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層中發(fā)生微放電，并且染污層的結構會隨著放電進展發(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，是受染污層微結構的影響。另外，現有關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。本研究主要內容包括：
　?、爬脤⒛M污穢溶液定量涂刷在介質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機制。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；空中閃絡階段，熱量主要來自閃絡的放電電流。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于外加電壓的二次項表達式，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移，導致閃絡電壓降低。當沿面放電發(fā)展到閃絡階段時，占主導地位的空中熱量逐漸向沿面轉移。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，研究了強垂直電場分量下的兩相體沿面放電現象，發(fā)現了層中放電現象，認為污閃是一種兩相體沿面放電，提出影響沿面

4、放電的微結構特征量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點處（沙層、電極和絕緣介質的交界處），趨于在靠近圓盤外側、薄沙層與介質板之間的微間隙內發(fā)展。當沙層的堆積厚度較?。℉<0.5mm）時，閃絡電壓小于潔凈表面時；在堆積厚度較大（H>1.0mm）時，閃絡電壓隨著堆積厚度的增大而增大，甚至高于潔凈表面時。基于層中放電現象，提出用參數R3/H描述顆粒層的電位、電流和電場分布。當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R不變、H增大時，高壓極處的表面電場減小，介質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電壓的實驗現象和層中放電發(fā)生的位置。
　?、抢眉毠苄纬墒芟蘅臻g的沿面放電，研究了沿面放電的觸發(fā)形式，實現了對受限空間內沿面放電的介質表面溫度的定量測量。細管放電中存在三個放電階段下的四種放電形式：起始階段，電暈放電與介質阻擋放電，介質表面溫升較低（<10℃）并且集中在高壓極附近；發(fā)展階段，僅當電暈放電

6、與介質阻擋放電同時共存才能發(fā)展為沿管壁的滑閃放電，介質表面溫升較高（~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，介質表面溫升較高（~200℃），微空間內熱量近乎均勻分布。直流細管放電實驗發(fā)現，由于管壁表面累積電荷和表面泄露電流的影響，細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。實驗結果表明，細管形成的微空間影響細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。
　　⑷數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)現表面介電常數和壁電荷是影響沿面放電發(fā)展的關鍵因素。大介電常數會促進放電沿面發(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。當顆粒持續(xù)吸收電荷、積累壁電荷時，引發(fā)顆粒間隙內強場畸變，誘發(fā)顆粒表面二次電子發(fā)射，導致了顆粒之間和顆粒間隙中的微