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变电站电晕放电现象浅析

作者:威廉亚洲 发布时间:2020-03-11 02:46 点击数:

  变电站电晕放电现象浅析_文学研究_人文社科_专业资料。J经验交流 ingYanJiaoLiu 电气试验 变电站电晕放电现象浅析 李艳娇 (广东江门开平供电局 广东 开平 529300) 摘 要: 电力系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电晕,会

  J经验交流 ingYanJiaoLiu 电气试验 变电站电晕放电现象浅析 李艳娇 (广东江门开平供电局 广东 开平 529300) 摘 要: 电力系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电晕,会引起电晕功率损失、无线 电干扰、电视干扰以及噪声干扰。对于高电压电气设备,发生电晕放电会逐渐破坏设备绝缘性能。 电晕放电的空间电荷在一定条件下又有提高间隙击穿强度的作用。当线路出现雷电或操作过电 压时,因电晕损失而能削弱过电压幅值。本文主要对电晕放电现象的原理及其形成机制进行分析 和说明,并对如何有效地防止电晕放电的产生提出了自己的见解。 关键词: 电晕放电 极性 效应 气体放电 1 前言 电晕放电现象普遍存在于自然界中, 在超高 压及特高压输电线路及变电设备上较常见。 电晕 放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放 电,是最常见的一种气体放电形式。 并不是所有的 气体放电都表现为电晕放电形式, 只有在极不均 匀电场中的气体, 当场强足够大时, 才会形成电 晕。 2 电晕放电现象产生的原因及其带来的影 响 2.1 电晕放电实例 2008 年 7 月 8 日 (当 天 为 雷 雨 天 气 ), 变 电 部 110kV 巡 维 班 人 员 在 对 110kV 沙 塘 变 电 站 户 外 一 次设备进行巡视时,发现 110kV 塘苍线 开关 B 相 CT 有间断的噼哩放电声 响 ,仔 细 观 察 发 现 该 相 CT 变比的连接导电铝排处有间断的微弱蓝色 放电 光 。 根 据 这 种 现 象 初 步 推 断 110kV 塘 苍 线 开 关 B 相线路可能遭受雷击, 出现内部故障而导致 CT 放电。 为了弄清事实,110kV 巡维班人员立刻用 红 外 成 像 测 温 仪 对 该 两 相 CT 进 行 仔 细 的 监 测 和 分析, 结果并没有发 现 这 相 CT 有 异 常 的 情 况 ,因 此也可以排除 CT 内部出现故障而引起 CT 放电的 可能性。 但是为了确保设备的安全可靠运行, 110kV 巡 维 班 组 织 人 员 加 强 对 这 这 相 CT 的 巡 视 和监控,并多次采用红外成像测温仪进行监测。 经 过 一 个 月 的 监 测 , 并 没 有 发 现 110kV 塘 苍 线 开关 B 相 CT 出现异常情况, 而该相 CT 发生放电 的现象只出现在大雨天气。 综合以上的信息,我们 可 以 推 断 110kV 塘 苍 线 开 关 B 相 CT 变 比 的 连接导电铝排存在尖端, 遇潮湿天气时出现电晕 放电。 2.2 电晕放电机理浅析 电晕放电现象普遍存在于自然界中, 在超高 压及特高压输电线路及变电设备上较常见。 电晕 放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放 电,是最常见的一种气体放电形式。 并不是所有的 气体放电都表现为电晕放电形式, 只有在极不均 匀电场中的气体, 当场强足够大时, 才会形成电 晕, 也就是说只有当极间距离对起晕电极表面最 小曲率半径的比值大于一定值时, 电晕才有可能 发生,若比值小于此值,气隙将发生火花击穿,在 高压输电线路附近的绝大多数是不均匀电场,在 电场不均匀时,随间隙上所加电压的升高,在大曲 率电极附近很小范围内的电场足以使空气发生游 离,而间隙中大部分空气的电场还是很小。 于是在 作者简介: 李艳娇(1982- ),男,助理工程师,从事变电运行工作。 57 电气试验 J经验交流 ingYanJiaoLiu 大曲率附近很薄一层空气中将具备自持放电 (即 外界游离因数不存在, 间隙中的放电仅靠电场作 用继续进行下去)的条件,放电仅局限在大曲率电 极周围很小的范围内,而整个间隙尚未击穿,这种 放电就称为电晕放电。 