ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 153
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Барьеры широко используются в высоковольтных конструкциях, работающих как в воздухе, так и в масле (высоковольтные вводы, трансформаторы и др.). На переменном напряжении электрическая прочность на положительной полярности увеличивается и приближается к электрической прочности на отрицательной полярности.
-
Коронный разряд на ВЛЭП при постоянном и переменном напряжении. Способы ограничения потерь на корону.
Коронный разряд — это самостоятельный разряд, при котором ударная ионизация электронами имеет место не на всей длине промежутка, а лишь в его части, у электродов. Коронный разряд может иметь лавинную и стримерную форму. Пробой коронирующего промежутка происходит при напряжении большем, чем начальное.
На постоянном напряжении различают униполярную и биполярную корону. Если коронирует один провод – униполярная корона. При униполярной короне генерируемые короной заряды, имеющие тот же знак, что и коронирующий провод, под действием электрического поля устремляются к земле, где происходит их нейтрализация. При биполярной короне объемные заряды проводов различной полярности движутся навстречу друг другу. При встрече происходит рекомбинация ионов разных знаков. Часть ионов проникает в пространство вблизи противоположного провода, что приводит к усилению интенсивности коронирования. Это увеличивает потери на корону.
На переменном напряжении коронный разряд зажигается при достижении начального напряжения, равного напряжению зажигания короны Uн при времени t1 (см. рис. ,а). Вокруг провода образуется зона ионизации, называемая чехлом короны (см. рис. 1.,в). Из чехла короны положительные заряды (как на рис.,в) выносятся в окружающее пространство и образуют внешний объемный заряд (ОЗ). Процесс коронирования продолжается до тex пор, пока напряжение не достигнет Umax при t2.
Н
есмотря на повышение напряжения до Uмакс, напряженность на проводе остается постоянной и равной ЕН из-за влияния объемного заряда. Затем напряжение начинает снижаться. Синхронно снижается и напряженность на проводе, что приводит к погасанию короны. Но после погасания короны (после t2) в пространстве вокруг провода остается положительным внешний объемный заряд, который еще удаляется от провода (см. рис., в).
Расстояние, на которое удаляется объемный заряд, зависит от напряжения на проводе и составляет
40–100см. Разность потенциалов между проводом и ОЗ увеличивается по мере уменьшения напряженности на проводе до времени t3. При t4 (см. рис.,а,в), когда напряжение достигает
U0, которое значительно меньше Uн, зажигается отрицательная корона. При этом отрицательно заряженные частицы начинают двигаться от провода во внешнюю область, а навстречу (к проводу) движутся положительно заряженные частицы из внешнего объемного заряда. Происходит рекомбинация заряженных частиц до полной компенсации положительного внешнего ОЗ. Затем накапливается отрицательный ОЗ во внешней области. Все это происходит за время от t4 до t5 (см. рис.,а,в). В момент времени t5 (начало уменьшения напряжения) отрицательная корона гаснет. В дальнейшем все эти циклы повторяются и зажигание короны на обеих полярностях происходит приU0.
Возникновение коронного разряда в момент t1 приводит к появлению тока короны ik, который накладывается на емкостный ток линии и искажает синусоиду тока (рис.,б). Длительность пиков тока короны равна длительности ее горения, т. е. от t1 до t2 (или t4–t5,t6–t7).
Ограничение потерь на корону:
Потери на корону и радиопомехи в первую очередь зависят от максимальной напряженности поля на поверхности провода, которая при заданном напряжении определяется главным образом радиусом провода. Поэтому основным методом ограничения потерь на корону и радиопомех является увеличение радиуса провода. При Uном
330 кВ необходимы провода диаметра во многих случаях превышающего диаметр, выбранный из условия передачи по линии заданной мощности.Экономическое решение можно получить посредством применения так называемых расширенных проводов. Они имеют диаметр, при котором обеспечивается необходимое снижение напряженности поля на их поверхности, а для сокращения площади поперечного сечения делаются полыми или со стеклопластиковой сердцевиной.
