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高压开关柜运行过程中产生局部放电的原因

在电力设备运行过程中,当局部放电发生时,各种带电粒子如电子、正负离子等,在电场的激励下具有的能量一般都比高聚物的键能大,这些带电质点撞击到介质气隙壁上,就会打断绝缘体原本稳固的化学键。同时局部放电点上的介质发热可产生极高的温度,使绝缘体产生热裂解或促进氧化裂解,这些都破坏了绝缘体的分子结构。

高压开关设备都是一种组合式电器,其构成的材料种类非常多,如环氧树脂、六氟化硫、工程塑料等。这样就导致了局部放电产生的原因有很多,概括起来主要有以下几种:

①绝缘材料制作工艺上的缺陷。

由于绝缘结构和工艺上种种因素的影响,绝缘体内可能存在残存的气泡或杂质,而气体的介电常数往往比液体或固体材料的介电常数要小。在交变电场下,电场强度的分布与介电常数成反比。所以如果在液体或固体介质内含有气泡时,气泡内的电场强度要比周围介质的高,而击穿场强却比液体和固体低得多,这样气泡会首先被击穿发生放电,而其他介质则依然处于绝缘状态,这样就形成了典型的局部放电;另外杂质的存在则会使得周围的电场分布集中,进而累积电量产生放电。

局部放电检测试验系统

 

②电场分布的不均匀。

导体表面有毛刺或较尖的棱角会使得电场集中而发生局部放电。而在开关柜制作、装配等过程中均有可能带入金属颗粒,柜体内的这些颗粒积累电荷的能力比较强,导致所在区域的电场畸变而发生放电;开关柜绝缘体表面灰尘过多或不够光洁,也会引起爬电距离不够而导致局部放电;甚至在接地的壳体上如果焊缝毛糙,表面有气孔或夹渣,同样会使得电场分布不均匀而产生局部放电。

③电介质的不均匀。

随着绝缘技术的发展,大气绝缘和复合绝缘的高压金属封闭开关设备是目前使用最广泛的产品。但正是由于复合绝缘技术的的使用,导致了绝缘材料各部分的介电性能的差异,而绝缘材料本身因制造过程带进的气泡和杂质,也进一步使得电介质分布不均匀,在高压环境下就会引起放电。
电压、温度、湿度、绝缘条件、外界环境都会影响局部放电。

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