发生电晕时在电极周围可 以看到光亮,并伴有咝咝或噼哩声。 电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同 而有区别, 这主要是由于电晕放电时空间电荷的 积累和分布状况不同所造成的。 在直流电压作用 下, 负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近 聚集起空间电荷。 在负极性电晕中,当电子引起碰 撞电离后,电子被驱往远离尖端电极的空间,并形 成负离子,在靠近电极表面则聚集起正离子。 电场 继续加强时,正离子被吸进电极,此时出现一脉冲 电晕电流,负离子则扩散到间隙空间。 此后又重复 开始下一个电离及带电粒子运动过程。 如此循环, 以致出现许多脉冲形式的电晕电流。 若电压继续 升高,电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大,转变为 负辉光放电。 电压再升高,出现负流注放电,因其 形状又称羽状放电或刷状放电。 当负流注放电得 以继续发展到对面电极时,即导致火花放电,使整 个间隙击穿。 正极性电晕在尖端电极附近也分布 着正离子,但不断被推斥向间隙空间,而电子则被 吸进电极,同样形成重复脉冲式电晕电流。 电压继 续升高时,出现流注放电,并可导致间隙击穿。 2.3 电晕放电的危害 气体中的电晕放电会产生以下几种危害: (1) 伴随着游离、复合、激励和反激 励 等 过 程 而有声、光、热等效应,表现为发出“嘶嘶”声音,发 出蓝色的晕光以及使周围空气温度升高等。 (2) 在尖极或电极的突出部分,电子和离子在 局部场强的驱动下高速运动, 与气体分子交换能 量,形成“电风”。 当电极固定的刚性不够时(例如 悬 挂 的 导 线 ),气 体 对 电 风 的 反 作 用 力 会 使 电 晕 极 振动或转动。 (3) 电晕放电会产生高频脉冲电流,其中还包 含许多高次谐波,对无线电通讯造成干扰。 高压输 电线路的绝缘子和各种金具上很容易出现电晕, 在坏天气或过电压的情况下, 甚至在整条导线上 都有可能出现电晕。 随着输电电压的不断提高,延 伸范围不断扩大, 线路上的电晕造成的无线电干 扰已经成为很重要的问题。 (4) 电晕放电还使空气发生化学反应,生成臭 氧、氮氧化物等产物。 臭氧、氮氧化物是强氧化剂 和腐蚀剂, 会对气体中的固体介质及金属电极造 成损伤或腐蚀。 2.4 电晕放电的影响 通常,输电线路及变电设备的选择,应使其在 最大工作电压下, 导线或变电设备导电体表面最 大场强不超过电晕的起始场强。 然而,由于机械损 伤(毛刺、擦伤)、污秽(油滴、固体微粒)、降水(水滴、 露 、雪 、雨 、冰 霜),使 导 线 表 面 变 得 粗 糙 ,从 而 导 致 局部电场强度增加, 使得在电压远比表面无损伤 的清洁导线自持放电起始电压低的情况下, 在导 线或变电设备导电体上产生电晕放电现象。 电力 系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电 晕,会引起电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰 以及噪声干扰。 对于高电压电气设备发生电晕放 电会逐渐破坏设备绝缘性能; 电晕放电的空间电 荷在一定条件下又有提高间隙击穿强度的作用; 当线路出现雷电或操作过电压时, 因电晕损失而 能削弱过电压幅值。 3 结束语 高压输电线路及电力设备应采取有效措施限 制或消除电晕放电。 高压输电线路应选择足够的 导线截面积, 或采用分裂导线降低导线表面电场 的方式;高压电气设备导电体表面应保持光滑,避 免有尖端或毛刺,以避免发生电晕放电,提高高压 电气设备的可靠性。 参考文献 [1] 杨宪章. 《工程电磁场》.北京:中国电力出版 社 ,2002 年 5 月 [2] 关根志. 《高电压工程基础》.北京:中国电力 出版社 ,2003 年 3 月 [3] 陈慈萱. 《电气工程基础》.北京:中国电力出 版社 ,2004 年 2 月 [4] 赵智大. 《高电压技术》.北京:中国电力出版 社 ,1999 年 58


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