局部放電產(chǎn)生的原因及危害

1、局部放電產(chǎn)生的原因

所謂“局部放電"是指在電場(chǎng)作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電而并沒(méi)有形成貫穿性放電通道的一種放電。產(chǎn)生局部放電的主要原因是電介質(zhì)不均勻時(shí)，絕緣體各區(qū)域承受的電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻，在某些區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)而發(fā)生放電，而其它區(qū)域仍然保持絕緣的特性。大型電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用的材料多種多樣，整個(gè)絕緣系統(tǒng)電場(chǎng)分布很不均勻。由于設(shè)計(jì)或制造工藝上不盡完善使絕緣系統(tǒng)中含有氣隙，或是在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中絕緣受潮，水分在電場(chǎng)作用下發(fā)生分解產(chǎn)生氣體而形成氣泡。因?yàn)榭諝獾慕殡姵��?shù)比絕緣材料的介電常數(shù)小，即使絕緣材料在不太高的電場(chǎng)作用下，氣隙氣泡部位的場(chǎng)強(qiáng)也會(huì)很高，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定值后就會(huì)發(fā)生局部放電。另外絕緣內(nèi)部存在缺陷或混入各種雜質(zhì)，或者在絕緣結(jié)構(gòu)中存在某些電氣連接不良，都會(huì)使局部電場(chǎng)集中，在電場(chǎng)集中的地方就有可能發(fā)生固體絕緣表面放電和懸浮電位。

2、局部放電的類

從局部放電發(fā)生的位置、放電過(guò)程和現(xiàn)象來(lái)看，局部放電可以分為內(nèi)部放電、表面放電和電暈放電三種類型：

① 內(nèi)部放電

造成內(nèi)部局部放電的常見(jiàn)原因是固體絕緣體內(nèi)部存在氣隙或液體絕緣內(nèi)部存在氣泡。絕緣內(nèi)部氣隙發(fā)生放電的機(jī)理隨氣壓和電極系統(tǒng)的變化而異，從放電過(guò)程而論，可分為電子碰撞電離放電和流注放電兩類；在放電形式上可分為脈沖型(火花型)放電和非脈沖型(輝光型)放電兩種基本形式。一般情況下，局部放電都屬于脈沖型放電，可以在外加工頻電壓的一定相位上觀察到單個(gè)分離的放電脈沖。在理論上，內(nèi)部放電的放電圖形在工頻正、負(fù)半波是對(duì)稱的，但由于氣隙或氣泡周?chē)�絕緣材料的絕緣電阻并非理想情況下的無(wú)窮大，同時(shí)由于在放電中可能發(fā)生沿氣隙或氣泡壁表面放電等原因，實(shí)際的正、負(fù)工頻周期放電圖形是不完全對(duì)稱的，而且與電極系統(tǒng)的形式有很大的關(guān)系：電極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越對(duì)稱，正、負(fù)工頻周期放電圖形就越對(duì)稱。

② 表面放電

在電氣設(shè)備的高電壓端，由于電場(chǎng)集中，沿面放電場(chǎng)強(qiáng)又比較低，往往會(huì)產(chǎn)生表面局部放電；絕緣體表面放電的過(guò)程及機(jī)理與絕緣內(nèi)部氣隙或氣泡放電的過(guò)程及機(jī)理相似，不同的是放電空間一端是絕緣介質(zhì)，另一端是電極。如果電極系統(tǒng)是不對(duì)稱的，發(fā)生在工頻正、負(fù)半波的放電圖形也是不對(duì)稱的。當(dāng)放電的一端是高壓電極，不放電的電極接地時(shí)，正半周放電量大而次數(shù)少，負(fù)半周放電次數(shù)多而放電量小。如果電極系統(tǒng)相反，則放電圖形也相反。

③ 電暈放電

電暈放電通常發(fā)生在高壓導(dǎo)體周?chē)�完全是氣體的情況下。由于氣體中的分子自由移動(dòng)，放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)不會(huì)固定在空間某一位置上。對(duì)于針-板電極系統(tǒng)，針尖附近場(chǎng)強(qiáng)最高而發(fā)生放電，由于負(fù)極性時(shí)容易發(fā)射電子，同時(shí)正離子撞擊陰極發(fā)生二次電子發(fā)射，使得放電在負(fù)極性時(shí)最先出現(xiàn)。當(dāng)外加電壓較低時(shí)，電暈放電脈沖出現(xiàn)在外加電壓負(fù)半周90°相位附近，并幾乎對(duì)稱于90°；當(dāng)電壓升高時(shí)，正半周會(huì)出現(xiàn)少量幅值大而數(shù)量少的放電脈沖。

以上是三種最基本的局部放電形式。此外，絕緣體中存在水珠、導(dǎo)電雜質(zhì)、電氣設(shè)備內(nèi)部存在懸浮電位體也會(huì)引起局部放電；液體絕緣內(nèi)部也可能出現(xiàn)固體表面局部放電和電暈放電。

3、局部放電的危害

局部放電對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)起著一種侵蝕作用，它對(duì)絕緣的破壞機(jī)理有以下幾個(gè)方面：

① 帶電粒子(電子、離子等)沖擊絕緣，破壞其分子結(jié)構(gòu)，如纖維碎裂，因而絕緣受到損傷；

② 由于帶電離子的撞擊作用，使該絕緣出現(xiàn)局部溫度升高，從而易引起絕緣的過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)出現(xiàn)碳化；

③ 局部放電產(chǎn)生的臭氧(O3)及氮的氧化物(NO、NO2)會(huì)侵蝕絕緣，當(dāng)遇有水分則產(chǎn)生硝酸，對(duì)絕緣的侵蝕更為劇烈；

④ 在局部放電時(shí)，油因電解及電極的肖特基輻射效應(yīng)使油分解，加上油中原來(lái)存在些雜質(zhì)，故易使紙層處凝集著因聚合作用生成的油泥(多在匝絕緣或其他絕緣的油楔處)，油泥生成將使絕緣的介質(zhì)損傷角tgδ激增，散熱能力降低，甚至導(dǎo)致熱擊穿的可能性。局部放電的持續(xù)發(fā)展會(huì)使絕緣的劣化損傷逐步擴(kuò)大，最終使絕緣正常壽命縮短、短時(shí)絕緣強(qiáng)度降低，甚至可能使整個(gè)絕緣擊穿。

發(fā)布時(shí)間:2021-7-16 訪問(wèn)次數(shù):1616