第六节 不均匀电场中的放电.ppt

第六节 不均匀电场中的放电过程 稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征 电晕放电 极不均匀电场的放电过程(极性效应) 一、稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征 均匀电场是一种少有的特例，在实际电力设施中常见的却是不均匀电场。 为了描述各种结构的电场不均匀程度，可引入一个电场不均匀系数f 表示为： Emax：最大电场强度 :平均电场强度 f=1为均匀电场；f2时为稍不均匀电场， f4属不均匀电场。 稍不均匀电场特性与均匀电场相似，一旦出现自持放电，立即导致整个气隙的的击穿。 极不均匀电场的放电特性与此大不相同，由于电场强度分布不均匀，当所加电压达到某一临界值时，曲率半径较小的电极附近空间的电气强度首先达到起始场强值，这个局部区域先出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流注，这种仅在小曲率半径电极附近空间的局部放电成为电晕放电。此时气隙仍保持绝缘状态,还没有被击穿. 一、电晕放电 1.电晕放电的概念 极不均匀电场中，间隙中的最大场强比平均场强大的多.当外加电压较低时, 在曲率半径较小的尖电极附近的局部场强已经足够大而引起强烈的游离,在这局部强场区形成放电. 这种仅仅发生在强场区的局部区域内的自持放电称为电晕放电。 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式 2、电晕放电的现象 薄薄的发光层;伴有“咝咝”放电声;发出臭氧气味。 3、电晕放电的危害 ①引起能量损耗； ②干扰周围无线电通信和测量； ③腐蚀有机绝缘材料和金具 ④噪声干扰。 二、电晕放电 电晕起始场强 ：开始出现电晕时电极表面的场强 电晕起始电压 ： 开始出现电晕时的电压 皮克公式，电晕起始场强近似为： —空气相对密度； —导线表面粗糙系数 ; — 气象系数,根据天气不同为0.8~1 r— 导线半径（cm） 4、限制措施 ——最有效的措施就是增大电极的曲率半径，改进电极形状。 例如超（特）高压线路采用分裂导线;有些高压电器采用空心薄壳的，扩大尺寸的球面或旋转椭圆面等形式的电极;采用管型空心硬母线等。 降低电晕的方法： 从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度。 在选择导线的结构和尺寸时，应使好天气时电晕损耗接近于零，对无线电和电视的干扰应限制到容许水平以下。 对于超高压和特高压线路的分裂线来说，找到最佳的分裂距，使导线表面最大电场强度值最小。 1）对于330~750kV的超高压线路，按额定电压不同。通常取分裂数为2~6； 2）对于1000kV以上的特高压线路，采用更多的分裂数（分裂数为8或更大） 3）220kV以下的输电线路，由于电晕放电所引起的损耗和干扰不严重，所以没有采用分裂导线代替采用单导线。 电晕放电的有利之处： 在列举电晕放电所引起的危害之后，也应提到它有利的一面，例如： 在输电线上传播的雷电电压波因电晕放电而衰减其幅值和降低其波前陡度。 操作过电压的幅值也会受到电晕的抑制。 电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等工业设施中得到广泛应用。 三、极不均匀电场中的放电过程 极不均匀电场气隙中,因间隙距离大,击穿电压主要取决于间隙距离,而与电极形状关系不大,所以以棒-棒电极或棒-板电极作为研究极不均匀电场放电特性的典型电极. 棒-棒电极代表对称的不均匀电场 棒-板电极代表不对称的不均匀电场. 三、极不均匀电场中的放电过程 极性效应：在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有密切的关系。 极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。 原因：棒电极的极性不同时，间隙中空间电荷对外电场的畸变作用不同。 决定极性要看表面电场较强的那个电极所具有的电位符号： 在两个电极几何形状不同时，极性取决于曲率半径较小的那个电极的电位符号，如“棒-板”气隙。 在两个电极几何形状相同时，极性取决于不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒”气隙 下面以电场极不均匀的“棒-板”气隙为例，从流注的概念出发，说明放电的： 发展过程 极性效应 （一）正极性 棒极带正电位时，电子崩头部的电子到达棒极后即将被中和 ，棒极附近强场区内的电晕放电将在棒极附近空间留下许多正离子 ，这些正离子虽朝板极移动，但速度很慢而暂留在棒极附近。 这些正空间电荷削弱了棒极附近的电场强度，不易形成流注，放电难以自持，故电晕起始电压高； 而正空间电荷加强了正离子群外部空间的电场，因此当电压进一步提高，有利于流注向板极发展，因而放电的发展是顺利的，击穿电压较低。 棒为负极性时，电子崩将由棒极表面出发向外发展，崩头的电子在离开强场（电晕）区后，不能再引起碰撞电离，并大多形成负离子继续往板极运动。其浓度小，对电场影响小。 留在棒极附近的大批正离子，它们将加强棒极