Módszerek a gáznemű táptalaj elektromos erősségének javítására

A villamosenergia -létesítmények méretének csökkentése érdekében mindig remélhetőleg a légrés hossza vagy a szigetelési távolság a lehető legkisebb lesz. E célból intézkedéseket kell tenni a gázközeg elektromos szilárdságának javítására. Gyakorlati szempontból kétféle módon növeljük a légrés lebontási feszültségét: az egyik az elektromos mező eloszlásának javítása a légrésben, hogy a lehető legegyszerűbbé váljon; A másik az, hogy megpróbálja gyengíteni vagy elnyomni az ionizációs folyamatot a gázközegben. A konkrét módszerek a következők:

1. Javítsa az elektród alakját az elektromos mező eloszlásának javítása érdekében

Minél egységesebb az elektromos mező eloszlása, annál nagyobb a légrés átlagos bontási mező szilárdsága. Ezért csökkenthető a légrés maximális elektromos terepi szilárdsága, javítható az elektromos mező eloszlása, és a légrés lebontási feszültsége megnövelhető az elektróda alakjának javításával (az elektród görbületi sugara növelése, kiküszöbölve a hajat és az éles sarkokat az elektród felületén stb.).

Általános módszer az árnyékolás használata az elektród görbületi sugarainak növelésére. Példaként a "rúdlemez" légrést a legrosszabb elektromos szilárdsággal, ha a rúdoszlop végére megfelelő átmérőjű fémgömböt kell beépíteni, akkor a légrés lebontási feszültsége hatékonyan megnövekszik.

Számos nagyfeszültségű elektromos eszköz (például a nagyfeszültségű persely vezető rúd felső vége) nagyfeszültségű, nagyfeszültségű elektromos készülékek nagyfeszültségű kimenetei éles formájúak, és az árnyékoló burkolatoknak gyakran szükségük van a kimenetek közelében lévő hely maximális szilárdságának csökkentésére és a korona kezdeti feszültségének növelésére. Az árnyékoló burkolat alakját és méretét úgy kell kiválasztani, hogy a Corona kezdeti feszültsége nagyobb legyen, mint az eszköz maximális működési feszültsége a földre. A legegyszerűbb árnyékoló burkolat természetesen egy gömb alakú pólus.

Példák az árnyékolási elv alkalmazására az elektromos mező eloszlásának javítására az ultra-nagy feszültségű átviteli vezetékeken a Corona kezdeti feszültségének növelése érdekében: Védő szerelvények (kiegyenlítő gyűrűkkel), amelyeket az ultra-magas feszültségvonalak szigetelő karakterláncaira telepítenek, és az ultra-magas feszültség vonalakon használt kibővített átmérőjű vezetők.

2. Helyi töltés használata az elektromos mező eloszlásának javításához

Mivel a korona kisülésnek meg kell történnie, mielőtt a rendkívül egyenetlen elektromos mező légrést lebontják, bizonyos körülmények között a kisülés által generált hely töltés felhasználható az elektromos mező eloszlásának beállítására és javítására az űrben, hogy növelje a légrés lebontási feszültségét. A "huzallemez" és a "huzalvezeték" légrések példáinak tekintve, ha a huzal átmérője bizonyos mértékben csökkent, a légrés teljesítményfrekvenciás-bontási feszültsége növekszik a huzal átmérőjének csökkentésével, az úgynevezett "vékony huzalhatás" eredményeként. Ennek oka az, hogy a vékony huzal Corona -kisülése által képződött egységes űrréteg javíthatja az elektromos mező eloszlását a légrésben, ami a bontási feszültség növekedését eredményezi; Ha a huzal átmérője nagy, mivel a huzalfelület nem lehet teljesen sima, a korona és a kefe alakú kisülés bizonyos részekben megjelenik, mielőtt az egységes teljes korona az egész felületen megtörténik, tehát a bontási feszültsége hasonló a "rúdlemez" vagy a "rúd-roda" légréshez.

