负极性球板电晕放电下绝缘表面电荷分布特性研究

发布时间：2021-04-11 07:51

　　电晕放电是高压直流输变电工程运行和设计中重点关注的问题,其产生的空间电荷在直流电场的作用下积聚到设备绝缘表面上,引起绝缘表面局部电场畸变,降低设备的绝缘性能,目前尚无有效的数值方法考虑空间电荷对绝缘表面电场强度的附加影响。针对直流负极性球——板电晕放电,搭建了直流电晕下绝缘材料表面电荷测量试验平台,该试验平台采用了有源静电探头法的测量原理,选取了3种不同绝缘材料的圆形薄片和2种不同曲率的伞形圆盘作为试验的测量对象,测量其在负极性球——板电晕放电下绝缘表面各点的电位分布。通过电荷反演算法将试验所测得的绝缘表面各点电位值换算为表面各点电荷密度值,初步得到了负极性球——板电晕放电下绝缘表面电荷的分布特性,为深入研究高压直流设备在电晕放电情况下的绝缘表面电荷分布特性提供了参考,可进一步拓展到（特）高压直流电气设备绝缘表面合成电场数值计算和绝缘优化设计领域,具有一定的工程应用价值。 

【文章来源】：高压电器. 2020,56(09)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

Kelvin探针技术原理示意图

为测量直流电晕下绝缘材料表面电荷分布特性，搭建了试验测量平台，见图2。本试验采用负极性下球—板电晕放电使得绝缘表面积聚电荷。球电极材质为铜，直径1 cm，板电极直径50 cm，厚度为3 mm。产生电晕的直流高压回路由调压器和直流高压发生器组成，可以产生的直流电压高达200 k V。调压器用于控制直流高压发生器输出的电压，并将输出的电压显示在调压器的液晶显示屏上，方便读取。

选取环氧树脂、无机钢化玻璃和硅橡胶3种常见的绝缘材料的圆形薄片作为试验对象，3种圆形薄片见图3，对球电极加载负极性直流电压50 k V。试验时的气压为大气压强，温度为23～25℃，相对湿度为63%～71%，试验结果见图4。由图4可以看出，圆形薄片绝缘表面的电位分布为中间大，边缘小，即沿着径向由中心向外围递减。这是由球电极下方绝缘材料的圆形薄片表面电场强度决定的，球电极加压后，绝缘材料的圆形薄片距试品中心不同距离的区域电场强度不同，越靠近中心的区域电场强度越大；电荷积聚饱和的条件是绝缘圆形薄片各处的法相分量为零，所以电荷积聚前电场强度大的区域电荷密度就大，对应的电位就高。


本文编号：3130871