基于粉尘图的静电放电脉冲作用下PMMA沿面流注发展机理研究

气—固界面的静电放电现象是绝缘表面电荷积聚的诱因以及沿面闪络故障的先导,也严重威胁着绝缘结构的可靠性。为进一步揭示静电放电机理及其影响因素,文中使用粉尘图法对聚甲基丙烯酸甲酯绝缘表面积聚电荷进行表征,并改变电压幅值以及电极结构模拟不同的运行环境,探究绝缘表面电荷分布和流注发展过程。实验结果表明:受反向放电的影响,正、负极性下的电荷斑图形貌以及外径均存在明显的区别,使绝缘沿面流注发展过程存在极性效应;电压以及电极结构的不同导致了电场分布的变化,最终也会影响流注发展过程以及电荷积聚过程。粉尘图也为分析绝缘材料沿面电荷分布和流注发展过程提供了更加直观的图形化数据。

使用粉尘图法测量交流电压下GIS绝缘表面电场电荷分布的影响因素研究

粉尘图法是一种常用的绝缘表面电场电荷分布的测量方法,但其在应用时仍然存在一些局限性,且目前对于影响其使用效果的因素的研究也存在不足。本论文在实际的GIS支柱绝缘子模型上对粉尘图法的各项可能的影响因素进行了研究,并针对离线情况下使用粉尘图法时存在的不足,提出了在带电情况下使用粉尘图法测量绝缘表面电场电荷分布的方法。研究结果表明,交流电压下粉尘图法的作用效果受到粉尘种类、外施电压大小、绝缘气体种类和压强等多种因素的影响,在使用时必须严格控制实验变量;在带电情况下使用粉尘图法能够有效地反映绝缘表面的电场分布情况,具有重要的研究和应用价值。

使用粉尘图法研究交流电压下典型GIS绝缘表面缺陷的电场电荷分布

绝缘子在运行电压下产生表面不明原因的闪络是目前GIS安全运行领域面临的关键问题之一,这种闪络被认为很可能与绝缘表面缺陷导致的电场畸变和电荷积聚有关。笔者使用粉尘图法在离线和带电状态下对交流电压作用下的几种典型GIS绝缘表面缺陷,包括绝缘表面金属颗粒、金属尖端、绝缘表面打磨等引起的电场畸变和电荷分布进行了研究,并考虑了缺陷的各项参数对其作用效果的影响。研究结果对于确定不同缺陷导致的绝缘表面电场电荷分布变化,缺陷导致绝缘闪络的过程,以及微小缺陷的发现和诊断具有重要的实际意义。

绝缘特性对正极性脉冲下表面静电放电的影响

绝缘材料表面的静电放电现象会对电力设备以及通讯系统运行造成严重的影响,研究介质表面的静电放电特性及其影响因素有助于理解绝缘材料与表面静电放电的关系,对于绝缘材料的优化设计也具有重要的参考价值。为此使用静电放电枪在绝缘材料表面触发静电放电,利用粉尘图法复现了绝缘材料表面的电荷分布,通过二值化处理方法定量表征流注的发展程度,研究了绝缘材料的相对介电常数、表面电阻率和厚度等因素对表面静电放电的影响。结果表明:正极性静电放电下,绝缘材料表面的放电斑图形貌呈现梅花状;材料类型会对流注的发展产生不同的影响;绝缘材料表面电阻率减小会加快表面电荷的消散;绝缘材料越厚,沿面流注通道越长。因此,绝缘材料性能的变化导致介电常数、电荷注入方式、电荷附着效应等的变化,从而影响表面电荷的积聚形式和放电方式,最终使绝缘材料表面静电放电过程发生变化。

绝缘子表面电场及电荷的测量

绝缘子表面电荷积聚及其引起的表面电场分布畸变是导致绝缘子表面闪络电压低的主要原因。对绝缘子表面电场及电荷分布进行测量有助于正确地设计绝缘子。为此,在阅读大量相关文献及进行技术调研的基础上,结合作者目前正在进行的研究,对绝缘子表面电场及电荷的测量技术进行了综述。首先简要分析了绝缘子表面电荷的来源(场致发射、局部放电、固体介质夹层极化、电导率分布不均匀或非线性、表面金属微粒等),然后详细介绍了几种绝缘子表面电荷及电场的测量技术,包括静电探头法(有源静电探头和无源静电探头)、粉尘图法、电光法(克尔效应和普克尔斯效应),最后分析了这几种方法的优缺点。