幾種氣體放電區別


滑閃放電

滑閃放電是絕緣表面氣體熱電離引起的,沿着絕緣表面的不穩定的樹枝狀放電,它並沒有貫穿兩極。如果滑閃貫穿兩極就稱為閃絡。

 

閃絡

 

閃絡是指在高電壓作用下,固體絕緣子周圍的氣體或液體電介質被擊穿時,沿固體絕緣子表面放電的現象。

其放電時的電壓稱為閃絡電壓。發生閃絡后,電極間的電壓迅速下降到零或接近於零。閃絡通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過熱造成炭化,損壞表面絕緣。

 

因受固體絕緣的表面狀態、形狀等因素的影響,閃絡電壓總是低於(最多等於)相同電極結構、相同距離的氣體間隙的火花放電電壓。

 

污閃

 

沾有污穢(工業污穢、鹽份等)的 高壓輸變電設備的絕緣子或絕緣套管,在受潮(特別是遇到霧、露、霜或小雪))時,閃絡電壓顯著降低,甚至在電氣設備的工作電壓下閃絡,造成嚴重事故。這種情況稱為污閃。

 

污閃主要是由電痕破壞造成。

 

常用的聚合物絕緣材料材料存在電痕破壞現象。電痕破壞是指當材料表面存在潮濕與污穢、電場足夠大時,表面產生泄漏電流。在電流的焦耳熱作用下,水分蒸發,在絕緣材料表面形成不均勻的局部干燥點或干燥帶。

 

在干燥帶形成的瞬間,液膜間場強達到放電場強時會在干燥帶之間發生放電。放電產生的熱量使材料表面局部碳化,由於碳化物的高導電率使場強畸變,從而更容易發生閃絡放電。由於電場強度集中於碳化部分,會造成放電的重復發生,在其周圍產生更多的碳化物,形成碳化導電路,並向電極方向伸展,最終導致短路。

 

影響材料耐污穢閃絡性能的參數為相比漏電起痕指數(CTI)。

 

相比漏電起痕指數(或稱相對漏電起痕指數):材料表面能經受住50滴電解液(0.1%氯化銨水溶液)而沒有形成漏電痕跡的最高電壓值,單位為V。

 

一般高壓電機用復合材料絕緣子的相比漏電起痕指數要求為II級,即400≤CTI<600。

 

 

 

電弧放電

 

兩個電極在一定電壓下由氣態帶電粒子,如電子或離子,維持導電的現象,電弧是一種常見的熱等離子體。

 

電弧是一種氣體放電現象,電流通過某些絕緣介質(例如空氣)所產生的瞬間火花。電弧放電是氣體放電中最強烈的一種自持放電。當電源提供較大功率的電能時,極間電圧不需太高(約幾十伏),兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續通過較強的電流(幾安至幾十安),並發出強烈的光輝,產生高溫(幾千至上萬度),這就是電弧放電。

 

電弧是一束高溫電離氣體,在外力作用下,如氣流,外界磁場甚至電弧本身產生的磁場作用下會迅速移動(每秒可達幾百米),拉長、卷曲形成十分復雜的形狀。電弧在電極上的孳生點也會快速移動或跳動。直流電弧要比交流電弧難以熄滅。

 

電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光柱和電極斑點。

 

電弧放電可用於焊接、冶煉、照明、噴塗等。這些場合主要是利用電弧的高溫、高能量密度、易控制等特點。在這些應用中,都需使電弧穩定放電。

 

尖端放電

 

尖端放電是在強電場作用下,物體尖銳部分發生的一種放電現象。屬於一種電暈放電。導體尖端的電荷特別密集,尖端附近的電場特別強,就會發生尖端放電。

 

尖端放電的形式主要有電暈放電和火花放電兩種。

 

在導體帶電量較小而尖端又較尖時,尖端放電多為電暈型放電。

 

 

 

電暈放電

 

電暈,指帶電體表面在氣體或液體介質中發生局部放電的現象,常發生在高壓導線的周圍和帶電體的尖端附近,能產生臭氧、氧化氮等物質。

 

電暈的產生是因為不平滑的導體產生極不均勻電場,在不均勻的電場周圍曲率半徑小的電極附近當電壓升高到一定值時,使附近的空氣電離發生放電,並伴有微弱的熒光和嘶嘶聲,形成電暈。

 

電暈放電是電極間的氣體還沒有被擊穿,電荷在高電壓的作用下發生移動而進行的放電。電暈放電可以是相對穩定的放電形式,也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發展階段。

