4 电晕放电和极性效应

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1、华北电力大学高电压绝缘技术王胜辉华北电力大学电气与电子工程学院高压教研室2012年2月§5不均匀电场中气体击穿的发展过程一.稍不均匀电场和极不均匀电场特征1、球间隙放电①dd0,电压逐步升高，先出现电晕放电，然后刷状放电，最后间隙完全击穿；总结电晕放电电压和击穿电压的关系：①dd0',击穿电压>电晕起始电压；③d0

2、匀：放电达到自持时，α在整个间隙中都已达到相当数值。初始电子崩经过整个问隙后，形成阳极流注，击穿。②电场不均匀程度增加但仍比较均匀的情况下：当大曲率电极附近α达到足够数值时，起始电子崩在间隙中强电场区内发展起来，经过间隙中相当一部分距离后，形成流注。流注一经产生，随即发展至贯通整个间隙，导致间隙完全击穿。③电场极不均匀的情况下：当大曲率电极附近很小范围内α已达相当数值时，间隙中大部分区域α值都仍然很小。这时，初始电子崩只能在大曲率电极附近很小范围内发展，放电自持时形成的流注也不能发展至贯通整个间隙。只是在大曲率电极附近出现薄薄的紫色晕光层，也就是电晕放电

3、。电压必须继续增加到一定值后，才会形成贯通两电极的放电通道，导致击穿。电场越不均匀，击穿电压和电晕起始电压间的差别也越大。结论：电场比较均匀：击穿电压=放电自持电压电场极不均匀：电晕起始电压=放电自持电压2、同轴圆柱间隙放电由此可见，电场的不均匀程度可以根据能否维持电晕放电来划分。极不均匀电场：不均匀到可以维持电晕放电的程度；稍不均匀电场：虽然电场不均匀，但还不能维持稳定的电晕放电，一旦放电达到自持，必然会导致整个间隙立即击穿。不均匀系数：:稍不均匀电场:极不均匀电场二.稍不均匀电场和极不均匀电场特征自持放电电压也即击穿电压如同轴圆柱体：稍不均匀电场中击

4、穿电压的计算导线表面电晕棒-板间隙电晕三.极不均匀电场中的电晕放电三.极不均匀电场中的电晕放电1.电晕放电现象在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及其平均场强还较低的时候，电极曲率半径较小处附近的局部场强已很大。在这局部强场区中，产生强烈的游离，但由于离电极稍远处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的强场范围内。伴随着游离而存在的复合和反激励，发出大量的光辐射，使在黑暗中可以看到在该电极附近空间发出蓝色的晕光，这就是电晕。电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式。2.电晕起始电压Uc和起始场强

5、Ec；3.外区中空间电荷的作用结论：①外区中的离子和电晕电极同号；②加强了外区中的电场，减少了电晕层中的场强。4.电晕放电有两种不同形式：电子崩形式和流注形式5.电晕放电危害1.伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，会有能量损耗。2.在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时，气体对“电风”的反作用力会使电晕极振动或转动。3.电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波,这会造成对无线电的干扰。4.电晕产生的化学反映产物具有强烈的氧化和腐蚀作用，电晕是促

6、使有机绝缘老化的重要因素。5.电晕还可能产生超过环保标准的噪声，对人们会造成生理、心理的影响。最根本的途径就是设法限制和降低导线（导体）的表面电场强度。1.采用分裂导线，使等值曲率半径增大。2.改进电极的形状，增大电极的曲率半径，使表面光滑。6.消除电晕措施1.电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击波的幅值和陡度；2.利用电晕放电来改善电场分布；3.利用电晕原理制造除尘器、静电涂喷装置、臭氧发生器等。7.电晕效应有利的方面（二）电晕放电的脉冲现象试验装置和放电现象①U很低时，放电电流极小，电流波形不规则。②U，会突然出现显著的电流和重复脉冲。③U，电流脉冲

7、幅值不变，但f增高，脉冲更密集。④电压继续升高到一定程度后，高频脉冲突然消失，转入持续电晕阶段，但电流仍继续随电压增高而加大⑤临近击穿时出现刷状放电和不规则的强烈电流脉冲⑥最后发生击穿。2.脉冲现象的解释：空间电荷的影响。（三）电晕放电的起始场强和电压1.电晕放电起始电压Uc根据理论求解2.利用经验公式求解电晕起始电压（Peek公式）导线尺寸，大气状态，大气湿度，电极材料，电源频率，导线表面状态等对Ec都有影响。①平行导线：②地面上的单根导线：③同轴圆柱：④球-球间隙Uc的计算：先计算不均匀系数f，计算平均电场Eav，Uc=Eav*d四.极不均匀电场中的

8、击穿、极性效应(一)长空气间中放电过程的实验研究1.试验设备1)旋转照相机2）像