不均匀电场中放电过程介绍与应用

用
稍(极)不均匀电场的划分
❖ 均匀电场是一种少有的特例，在实际电力设 施中常见的却是不均匀电场。
❖ 从电场均匀程度看，要明确划分稍不均匀场 和极不均匀场比较困难，为了描述各种结构 的电场不均匀程度，通常可引入一个电场不 均匀系数f，表示为：
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二、极不均匀电场中电晕放电
❖ 2.利用电晕原理制造臭氧发生器净化水、静 电除尘器净化工业废气、静电喷涂等。
❖ 3.特殊情况下可利用电晕放电来改善电场分 布，提高击穿电压。
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降低电晕的方法
❖ 从根本上设法限制和降低导线的表面电场强 度。
❖ 在选择导线的结构和尺寸时，应使好天气时 电晕损耗接近于零，对无线电和电视的干扰 应限制到容许水平以下。
❖ 1.d<=2D,稍不均匀电场，与均匀场相似，一 旦出现自持放电，立即导致整个气隙击穿。
❖ 2. 2D<d<4D，过渡区域，随电压升高会出现 电晕，但不稳定，立即转为火花放电。
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❖ 3.d>=4D，极不均匀电场，随着电压升高到某个临 界值，在靠近球的表面出现蓝紫色的晕光，并发出 “咝咝”的响声，这种局部放电现象称电晕放电，开 始出现电晕放电的电压称电晕起始电压。当外施电 压进一步增大时，电极表面电晕层也随之增大，并 出现刷状的细火花不均，匀电火场中花的放越电过来程介越绍和长应 ，最后击穿。
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❖ 极性效应： 由于高场强电极极性的不同，空间电荷的极 性也不同，对放电发展的影响也不同，这就 造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电 压的不同，以及间隙击穿电压的不同。
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❖ 决定极性要看表面电场较强的那个电极所具 有的电位符号：
❖ 3.电晕放电中，由于电子崩和流注不断消失和重新 出现所造成的放电脉冲会产生高频电磁波，从而对 无线电和电视广播产生干扰。
❖ 4.电晕放电还会产生可闻噪声，并有可能超出环境 保护所容许的标准
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电晕放电的应用
❖ 1.电晕可削弱输电线上的雷电冲击和操作冲 击波的幅值和陡度。
❖ 在两个电极几何形状不同时，极性取决于曲 率半径较小的那个电极的电位符号，如“棒板”气隙。
❖ 由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而 当所加电压达到某一临界值时，曲率半径较 小的电极附近空间的电场强度首先达到了起 始场强E0，因而在这个局部区域出现碰撞电 离和电子崩，甚至出现流注，这种仅仅发生 在强场区（小曲率半径电极附近空间）的局 部放电称为电晕放电。
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若电极曲率半径加大，则电晕一开始就很强烈， 一出现就形成流注的形式。电压进一步升高，个别 流注快速发展，出现刷状放电，放电脉冲更强烈， 最后贯通间隙，导致间隙完全击穿。冲击电压下， 电压上升极快，因此电晕从一开始就具有流注的形 式。爆发电晕时能听到声，看到光，嗅到臭氧味， 并能测到电流。
发生器的输出端对墙的空气绝缘则属于极不均匀电
场。
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测 量 电 压 用 的 球 间 隙
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输电线路以气体作为绝缘材料
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稍(极)不均匀电场的划分
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图 球隙的放电特用性与极间距离的关系
❖ 曲率半径：曲率的倒数就是曲率半径。 ❖ 圆形越大,弯曲程度就越小,也就越近似一条直
线.所以说,圆越大曲率越小,曲率越小,曲率半 径也就越大 。 ❖ 就是把那一段曲线尽可能的微分，直到最后 近似一个圆弧，这个圆弧对应的半径即曲线 上这个点的曲率半径。
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电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电 形式。开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压 U c 而此时电极表面的场强称为电晕起始场强 E c 。
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❖ 在雨、雪、雾天气时，导线表面会出现 许多水滴，它们在强电场和重力的作用 下，将克服本身的表面张力而被拉成锥 形，从而使导线表面的电场发生变化， 结果在较低的电压和电场强度下就会出 现电晕放电。
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输电线上的电晕放电
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❖ 对于超高压和特高压线路的分裂线来说，找 到最佳的分裂距，使导线表面最大电场强度 值最小。
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三、极不均匀电场的放电过程
❖ 在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较 小的那个电极表面开始，与该电极极性无关。 但后来的发展过程、气隙的电气强度、击穿 电压等都与该电极的极性有密切的关系。极 不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。
不均匀电场中的放电过程 介绍和应用
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一、不均匀电场的放电特征
电气设备中很少有均匀电场的情况。但对不均匀
电场还要区分两种不同的情况，即稍不均匀电场和
极不均匀电场。全封闭组合电器(GIS)的母线筒和高
压实验室中测量电压用的球间隙是典型的稍不均匀
电场；高压输电线之间的空气绝缘和实验室中高压
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电晕放电
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电晕放电的危害
❖ 1.电晕放电引起的光、声、热等效应使空气发生化 学反应，造成臭氧及氧化氮等物质，引起腐蚀作用
❖ 2.电路发生电晕会引起功率损耗。电晕损耗是超高 压输电线路设计时必须考虑的因素，坏天气时电晕 损耗要比好天气时大得多。
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❖ 电晕放电的起始场强一般用经验公式来推算， 流传最广的是皮克公式，电晕起始场强近似 wk.baidu.com：
—空气相对密度； m—导线表面粗糙系数 ，光滑导线 r— 导线半径（cm）
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根据电晕层放电的特点，可分为两种形式：电 子崩形式和流注形式。
当起晕电极的曲率很大时，电晕层很薄，且比较 均匀，放电电流比较稳定，自持放电采取汤逊放电 的形式，即出现电子崩式的电晕。随着电压升高， 电晕层不断扩大，个别电子崩形成流注，出现放电 的脉冲现象，开始转入流注形式的电晕放电。