3. Az akadályok használata

Mivel az elektromos mező eloszlása ​​a légrésben és a gázkibocsátás fejlesztési folyamatában szorosan kapcsolódik a feltöltött részecskék generálásához, mozgásához és eloszlásához a légrés helyében, és egy megfelelő alakú és helyzetbe helyezve egy akadályt helyez el a feltöltött részecskék mozgását és a térbeli töltés eloszlását is, amely szintén hatékony módszer a gázközeg villamosenergia -szilárdságának javítására.

A gát szigetelő anyagból készül, de a saját szigetelési teljesítménye nem fontos. Fontos az, hogy a tömítés (a töltésű részecskék blokkolásának képessége). Általában a Corona résbe van felszerelve, és felülete merőleges az elektromos vezetékekre.

A gát hatása attól függ, hogy a Corona elektróda ugyanolyan jel töltése, amelyet blokkol, úgy, hogy a Corona elektróda és a gát közötti térbeli elektromos mező szilárdsága csökkenthető legyen, ezáltal a teljes légrés egyenruhájának elektromos mezőjének eloszlásával. Noha a gát és a másik elektród közötti térbeli elektromos mező szilárdsága ebben az időben növekszik, az elektromos mező alakja inkább a két lapos elektróda közötti egyenletes elektromos mezőhez hasonlít, így javul a teljes légrés elektromos szilárdsága.

A gát légrés lebontási feszültségének sok köze van a gát telepítési helyzetéhez. Ha ez egy "botrúd" légrés, akkor mindkét elektróda korona kisülést kap, tehát az akadályt mindkét elektród közelében kell felszerelni az eredmények elérése érdekében.

Impulzus feszültség alatt a gát hatása kisebb, mivel a gáton felhalmozódott térbeli töltés ebben az időben kevésbé van.

Nyilvánvaló, hogy az akadályt nehéz szerepet játszani az egységes vagy kissé nem egységes elektromos mező esetében.

4. Használjon nagy légnyomást

A levegő elektromos erőssége normál nyomáson viszonylag alacsony, körülbelül 3 0 kv/cm. Még akkor is, ha a fenti intézkedéseket az elektromos mező amennyire csak lehetséges, az átlagos bontási mező szilárdsága nem haladhatja meg ezt a határértéket. Látható, hogy a levegő elektromos erőssége normál nyomáson sokkal alacsonyabb, mint az általános szilárd és folyékony tápközegé. Ha azonban a levegőt összenyomják, és a nyomás sokkal nagyobb, mint 0,1 mPa (1ATM), akkor az elektromos szilárdsága szintén jelentősen javítható. Ez elsősorban azért van, mert a légnyomás növekedése jelentősen csökkentheti az elektronok szabad út hosszát, ezáltal gyengítve és gátolva az ionizációs folyamatot. Ha a levegőt nagy nyomás használata közben helyettesítheti néhány nagy elektromos szilárdsági gáz (például kén -hexafluorid), akkor jobb eredmények érhetők el.

5. Használjon nagy elektromos szilárdsági gázt

A sok gáz közül néhány, a halogén elemeket tartalmazó erősen elektronegatív gázok [például a kén -hexafluorid és a freon különösen nagy elektromos szilárdsággal rendelkeznek (sokkal magasabbak, mint a levegő), így nagy elektromos szilárdsági gázoknak nevezhetők. Ezeknek a gázoknak a levegő helyettesítésére történő felhasználása természetesen jelentősen növelheti a légrés lebontási feszültségét, és még az ilyen gázok levegőbe történő keverése jelentősen növeli az elektromos szilárdságot.

Hangsúlyozni kell, hogy ahhoz, hogy az ilyen típusú gázokat gyakorlatilag alkalmazzák a mérnöki műszakban, nem elég, hogy kizárólag a nagy elektromos szilárdságára támaszkodjon. Meg kell felelniük bizonyos egyéb követelményeknek is, például: ① alacsony cseppfolyósítási hőmérséklet (így a nagy gáznyomás egyszerre használható); ② A jó kémiai stabilitás, nem könnyű bontani, égni vagy felrobbanni, és nem termel mérgező anyagokat, amikor a gázban történő kisülés történik; ③ Nem túl nehéz előállítani, és nem túl drága.