 

因放電能量較小,這種放電一般不會成為易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。

 

高壓電機定子繞組在通風槽口及直線出槽口處、繞組端部電場集中,當局部位置場強達到一定數值時,氣體發生局部電離,在電離處出現藍色熒光,這即是電暈現象。

 

電暈產生熱效應使線圈內局部溫度升高,臭氧是強的氧化劑,氮的氧化物遇到水汽形成酸,最終導致絕緣材料氧化、腐蝕,導致膠粘劑變質、碳化,加速絕緣老化。

 

火花放電

 

火花放電:在氣體或液體介質中發生的破壞性放電。

 

在導體帶電量較大電位較高時,尖端放電多為火花型放電。這種放電伴有強烈的發光和破壞聲響,其電離區域由尖端擴展至接地體(或放電體),在兩者之間形成放電通道。由於這種放電的能量較大,所以其引燃引爆及引起人體電擊的危險性較大。

 

在普通氣壓及電源功率不太大的情況下,若在兩個曲率不大的冷電極之間加上高電壓,則電極間的氣體將會被強電場擊穿而產生自激導電,這種現象就是火花放電。這種放電過程產生的碰撞電離是沿着狹窄而曲折的發光通道進行的,並伴隨着火花和暴烈聲。

 

由於在其他條件不變時,引起火花放電的擊穿電壓取決於電極形狀及其間的距離。

 

雲母絕緣最易產生局部放電的危險間隙在是0.2~0.3mm左右。高壓電機線圈(特別是模壓線圈)表面與槽壁接觸不良或不穩定時,主絕緣、防暈層與絕緣漆滲透性差時,在電磁振動的作用下,會使線圈(防暈層)與槽、主絕緣與防暈層之間產生間隙。槽內間隙火花放電,會引起絕緣的腐蝕,並形成新的間隙,從而加速絕緣老化、擊穿。

 

輝光放電

 

稀薄氣體中的自激導電現象。輝光放電的特點是電流密度小(約幾毫安),溫度不高,放電管內產生明暗光區,管內的氣體不同,輝光的顏色也不同。輝光放電的發光效應被用於制造霓虹燈、熒光燈等光源,利用其穩壓特性可制成穩壓管(如氖穩壓管)。

 

 

【電擊穿】

 

擊穿:在固體介質中發生的破壞性放電。

 

在強電場作用下絕緣材料內部產生“電子潮”,產生破壞性的放電,絕緣電阻下降,電流增大,失去介電功能,並產生破壞和穿孔的現象。

 

 

影響擊穿電壓的因素主要有:

 

1、電極的形狀 ,電極的曲率半徑越小,擊穿電壓越低,越容易放電。

 

2、電極的極性,棒狀電極對平板電極放電時,當棒狀電極帶負電時,擊穿較困難,擊穿電壓高,帶正電時,擊穿電壓較低,容易發生擊穿。

 

3、氣體的壓強降低或溫度升高時,由於電子動能變大,擊穿電壓降低,容易發生火花放電。

 

4、濕度增加可使擊穿電壓下降。

 

5、電壓的作用時間很短時,擊穿電壓較高。擊穿電壓越低,越容易發生火花放電,越容易成為可燃物的點火源。

 

 

火花放電與電弧放電的區別

 

1、電弧放電是由於電極間消電離不充分,放電點不分散,多次連續在同一處放電而形成,它是穩定的放電過程,放電時,爆炸力小,蝕除量低。而火花放電是非穩定的放電過程,具有明顯的脈沖特性,放電時爆炸力大,蝕除量高。

 

2、電弧放電隨着極間電壓的減小,通過介質的電流減小,而火花放電隨着極間電壓的減小,通過介質的電流卻增加。

 

3、電弧放電通道形狀顯圓錐形,陽極與陰極斑點大小不同,陽極斑點小,而陰極斑點大,因此,其電流密度也不相同,陽極的電流密度約為2800A/cm2,陰極電流密度為300A/cm2。火花放電通常為鼓形陽極與陰極斑點大小相等。因此兩極上的電流密度相同而且很高,可達105~106A/cm2

 

4、電弧放電的擊穿電壓低,而火花放電的擊穿電壓高。

 

5、電弧放電通道和電極上的溫度約為7000~8000℃,而火花放電通道和電極上的溫度約為10000~12000℃。

 

 

 

 

 

 

 

 


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