高压穿墙套管气体放电机理

来源:上海华册电气有限公司 发布时间:2020-07-31 10:24:00

高压穿墙套管气体放电机理:

新建的220kV热轧变电所,其10kV母线室、电抗器室等穿墙处采用高压穿墙套管。自投运以来,十多只该型套管内导电母排与套管之间的空气层发生气体放电。这种放电现象虽对正常供电设备暂时没有太大的影响,但其危害性不应忽视:

不均匀电场中球间隙电晕电压、击穿电压与球间隙距离的关系.jpg

其一,长期多处的气体放电会损耗大量电能;

其二,套管内长期气体放电,产生的热能将引起套管的绝缘热击穿,以致发生事故;

其三,放电脉冲形成的电磁干扰波对附近的通讯设备产生恶劣的影响。因此,应及时消除这种放电现象;

陶瓷高压穿墙套管1.jpg

高压穿墙套管使用环境中不均匀电场中的气体放电的机理:

在电气设备的结构中,电场大多是不均匀的,而且通常由于间隙距离大,所以电场极不均匀。在均匀电场中,气体间隙内的流注一旦形成,放电达到自持的程度,气体间隙就被击穿。而在不均匀电场中,情况就不同了。如图1为两球间隙距离d在很大范围内变动时球间隙内气体的工频放电电压变动情况。当d<4r(r为球的半径)时,电场还比较均匀,随着电压的升高,击穿以前,间隙中看不到放电迹象,流经间隙的放电电流也极小,这和均匀电场中的情况相似。当d>4r后,电场已不

均匀,随着电压的升高,球隙击穿以前,在间隙中紧贴电极的表面将出现暗蓝色的微光,并发出“咝咝”的响声,流过间隙的放电电流也比以前增大,但其绝对值不大,按照工程的观点,间隙还能保持绝缘性能。不均匀电场中的这种局部放电现象就是电晕放电,刚出现电晕放电的电压称为电晕起始电压。此后随电压继续升高,“咝咝”的响声增大,电极表面暗蓝色的电晕层逐渐扩大,并出现刷状的细火花,火花越来越长,最终导致间隙完全击穿。当球隙距离在4 -8r之间时,属于过渡区域,随电压升高会出现电晕,但不稳定,立刻就转为火花击穿。

从以上情况分析可知,随着电场不均匀程度增加,放电现象不相同,电场越是不均匀(两球间距离越大,电场越不均匀),击穿电压和电晕起始电压之间的差别就越大。由此可见,从放电的观点来看,电场的不均匀程度可以根据能否维持电晕放电来区分:如果不均匀到可以维持电晕放电的程度(如d>8r后),就称为极不均匀电场;虽然电场不均匀,但还不能维持稳定的电晕放电,电晕一旦出现,间隙立刻击穿(如4r<d<8r时),就称为稍不均匀电场。

在极不均匀电场中,由于在间隙击穿以前首先发生电晕,此后,放电都是在电晕空间电荷已强烈畸变了外电场的情况下发展的,所以影响击穿电压的主要因素是间隙距离,而与电极的形状关系不大。

据此,就可以选择电极极不均匀的极端情况一棒一板和棒-棒电极作为典型电极,它们的击穿电压具有代表性。工程上遇到很不均匀的电场时,就可以根据这些电极的击穿电压来估计绝缘距离。


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