀较小使槽部表面不能和铁芯槽壁完全接触,存在间隙。在运行中因振动或摩擦使槽部防晕层脱落,当间隙中的电场超过间隙的击穿场强时,即发生槽放电。槽放电是比电晕放电能量大数百倍的间隙火花放电(电容性)。槽放电的局部温度可达数百至上千度,放电所产生的高能加速电子对线槽表面产生热和机械力的作用,在短期内可造成lmm以上深度的麻坑。放电使空气电离产生臭氧、氮及其氧化物与气隙中的水分子起化学反应,产生腐蚀性很强的硝酸等,引起线棒表面的防晕层、主绝缘、槽楔、垫条等烧损和腐蚀。

 

4. 绝缘体间放电:与内部放电类似,由于制造工艺上的原因或在长期运行中的电、热、化学和机械力的作用,高压电机定子绕组不可避免地会在导体(铜棒)和绝缘体间出现气隙,在运行电压作用下,气隙中的场强很容易达到击穿场强,使导体和绝缘间出现局部放电现象。这种放电产生的能量使绝缘碳化,逐渐出现树状放电轨迹,zui终导致绝缘击穿。

 

5. 火花放电:当发电机定子绕组在运行中受到电、热、机械力的作用,引起定子线棒股线的疲劳断裂。断裂股线两端由于振动时断时续,形成火花放电,并且随工频电流过零而不断熄灭、重燃,形成电弧放电。这种由断股引起的电弧故障,由于有足够的热量(能量),可使导线熔化,对地绝缘烧毁,一直发展到绝缘破口、导线接地。因此,故障解剖往往找不到断股的证据。断股电弧故障在发展过程中,只要熔化的铜液未喷出,发电机主保护装置就无法感知支路间的电流差,不能动作,因而故障时间长,危害大。

 

因此,电弧放电的机理虽然与局部放电(其它四种放电)的机理有所不同但其产生的危害也不可忽视。以上五种放电统称为故障放电,大型发电机的故障放电是加速绝缘老化和损坏、导致事故的主要原因。

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