电晕放电空间电荷背景对间隙放电的影响研究

摘要

电晕放电现象广泛存在于电力系统中。电力设备在制造和运行中种种绝缘缺陷在直流高压下会引起电晕放电,同时,高压输电线路的导线附近,雷云静电场下的尖端物体附近,都存在大量的电晕放电现象。电晕放电在施加持续的直流电压(静态电压)时将会产生大量的空间电荷的漂移和积累,主要表现为其迁移区内单一极性离子的大量累积。根据气体放电理论,这种空间电荷背景可能会影响到空气间隙的绝缘性能。因此,研究这种由电晕放电产生的空间电荷背景对空气间隙绝缘性能的影响,可以对更为深入的研究气体放电机理提供进一步参考,同时,也对合理选择电力系统中空气间隙间距,提高外绝缘的绝缘结构配合、探索绝缘新技术具有非常重要的实际意义。
　　本文针对电晕放电产生的空间电荷背景特性及其对空气间隙绝缘性能的影响进行了相关的理论和试验研究。首先通过气体放电的相关理论,分析了电晕放电的空间电荷特性及其对间隙绝缘性能可能造成的影响。继而合理的设计了试验方案,对比了在不同极性和不同浓度下的空间电荷背景下对板板间隙绝缘性能的影响。试验统计结果表明,在持续的正直流高压作用下的电晕放电产生的正空间电荷能够抑制空气间隙中放电过程的发展,提高其正负雷电50％冲击击穿电压;而持续的负直流高压作用下的电晕放电产生的负空间电荷能够促进空间间隙中放电过程的发展,降低其正负雷电50%冲击击穿电压。而且,随着空间电荷浓度的增大,影响效果越明显,当空间电荷降低到一定程度后,基本对间隙放电过程难以造成影响。最后对试验结果进行了合理的分析,认为空间电荷背景对初始电子的影响是造成试验中间隙50%雷电冲击击穿电压变化的最重要因素。

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1.绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.1.1空间电荷对放电的影响

1.1.2空间电荷的测量

1.1.3尚待研究和解决的问题

1.3本文的主要研究内容和章节安排

2.空间电荷背景对间隙击穿影响理论研究

2.1电晕放电的空间电荷特性

2.1.1电晕放电空间电荷的极性和浓度分布

2.1.2电力系统中常见空间电荷背景的浓度分布

2.2空间电荷背景对间隙击穿的影响

2.2.1空间电荷背景对电场的影响

2.2.2空间电荷背景对放电过程中带电粒子的影响

2.3本章小结

3.空间电荷背景对间隙放电影响试验

3.1试验平台

3.1.1冲击电压发生器

3.1.2板板间隙

3.1.3空间电荷发生装置

3.1.4离子浓度测量仪

3.1.5空间电荷发生装置与间隙处布置

3.2试验方案

3.2.1冲击电压发生器的调试和启动

3.2.2 50%雷电冲击击穿电压的获取

3.2.3空间电荷的产生

3.3空间电荷背景对间隙击穿影响试验及其结果

3.4本章小结

4.试验机理探索分析

4.1空间电荷背景对于板板间隙电场强度的影响

4.1.1仿真模型的建立

4.1.2仿真计算结果及分析

4.2空间电荷背景对于放电过程中粒子的影响

4.2.3对初始电荷浓度的影响

4.2.4对放电击穿过程的影响

4.3本章小结

5.总结和展望

5.1全文总结

5.2课题展望

致谢

参考文献