采用固体绝缘的电工产品,如塑料电缆、电机、缠绕套管、浇铸变压器等,会由于气体残留、热胀冷缩等原因,在绝缘结构中形成气隙,这些气隙在电场作用下就会产生局部放电a由分析可知同一工频电场中,电场强度与介电常数成反比,由于介质的介电常数都较空气髙,使得气隙中的场强很高,而且气隙的击穿强度比电介质低。在外加电场作用下,气隙会被更早击穿,而周围的电介质没有被击穿,电极之间不存在贯穿性的导电通道,这种局部击穿的现象叫放电。
周部放电起始电压与很多因素有关,除了介质特性和气泡状态之外,还与施加电压的幅值、波形、作用时间,以及环境条件等有关:
(1)电压幅值
随着电压升高,放电:量和放电次数一般都趋向于增加,这是由于随着电压升高,更多更大的气泡开始放电,即使是单个气泡,在较低电压下,k是气泡中很小的部分面积出现放电,随着电压升髙,放电的面积增大。另外,在表面放电中,随着电压升高,放电沿表面扩展,即放电的面积増大,放电的部位增多。
(2)电压的波形和频率
当工频交流电压中含有高次谐波时,会使正弦波的顶部变为尖顶或平顶。当畸变为尖顶波时,其幅值增大,于是放电起始电压降低,放电量和放电次数都有明显增加。若畸变为平顶波,只有当高次谐波分量较大时,由于峰值被拉宽,放电次数有较明显增加,放电量赂有增加,起始点压略有升高,提高电压频率,将明显增大放电重复率,但只要测试系统有足够的分辨能力,对于测得的放电量不会有明显影响。
(3)电压作用时间
气体放电具有一定的随机性,电压作用的长短对气体放电有一定的影响,一般情况下升压速度快则测得的局部放电起始电压偏大,升压速度慢则测得的局部放电起始电压偏小,所以在测试时应规定实验升压速率。本实验中裉据国标,选择的是0.5kv/s的升压速率。当电压的作用时间较长时,一方面可能会产生沿面放电,另一方面试样中气隙中气体的气压、气体的组成成分都可能发生变化,从而使测得的局部放电起始电压不一致。
(4)环境条件
环境的温度、湿度、气压都会对局部放电产生影响。温度升高,气泡中的压力增大,液体的吸气性能改善,这将有利于减弱局部放电。另一方面温度高会加速高聚物分解,会发低分子物质,这又可能加剧局部放电的发展。湿度对表面放电有很大影响,当表面湿度较大时,表面电导增大,严重时会发展成沿面闪络,从而改变试样所加的电场分布,影响局部放电测量结果。《大气压力对局部放电测试结果也有一定的影响,在气压低的场合,往往更容易发生局部放电。
考虑上述影响因素,确定本次实验的实验条件。局放起始电压测试时,保持样品表面千燥清洁,将样品浸在变压器油中,以防止电晕放电和沿面闪络放电对试样结果的影响。同时,采用必要的屏蔽措施,减少外界信号对实验的干扰,使背景噪声降到实验规定水平以下。实验采用0.5kv/s的升压速度,当放电量到达5pc时(测试背景为2-3pc),则认为发生了局部放电。
击穿电压测试装置如上图所示,试样由绝缘支座支撑在变压器油中,测试时确保高压端、低压端无明显。
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