Metode pentru îmbunătățirea rezistenței electrice a mass -media gazoase

Pentru a reduce dimensiunea instalațiilor de alimentare, se speră întotdeauna că lungimea decalajului de aer sau distanța de izolare va fi cât mai mică. În acest scop, trebuie luate măsuri pentru îmbunătățirea rezistenței electrice a mediului de gaz. Din punct de vedere practic, există două modalități de a crește tensiunea de descompunere a decalajului de aer: una este îmbunătățirea distribuției câmpului electric în decalajul de aer pentru a -l face cât mai uniform; Cealaltă este să încercați să slăbiți sau să suprimați procesul de ionizare în mediul de gaz. Metodele specifice sunt:

1. Îmbunătățiți forma electrodului pentru a îmbunătăți distribuția câmpului electric

Cu cât este mai uniformă distribuția câmpului electric, cu atât este mai mare rezistența medie a câmpului de defalcare a decalajului de aer. Prin urmare, rezistența maximă a câmpului electric în golul de aer poate fi redusă, distribuția câmpului electric poate fi îmbunătățită, iar tensiunea de descompunere a golului de aer poate fi crescută prin îmbunătățirea formei electrodului (crescând raza de curbură a electrodului, eliminând părul și colțurile ascuțite pe suprafața electrodului etc.).

Utilizarea ecranului pentru a crește raza de curbură a electrodului este o metodă comună. Luând ca exemplu decalajul de aer „placă de tijă” cu cea mai gravă rezistență electrică, dacă o bilă metalică cu un diametru corespunzător este instalată la capătul stâlpului tijei, tensiunea de descompunere a golului de aer poate fi crescută eficient.

Punctele de înaltă tensiune ale multor dispozitive electrice de înaltă tensiune (cum ar fi capătul superior al tijei de ghidare a bucșei de înaltă tensiune a echipamentelor electrice) au forme ascuțite, iar capacele de ecranare sunt adesea necesare pentru a reduce rezistența maximă a câmpului în spațiul din apropierea prizelor și pentru a crește tensiunea de început a coronei. Forma și dimensiunea capacului de ecranare ar trebui să fie selectate astfel încât tensiunea sa de incepție a coronei să fie mai mare decât tensiunea maximă de lucru a dispozitivului la sol. Cea mai simplă acoperire de protecție este desigur un stâlp de protecție sferică.

Exemple de aplicare a principiului de ecranare pentru a îmbunătăți distribuția câmpului electric pe liniile de transmisie de tensiune ultra-înaltă pentru a crește tensiunea de incepție a coronei includ: Fitinguri de protecție (egalizarea inelelor) instalate pe șiruri izolatoare de linii de tensiune ultra-înaltă și conductoare cu diametru extins utilizate pe linii de tensiune ultra-înalte.

2. Utilizarea încărcăturii spațiale pentru a îmbunătăți distribuția câmpului electric

Deoarece descărcarea de coronă trebuie să apară înainte ca decalajul de aer al câmpului electric extrem de inegal să fie defalcat, în anumite condiții, încărcarea spațiului generată de descărcarea în sine poate fi, de asemenea, utilizată pentru a regla și îmbunătăți distribuția câmpului electric în spațiu pentru a crește tensiunea de descompunere a decalajului de aer. Preluarea golurilor de aer „farfurie” și „sârmă” ca exemple, atunci când diametrul sârmei este redus într-o anumită măsură, tensiunea de descompunere a frecvenței de putere a golului de aer va crește odată cu reducerea diametrului sârmei, rezultând așa-numitul „efect de sârmă subțire”. Motivul este că stratul uniform de încărcare a spațiului format din descărcarea corona a firului subțire poate îmbunătăți distribuția câmpului electric în golul de aer, ceea ce duce la o creștere a tensiunii de defecțiune; Când diametrul sârmei este mare, deoarece suprafața sârmei nu poate fi absolut netedă, corona și descărcarea în formă de perie va apărea în unele părți înainte ca corona generală uniformă să apară pe întreaga suprafață, astfel încât tensiunea sa de descompunere este similară cu cea a „farfuriei de tijă” sau a decalajului de aer.

