針-板電暈放電特性及空間電荷遷移規(guī)律研究.pdf

1、電暈放電是局部放電的典型放電形式，在電力系統(tǒng)的絕緣故障問題中頻繁發(fā)生。電暈放電典型放電模型為針板、棒板放電模型，通過研究這一簡化模型可以減少空間電荷分布的復(fù)雜性帶來的諸多問題，從而更好得理解電暈放電物理過程，得到更符合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析結(jié)果。
　　電子崩持續(xù)時(shí)間極短，傳統(tǒng)脈沖電流法檢測頻帶低，無法反應(yīng)放電瞬時(shí)特性，并且在放電重復(fù)率較高時(shí)脈沖發(fā)生重疊影響放電量的計(jì)算結(jié)果。利用與空氣電暈放電信號頻帶匹配的高頻無感電阻，通過串聯(lián)檢測回路及高

2、存儲(chǔ)高采樣率示波器進(jìn)行放電信號的采集，不但能夠得到放電量及放電時(shí)間間隔的精確測量結(jié)果，也能在ns級別研究單次放電電子崩的瞬時(shí)特性；脈沖間的關(guān)系主要由遷移區(qū)空間電荷決定，由于低頻交流電壓交變時(shí)間遠(yuǎn)小于空間電荷的遷移時(shí)間，因此低頻交流電壓與直流電壓作用下的正負(fù)電暈放電特征相同，低頻交流作用下的電暈放電可以近似看作是不同直流電壓下的電暈放電，當(dāng)外加電壓的變化頻率與空間電荷的遷移時(shí)間相近時(shí)，放電特性將受到表面場強(qiáng)及空間電荷場強(qiáng)的共同影響而改變；

3、由于正負(fù)電暈由于電子崩發(fā)展方向相反，高頻下的單次放電波形存在極大的差異，而在相同電極間距及電壓作用下，遷移區(qū)離子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似，因而正負(fù)電暈脈沖間的關(guān)系存在一定的共性。深入分析正負(fù)電暈放電特征對解決不均勻電場下氣體放電空間電荷遷移規(guī)律爭議性問題具有重要意義。
　　隨著直流負(fù)電暈Trichel脈沖頻率的增大，間隙可能存在多個(gè)負(fù)離子云團(tuán)。負(fù)離子云團(tuán)的遷移量與遷移時(shí)間及對下一次放電的影響程度并沒有文章進(jìn)行精確的推到與計(jì)算。本文基于時(shí)間等

4、待恢復(fù)模型，通過脈沖幅值及脈沖時(shí)間間隔的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算了單次脈沖放電量及其產(chǎn)生的空間電荷在遷移區(qū)的遷移特征和對針尖場強(qiáng)的影響，解釋了負(fù)電暈脈沖幅值、重復(fù)率與遷移區(qū)負(fù)離子遷移過程的關(guān)系，并研究了高頻紋波作用下由于空間電荷影響導(dǎo)致的負(fù)電暈的相位遷移特征。通過實(shí)驗(yàn)分析了不同曲率半徑針尖及間隙長度對負(fù)電暈脈沖的影響，驗(yàn)證空間電荷的遷移規(guī)律。
　　利用高頻無感檢測電阻測得的正電暈單次脈沖對應(yīng)的放電量比負(fù)電暈單次放電量大一個(gè)數(shù)量級，計(jì)算得到遷移

5、區(qū)正離子的畸變場強(qiáng)與外加場強(qiáng)在相同數(shù)量級，遷移區(qū)的正離子將顯著影響下一次放電，使得正電暈放電更傾向于清除遷移區(qū)的正離子。因此正電暈存在一個(gè)特征放電重復(fù)率，對應(yīng)一次放電正離子的遷移時(shí)間。另外，利用高頻無感電阻得到的正脈沖單次波形存在一個(gè)二次峰值，與脈沖首峰間隔約0.05us，分析了正電暈在電離瞬間可能存在的二次過程。
　　電暈放電產(chǎn)生的空間電荷不僅在電場力的作用下作遷移運(yùn)動(dòng)，而且由于離子濃度及離子間相互作用使得遷移區(qū)的離子向周圍空間