Большое применение получило расщепление проводов фаз.
-
Электропроводность твердых диэлектриков.
Диэлектрики – такие материалы, у которых запрещенная зона настолько велика, что электронной электропроводности в обычных условиях не наблюдается.
Полупроводники - вещества с более узкой запрещенной зоной, которая может быть преодолена за счет внешних энергетических воздействий.
Проводники - материалы, у которых заполненная электронами зона вплотную прилегает к зоне свободных энергетических уровней или даже перекрывается ею.
Для твердых диэлектриков принято различать поверхностную и объемную электропроводности.
Поверхностная электропроводность имеет место тогда, когда на поверхности твердого диэлектрика образуется тонкий (невидимый глазом) слой адсорбированной влаги. В этом слое частично растворяются загрязнения, попавшие на поверхность диэлектрика. Молекулы загрязняющих веществ при растворении диссоциируют, образуя ионы. Поэтому слой адсорбированной влаги имеет, как правило, достаточно высокую электрическую проводимость.
Характеристикой этого процесса является удельная поверхностная проводимость γs (1/Ом). Величина γs зависит от способности диэлектрика адсорбировать на своей поверхности влагу и смачиваться водой, а также от влажности воздуха. Исходя из этого твердые диэлектрики разделяются на гидрофильные и гидрофобные.
Гидрофильные – хорошо адсорбируют влагу и смачиваются водой (угол смачивания менее π/2). Большинство твердых диэлектриков являются гидрофильными материалами (в том числе стекло и фарфор). У них удельная поверхностная проводимость резко увеличивается с ростом относительной влажности воздуха. Например, поверхностная проводимость γs глазури на фарфоре при повышении влажности воздуха от 0 до 80% увеличивается от 10-13до 10-9Ом-1.
Объемная электропроводность. Это способность твердого диэлектрика проводить в электрическом поле ток. Она может быть обусловлена движением ионов одного или обоих знаков, а в сильных электрических полях – и движением свободных электронов.
Ионная проводимость твердых диэлектриков наблюдается в слабых и сильных электрических полях. Создающие эту проводимость ионы могут принадлежать основному веществу или компоненте диэлектрика, однако в большинстве случаев ионы является примесями.
Свободные электроны в твердом диэлектрике могут образовываться в результате эмиссии с поверхности катода, вследствие эмиссии дырок (вакантных мест) с поверхности анода и туннельного перехода электронов из нормальной (валентной) зоны в зону проводимости.
-
Поляризация твердых диэлектриков, диэлектрические потери.
Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.
Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами.
Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.
Поляризация:
1)Деформационная (электронная),
2)Дипольная,
3) Миграционная (внутрисловевая)
Электронная поляризация представляет смещение под воздействием внешнего электрического поля орбит электронов относительно положительно заряженного атома ядра.
Ионная поляризация - смещение относительно друг друга ионов, образующих молекулы диэлектрика.
Дипольная поляризация – существует в диэлектриках с жесткими диполями в неполяризованном диэлектрике направлены хаотически по всем направлениям, при этом суммарный момент диэлектрика равен нулю.
Миграционная поляризация имеет место в неоднородных диэлектриках и обусловлена движением в электрическом поле свободных зарядов (обычно ионов). Она представляет практический интерес в связи с тем, что наблюдается в изоляции конструкций ВН, в которой обычно используются неоднородные диэлектрические материалы или комбинации диэлектриков.
Сущность миграционной поляризации поясним на простом примере двухслойного диэлектрика, расположенного между плоскими электродами. Для такого диэлектрика возможны две схемы замещения. Для миграционной поляризации характерно накопление на границе слоев неоднородного диэлектрика заряда абсорбции.
Диэлектрические потери:
Все потери в диэлектрике, рассеиваемые при приложении к нему пере-менного напряжения, называются диэлектрическими потерями. Обычно потери от проходящих через диэлектрик токов сквозной проводимости по сравнению с потерями на поляризацию малы и имеют значение лишь при весьма большом увлажнении или больших положительных температурах.