3. Utilizarea barierelor

Întrucât distribuția câmpului electric în decalajul de aer și procesul de dezvoltare a descărcării de gaz sunt strâns legate de generarea, mișcarea și distribuția particulelor încărcate în spațiul decalajului de aer, plasând o barieră cu o formă și o poziție adecvată în decalajul de aer care poate împiedica mișcarea particulelor încărcate și ajustarea distribuției de sarcină spațială este, de asemenea, o modalitate eficientă de a îmbunătăți puterea electrică a mediului de gaz.

Bariera este făcută din material izolant, dar performanța sa de izolare nu este importantă. Ceea ce este important este sigilarea sa (capacitatea de a bloca particulele încărcate). În general, este instalat în golul Corona, iar suprafața sa este perpendiculară pe liniile electrice.

Efectul barierei depinde de sarcina de spațiu a aceluiași semn ca electrodul corona pe care îl blochează, astfel încât rezistența spațială a câmpului electric între electrodul Corona și barieră poate fi redusă, făcând astfel distribuția câmpului electric al întregului gol de aer. Deși rezistența la câmpul electric spațial dintre barieră și celălalt electrod este crescută în acest moment, forma câmpului electric devine mai mult ca câmpul electric uniform între doi electrozi plane, astfel încât rezistența electrică a întregului decalaj de aer este îmbunătățită.

Tensiunea de descompunere a decalajului aerului de barieră are multe de -a face cu poziția de instalare a barierei. Dacă este un decalaj de aer „stick-stick”, ambii electrozi vor avea descărcare de corona, astfel încât bariera trebuie instalată în apropierea ambilor electrozi pentru a obține rezultate.

Sub tensiune cu impuls, efectul barierei este mai mic, deoarece sarcina spațială acumulată pe barieră este mai mică în acest moment.

Evident, bariera este dificil de jucat un rol în cazul câmpului electric uniform sau ușor neuniform.

4. Utilizați presiunea mare a aerului

Rezistența electrică a aerului la presiune normală este relativ scăzută, aproximativ 3 0 kV/cm. Chiar dacă sunt luate măsurile de mai sus pentru a îmbunătăți cât mai mult câmpul electric, rezistența medie a câmpului de defalcare nu poate depăși această limită. Se poate observa că rezistența electrică a aerului la presiune normală este mult mai mică decât cea a mediilor generale solide și lichide. Cu toate acestea, dacă aerul este comprimat și presiunea este mult mai mare de 0,1MPa (1ATM), rezistența sa electrică poate fi, de asemenea, îmbunătățită semnificativ. Acest lucru se datorează mai ales faptului că creșterea presiunii aerului poate reduce considerabil lungimea liberă a electronilor, slăbind și inhibând procesul de ionizare. Dacă aerul poate fi înlocuit cu unele gaze de rezistență electrică ridicată (cum ar fi hexafluorură de sulf), în timp ce se utilizează presiune ridicată, se pot obține rezultate mai bune.

5. Folosiți gaz de rezistență electrică ridicată

Printre numeroasele gaze, unele gaze extrem de electronegative care conțin elemente de halogen [cum ar fi hexafluorură de sulf și Freon au o rezistență electrică deosebit de mare (mult mai mare decât aerul), astfel încât acestea pot fi numite gaze de rezistență electrică ridicată. Utilizarea acestor gaze pentru a înlocui aerul poate, desigur, să crească foarte mult tensiunea de descompunere a decalajului de aer și chiar amestecarea unora dintre aceste gaze în aer poate crește semnificativ rezistența sa electrică.

Trebuie subliniat faptul că pentru ca acest tip de gaz să fie practic aplicat în inginerie, nu este suficient să se bazeze doar pe rezistența sa electrică ridicată. De asemenea, trebuie să îndeplinească anumite alte cerințe, cum ar fi: ① Temperatură scăzută de lichefiere (astfel încât presiunea ridicată a gazului poate fi utilizată în același timp); ② Stabilitate chimică bună, nu este ușor de descompus, arde sau explodează și nu produce substanțe toxice atunci când se produce descărcarea în gaz; ③ Nu este prea dificil de produs și nu prea scump.

