兩相體沿面放電研究.pdf

1、絕緣子表面染污層由粉塵顆粒長期堆積而成，在其表面和層中有許多微米級的微小空間，這就可能在染污層表面或?qū)又邪l(fā)生微放電，并且染污層的結(jié)構(gòu)會隨著放電進(jìn)展發(fā)生變化。雖然人們大量研究了污閃受鹽密、灰密與局部電導(dǎo)率等以及大氣環(huán)境對污閃的影響，但忽視了污閃所具有的兩種放電形式：染污層外表面的沿面放電，染污層中的層中放電。而層中放電作為兩相體放電，是受染污層微結(jié)構(gòu)的影響。另外，現(xiàn)有關(guān)于染污層表面放電熱量特性的研究較為粗略，也沒有考慮染污層中微放電、熱量

2、特性以及兩者的相互影響。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、爬脤⒛M污穢溶液定量涂刷在介質(zhì)板表面形成染污層的方式，研究了弱垂直電場分量下染污沿面放電中熱量變化特性，提出了染污面對沿面放電影響的熱力學(xué)機(jī)制。染污沿面放電中熱特性劃分為三個階段：未放電階段，熱量僅來自染污表面的泄漏電流；沿面放電階段，熱量來自表面泄漏電流和放電電流的共同作用；空中閃絡(luò)階段，熱量主要來自閃絡(luò)的放電電流。在沿面放電階段，表面泄漏電流是沿面放電過程中的主要熱源；泄漏

3、電流造成的表面溫升是關(guān)于外加電壓的二次項(xiàng)表達(dá)式，并且大于放電電流帶來的表面溫升。隨著染污層的污穢度增大，表面熱量逐漸向空中轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致閃絡(luò)電壓降低。當(dāng)沿面放電發(fā)展到閃絡(luò)階段時，占主導(dǎo)地位的空中熱量逐漸向沿面轉(zhuǎn)移。另外，隨著污穢度增大，空中熱量逐漸減小、沿面熱量逐漸增大，電弧飄起角度逐漸減小。
　?、评蒙沉６逊e形成染污層的方式，研究了強(qiáng)垂直電場分量下的兩相體沿面放電現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了層中放電現(xiàn)象，認(rèn)為污閃是一種兩相體沿面放電，提出影響沿面

4、放電的微結(jié)構(gòu)特征量R3/H（R是沙顆粒粒徑，H是沙層厚度）。層中放電始終起始于三結(jié)點(diǎn)處（沙層、電極和絕緣介質(zhì)的交界處），趨于在靠近圓盤外側(cè)、薄沙層與介質(zhì)板之間的微間隙內(nèi)發(fā)展。當(dāng)沙層的堆積厚度較?。℉<0.5mm）時，閃絡(luò)電壓小于潔凈表面時；在堆積厚度較大（H>1.0mm）時，閃絡(luò)電壓隨著堆積厚度的增大而增大，甚至高于潔凈表面時?；趯又蟹烹姮F(xiàn)象，提出用參數(shù)R3/H描述顆粒層的電位、電流和電場分布。當(dāng)R3/H增大時，高壓極處的表面電場增大

5、，有利于促發(fā)層中放電。相反地，當(dāng)R不變、H增大時，高壓極處的表面電場減小，介質(zhì)板邊緣處的表面電場增大。這正好解釋了沙層厚度影響閃絡(luò)電壓的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和層中放電發(fā)生的位置。
　?、抢眉?xì)管形成受限空間的沿面放電，研究了沿面放電的觸發(fā)形式，實(shí)現(xiàn)了對受限空間內(nèi)沿面放電的介質(zhì)表面溫度的定量測量。細(xì)管放電中存在三個放電階段下的四種放電形式：起始階段，電暈放電與介質(zhì)阻擋放電，介質(zhì)表面溫升較低（<10℃）并且集中在高壓極附近；發(fā)展階段，僅當(dāng)電暈放電

6、與介質(zhì)阻擋放電同時共存才能發(fā)展為沿管壁的滑閃放電，介質(zhì)表面溫升較高（~30℃）且其最高溫處位于近高壓電極端，而且隨著電壓升高，最高溫處逐漸向低壓極靠近；擊穿階段，為沿空中發(fā)展的火花放電，介質(zhì)表面溫升較高（~200℃），微空間內(nèi)熱量近乎均勻分布。直流細(xì)管放電實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于管壁表面累積電荷和表面泄露電流的影響，細(xì)管放電的擊穿電壓要高于相同條件下的純空氣，特別是在小管徑和大電極間距時。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)管形成的微空間影響細(xì)管放電形式的臨界尺寸λ

7、約為D≈d≈2mm，也即是大氣壓空氣中流注的直徑。
　?、葦?shù)值模擬了表面染污膜時和固體顆粒堆積時的兩相體沿面放電，發(fā)現(xiàn)表面介電常數(shù)和壁電荷是影響沿面放電發(fā)展的關(guān)鍵因素。大介電常數(shù)會促進(jìn)放電沿面發(fā)展，加速沿面放電發(fā)展的速度；壁電荷改變初始空間場強(qiáng)的分布。對于顆粒堆積的兩相體放電，顆粒表面的壁電荷是影響放電形態(tài)的主要原因。當(dāng)顆粒持續(xù)吸收電荷、積累壁電荷時，引發(fā)顆粒間隙內(nèi)強(qiáng)場畸變，誘發(fā)顆粒表面二次電子發(fā)射，導(dǎo)致了顆粒之間和顆粒間隙中的微