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"是指在電場作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電而并沒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)域承受的電場強(qiáng)度不均勻，在某些區(qū)域電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿場強(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，或是在長期運(yùn)行過程中絕緣受潮，水分在電場作用下發(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作用下，氣隙氣泡部位的場強(qiáng)也會(huì)很高，當(dāng)場強(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)使局部電場集中，在電場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、放電過程和現(xiàn)象來看，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)半波是對稱的，但由于氣隙或氣泡周圍絕緣材料的絕緣電阻并非理想情況下的無窮大，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)越對稱，正、負(fù)工頻周期放電圖形就越對稱。

② 表面放電

在電氣設(shè)備的高電壓端，由于電場集中，沿面放電場強(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程及機(jī)理與絕緣內(nèi)部氣隙或氣泡放電的過程及機(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)是不對稱的，發(fā)生在工頻正、負(fù)半波的放電圖形也是不對稱的。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)體周圍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。對于針-板電極系統(tǒng)，針尖附近場強(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

局部放電對絕緣結(jié)構(gòu)起著一種侵蝕作用，它對絕緣的破壞機(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 訪問次數(shù):1623