Nagyon kevés olyan gáz van, amely egyszerre teljesíti a fenti követelményeket. Jelenleg az egyetlen nagy elektromos szilárdságú gáz, amelyet széles körben használnak a mérnöki munkában, az SF6 és a vegyes gáz. A nagy elektromos szilárdságán kívül az SF6 -gáz kiváló ív -oltási képességgel is rendelkezik, és más kapcsolódó műszaki tulajdonságok is meglehetősen jóak. Különböző tápegységekkel és zárt kombinációs elektromos készülékekkel, amelyek SF6 gázból készültek, mint szigetelő közeg és ív oltó közeg, kiemelkedő előnyökkel rendelkeznek, például a alapterület és a tér térfogatának nagymértékben megtakarítása, a biztonságos és megbízható működés, az egyszerűsített telepítés és karbantartás stb., Így a fejlesztési kilátások nagyon szélesek.

6. Használjon nagy vákuumot

A nagy vákuum használata gyengítheti az ütközési ionizációs folyamatot a légrésben, és jelentősen növeli a légrés lebontási feszültségét. Ha a nagy vákuumban a bontási folyamatot a gázkibocsátás elmélete teljesen magyarázza, akkor az ebből eredő bontási feszültség rendkívül magas lesz (ebben az időben nehéz az elektronok ütközni a semleges molekulákkal az elektródok közötti távolság átlépésekor, és nehéz elegendő ütközési ionizációt okozni). A tényleges helyzet azonban nem így van. Ha az inter-elektród-távolság kicsi, a nagy vákuum elektromos intenzitása valóban nagyon magas, és akár meghaladhatja a sűrített SF6-gázt. Amikor azonban az inter-elektród távolság növekszik, a feszültség lassan növekszik, és az elektromos intenzitása lényegesen alacsonyabb, mint a sűrített gáz bontási mező szilárdsága. Ez azt jelzi, hogy a magas vákuum bontási mechanizmusa ebben az időben megváltozott, és új fizikai folyamat alakult ki, így azt már nem lehet egyszerűen magyarázni az előző gázkibocsátási elmélet.

A vákuumbontási kutatások azt mutatják, hogy ha az inter-elektróda távolsága kicsi, a nagy vákuum lebontása a katód felületének erős terepi emissziójához kapcsolódik. Az általa okozott áram az elektród helyi fűtését és a fémgáz felszabadulását okozza, ami a vákuumfok csökkenését és bontást okozhat; Ha az inter-elektród távolság nagy, akkor a bontást az úgynevezett "teljes feszültséghatás" okozza. Ebben az időben, mivel az inter-elektród távolsága és a bontási feszültség növekedése növekszik, az elektronok sok kinetikus energiát halmozhatnak fel, amikor a katódból a vákuumon keresztül repülnek az anódra. Ezek a nagy energiájú elektronok pozitív ionokat és fotonokat bocsátanak ki az anód felületének bombázásakor, ami megerősíti a katód felületi ionizációját. Ez az ismételt művelet egyre több elektronáramot eredményez, ami az elektródot helyben elpárologtatja, és a rés lebontásához vezet. Ez az úgynevezett "teljes feszültséghatás".

Emiatt, mivel az elektródok közötti távolság növekszik, az átlagos bontási mező szilárdsága egyre kisebb lesz. A vákuumrés lebontási feszültsége számos tényezőhöz kapcsolódik, mint például az elektródaanyag, a felületi kivitel és a tisztaság (beleértve az adszorbeált gáz mennyiségét és típusát), tehát nagyon diszpergált.

Nem sok olyan eset van, amikor a nagy vákuumot valójában szigetelő közegként használják az elektromos berendezésekben, főleg azért, mert különféle szilárd vagy folyékony táptalajokat használnak leginkább a különféle berendezések szigetelési struktúrájában. Fokozatosan felszabadítják a gázt a vákuumban, megnehezítve a nagy vákuum fenntartását hosszú ideig. Jelenleg a nagy vákuumot csak a vákuummegszakítókban használják. A vákuumnak nemcsak jó szigetelési teljesítménye van, hanem erős ív oltási képességgel is rendelkezik, tehát még mindig nagyon alkalmas a vákuum -megszakítókra az elosztóhálózatokban.