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开关柜局部放电理论

发布时间:2020-09-16 17:54人气:

在开关柜生产或运行过程中,由于内部某一设备的绝缘部位存在一些缺陷,使得该缺陷处能承受的电场强度降低导致放电发生,整体绝缘尚未被击穿,即没有形成贯穿性的放电通道时,发生的现象为局部放电。根据内部不同缺陷,开关柜中的局部放电也有着不同的放电机理与特征,以下主要对开关柜中发生的电晕放电、沿面放电、气缝放电做一些简单介绍。

(1)电晕放电

当开关柜中的高压导体(如电缆、母排等)裸露在空气中时,由于空气的击穿场强小于固体绝缘的击穿场强,导体附近的高电场强度很容易激发周围局部气体发生放电。

发生电晕放电的起始电压主要取决于尖端导体电极的正负性,当尖端电极为负极性时,电晕放电的起始电压较低。因此,如果高压导体尖端发生放电时,其放电脉冲一般快速连续性地出现在电源的负半周峰值附近,反之,如果接地端发生放电时,放电脉冲一般出现在电源的正半周峰值附近。


(2)沿面放电

在极不均匀的电场环境中,按照矢量分解方法,可以将电场分解为两个垂直方向上的分量,分别为垂直于绝缘介质表面的垂直电场与平行于绝缘介质表面的平行电场。沿绝缘介质表面的电场强度达到其击穿场强时所发生的局部放电为沿面放电。

当开关柜在运行过程中,由于电气设备绝缘表面积污、受潮等原因,绝缘介质很容易发生沿面放电,当沿面放电发展到一定阶段将引起绝缘介质的损坏。沿面放电一般发生在正弦周期的0°-90°和180°一270°相位上,而且采集到的放电脉冲的对称度与电场是否均匀密切相关。


(3)气缝放电

气缝放电属于局部放电中比较常见的一种放电类型,当绝缘介质内部存在裂痕、气泡或者绝缘介质与电极的交界面存在缝隙,这些缺陷处的电场强度大于其击穿场强时,所发生的放电现象为气缝放电。气缝放电的机理可以用电阻电容的串并联等效电路来模拟,通过计算等效电路中不同元件的电压关系,可以得出缝隙处的电场强度大于绝缘介质的电场强度,而缝隙能承受的击穿电压又小于绝缘介质的击穿电压,因此气缝会在击穿之前优先发生局部放电。

气缝放电一般发生在正弦周期的0°-90°和180°一270°相位上,而且采集到的放电脉冲的对称度与气泡是否规则密切相关。

由于实际发生局部放电的环境非常复杂,现场测试得到的放电波形与放电相位很有可能会与理论有一定差距,因此上述开关柜发生局部放电机理可以作为后期分析的一个参考。

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