文档介绍：电晕放电及沿面放电的机理及实验研究
摘要
本文通过实验探究了极不均匀场中电晕放电以及强垂直和弱垂直电极布置下沿面放电的机理。首先,在电晕放电部分,本文将实验所得的电压及泄漏电流时域波形进行了详尽的理论分析以探究其机理。随后进行了泄漏电流的频谱分析,运用FFT以及三维频谱曲面的方法研究了电晕发展过程中的频谱变化及其机理。随后利用频域滤除基波分量的方式得到了滤波后的泄漏电流波形,并根据此波形与电压波形得到了电晕的伏安特性曲线,进而由此提出了一种电晕的非线性电路模型。就该模型的原理及建立方法进行了详尽分析,并通过模型仿真及与实际波形相对照说明其正确性。在沿面放电部分,本文首先详述了强垂直分量和弱垂直分量电场下交流及直流沿面放电的机理,并由此提出了三个结论。随后通过实验验证了这三个结论并对实验中发现的一个新现象予以说明并运用电晕机理满意的解释了这一现象。
关键词:电晕放电,频谱分析,器件造型,沿面
目录
前言 5
第一章 极不均匀场中间隙泄漏电流及电压的测量与分析 6
0引言 6
1实验方案及步骤 6
实验方案 7
实验步骤 7
2实验现象及结果 8
3实验数据处理及分析 8
交流电晕 8
8
频谱分析 12
22
直流电晕 27
35
第二章 沿面放电电场类型及电压类型对击穿电压的影响 35
0引言 35
1 沿面放电的机理 36
2强垂直情况下的直流及交流闪络电压 36
实验步骤 36
实验结果 37
3直流情况下的强垂直及弱垂直闪络电压 38
实验步骤 38
实验结果 38
3沿面放电的温度分布图 38
实验步骤 39
实验结果及分析 39
4结论 40
参考文献: 41
附录 41
前言
电晕放电具有深厚的工程背景:高压输电线路中的并联电导损耗即指电晕损耗,GIS局放监测与识别中一类很大的故障类型就是电晕放电。因此研究电晕放电具有较高的实用价值。
本文在电晕放电部分首先根据实验测得的电压及泄漏电流分析了其时域特征并从机理上说明这些特征的原因。随后的泄漏电流频谱分析探讨了其频域特征。为了直观展示电晕发展过程中的频谱变化情况,本文采取了频谱的三次样条插值后的三维绘图,从而得到一个频谱曲面。通过此曲面发现某些谐波分量和电晕的一些特性(如起晕,出现脉冲电流等)有直接联系。尽管原理尚不清楚,但是可以应用这些谐波分量的变化判断电晕的某些特性是否出现。这一想法颇具创新性。最后,在频域内滤除基波分量后进行逆FFT得到滤除基波的泄漏电流波形,它与电压一道成为了电晕器件造型的伏安特性曲线的基础。众所周知,电晕的电路模型长期以来仅停留在线性元件的层面。通过线性电阻和电容的串并联,人们试图找到模拟电晕伏安特性曲线的方法。本文先从电晕的机理上说明了其非线性本质,进而提出了一个新的非线性电晕的电路模型:线性电容与压控电阻的串联。其中电容值通过电压有效值和电流幅度谱基波有效值来确定,亚控电阻的伏安特性曲线则根据滤除基波的泄漏电流和电压关心通过最优平方逼近的方法得到。文章以尖板电极为例进行了模型建立,并通过仿真得到结果:利用模型所得泄漏电流波形和实测波形除去脉冲电流部分无法体现外,其余相差不大。
在沿面放电部分,本文首先详细介绍了强垂直分量和弱垂直分量电场下的交流及直流沿面放电机理,并由此机理得到了三个结论, 即:1、强垂直交流闪络电压低于强垂直直流闪络电压。2、对于距离相同的强垂直分量与弱垂直分量电场结构,直流闪络电压很相近。3、强垂直交流情况下的电极附近温度要远高于其他情况下的电极附近温度。通过实验验证了以上三个现象属实,并且在实验中发现了一个新的现象,即:强垂直直流下,负极性闪络电压远高于正极性。最后运用电晕放电的机理解释了这一现象。
极不均匀场中间隙泄漏电流及电压的测量与分析
0引言
输电线路电晕放电是线路电导损耗的主要形式,它除了造成输送能量损失外,在雷电波来临时也可以使波形产生衰减和变形。从这个意义来说关于电晕的器件造型具有重要的意义。例如,如果能知道电晕的等值电路,即可预测电导损耗的大小及波形,对于雷电波的波形改变也可以计算得到。
然而,电晕的伏安特性曲线不仅本身较为复杂,而且和很多因素有关,例如电极形状,电极材料,空气性质等。因此精确地求解其等值电路的参数不仅难以实现,而且缺乏工程价值。故此已有的不少研究都关注于造型的方法及电路,而对电路元件参数的具体数值不予关心。但是在以往进行的电晕器件造型中所用电路元件均为线性元件,而没有进行非线性元件的尝试。本实验进行了电晕的一种新型器件造型,提出了一种实用的电