Există foarte puține gaze care pot îndeplini toate cerințele de mai sus în același timp. În prezent, singurul gaz de rezistență electrică ridicat care a fost utilizat pe scară largă în inginerie este SF6 și gazul său mixt. În plus față de rezistența sa electrică ridicată, gazul SF6 are, de asemenea, o capacitate excelentă de stingere a arcului, iar alte proprietăți tehnice conexe sunt, de asemenea, destul de bune. Diverse echipamente electrice și aparate electrice combinate închise din gaz SF6 ca mediu de stingere a mediului izolant și arc au o serie de avantaje remarcabile, cum ar fi economisirea foarte mare a spațiului și volumul spațiului, funcționare sigură și fiabilă, instalare și întreținere simplificată, etc., astfel încât perspectivele de dezvoltare sunt foarte largi.

6. Utilizați vid ridicat

Utilizarea vidului ridicat poate slăbi, de asemenea, procesul de ionizare a coliziunilor în decalajul aerului și poate crește semnificativ tensiunea de descompunere a decalajului de aer. Dacă procesul de descompunere în vid ridicat este explicat complet prin teoria descărcării de gaze, tensiunea de descompunere rezultată va fi extrem de mare (în acest moment, este dificil pentru electroni să se ciocnească cu molecule neutre atunci când traversează distanța inter-electrod și este dificil să provoace suficientă ionizare de coliziune). Cu toate acestea, situația reală nu este așa. Când distanța inter-electrod este mică, intensitatea electrică a vidului ridicat este într-adevăr foarte mare și poate chiar să o depășească pe cea a gazului SF6 comprimat. Cu toate acestea, atunci când distanța inter-electrod crește, tensiunea crește lent, iar intensitatea electrică a acesteia este semnificativ mai mică decât rezistența câmpului de descompunere a gazului comprimat. Acest lucru indică faptul că mecanismul de descompunere a vidului ridicat s -a schimbat în acest moment și a apărut un nou proces fizic, astfel încât acesta nu mai poate fi explicat pur și simplu prin teoria anterioară a descărcării de gaze.

Cercetările de defalcare a vidului arată că atunci când distanța inter-electrod este mică, defalcarea vidului ridicat este legată de emisia puternică de câmp de pe suprafața catodului. Curentul cauzat de acesta va determina încălzirea locală a electrodului și va elibera gazul metalic, ceea ce face ca gradul de vid să cadă și să provoace descompunerea; Când distanța inter-electrod este mare, defalcarea va fi cauzată de așa-numitul „efect de tensiune completă”. În acest moment, pe măsură ce distanța inter-electrod și tensiunea de defecțiune cresc, electronii pot acumula multă energie cinetică atunci când zboară de la catod peste vid la anod. Acești electroni cu energie mare vor elibera ioni și fotoni pozitivi atunci când bombardează suprafața anodului, ceea ce va consolida ionizarea suprafeței pe catod. Această acțiune repetată va produce din ce în ce mai mult flux de electroni, ceea ce face ca electrodul să fie vaporizat local și va duce la defalcarea decalajului. Acesta este așa-numitul „efect de tensiune completă”.

Din această cauză, pe măsură ce distanța inter-electrod crește, rezistența medie a câmpului de defalcare va deveni din ce în ce mai mică. Tensiunea de descompunere a golului de vid este legată de mulți factori, cum ar fi materialul electrodului, finisajul suprafeței și curățenia (inclusiv cantitatea și tipul de gaz adsorbit), deci este foarte dispersată.

Nu există multe cazuri în care vidul ridicat este de fapt utilizat ca mediu izolant în echipamentele electrice, în principal pentru că diverse medii solide sau lichide sunt utilizate în mare parte în structura de izolare a diferitelor echipamente. Aceștia vor elibera treptat gazul în vid, ceea ce face dificilă menținerea vidului ridicat pentru o lungă perioadă de timp. În prezent, vidul ridicat este utilizat doar în întrerupătoarele de vid. Vacuul nu numai că are o performanță bună de izolare, dar are și o capacitate puternică de stingere a arcului, deci este încă foarte potrivită pentru întrerupătoarele de vid în rețelele de distribuție.