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静电、闪络、电弧、电晕、火花击穿都有什么区

作者:AG九游会老哥俱乐部 发布时间:2020-11-12 22:18 点击数:

  滑闪放电是绝缘表面气体热电离引起的,沿着绝缘表面的不稳定的树枝状放电,它并没有贯穿两极。如果滑闪贯穿两极就称为闪络。

  在当今社会,人们所有的生产、生活都离不开电。但电也有各种副产品,比如各种静电、闪络、电弧、电晕、电火花甚至电击穿,在防爆领域更是大忌。它们都是如何产生的,有什么区别?

  滑闪放电是绝缘表面气体热电离引起的,沿着绝缘表面的不稳定的树枝状放电,它并没有贯穿两极。如果滑闪贯穿两极就称为闪络。

  闪络是指在高电压作用下,固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时,沿固体绝缘子表面放电的现象。

  其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后,电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化,损坏表面绝缘。

  因受固体绝缘的表面状态、形状等因素的影响,闪络电压总是低于(最多等于)相同电极结构、相同距离的气体间隙的火花放电电压。

  沾有污秽(工业污秽、盐份等)的 高压输变电设备的绝缘子或绝缘套管,在受潮(特别是遇到雾、露、霜或小雪))时,闪络电压显著降低,甚至在电气设备的工作电压下闪络,造成严重事故。这种情况称为污闪。

  常用的聚合物绝缘材料材料存在电痕破坏现象。电痕破坏是指当材料表面存在潮湿与污秽、电场足够大时,表面产生泄漏电流。在电流的焦耳热作用下,水分蒸发,在绝缘材料表面形成不均匀的局部干燥点或干燥带。

  在干燥带形成的瞬间,液膜间场强达到放电场强时会在干燥带之间发生放电。放电产生的热量使材料表面局部碳化,由于碳化物的高导电率使场强畸变,从而更容易发生闪络放电。由于电场强度集中于碳化部分,会造成放电的重复发生,在其周围产生更多的碳化物,形成碳化导电路,并向电极方向伸展,最终导致短路。

  相比漏电起痕指数(或称相对漏电起痕指数):材料表面能经受住50滴电解液(0.1%氯化铵水溶液)而没有形成漏电痕迹的最高电压值,单位为V。

  一般高压电机用复合材料绝缘子的相比漏电起痕指数要求为II级,即400≤CTI<600。

  两个电极在一定电压下由气态带电粒子,如电子或离子,维持导电的现象,电弧是一种常见的热等离子体。

  电弧是一种气体放电现象,电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。电弧放电是气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时,极间电圧不需太高(约几十伏),两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流(几安至几十安),并发出强烈的光辉,产生高温(几千至上万度),这就是电弧放电。

  电弧是一束高温电离气体,在外力作用下,如气流,外界磁场甚至电弧本身产生的磁场作用下会迅速移动(每秒可达几百米),拉长、卷曲形成十分复杂的形状。电弧在电极上的孳生点也会快速移动或跳动。直流电弧要比交流电弧难以熄灭。

  电弧放电可用于焊接、冶炼、照明、喷涂等。这些场合主要是利用电弧的高温、高能量密度、易控制等特点。在这些应用中,都需使电弧稳定放电。

  尖端放电是在强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象。属于一种电晕放电。导体尖端的电荷特别密集,尖端附近的电场特别强,就会发生尖端放电。

  电晕,指带电体表面在气体或液体介质中发生局部放电的现象,常发生在高压导线的周围和带电体的尖端附近,能产生臭氧、氧化氮等物质。

  电晕的产生是因为不平滑的导体产生极不均匀电场,在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时,使附近的空气电离发生放电,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声,形成电晕。

  电晕放电是电极间的气体还没有被击穿,电荷在高电压的作用下发生移动而进行的放电。电晕放电可以是相对稳定的放电形式,也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。

  因放电能量较小,这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。

  高压电机定子绕组在通风槽口及直线出槽口处、绕组端部电场集中,当局部位置场强达到一定数值时,气体发生局部电离,在电离处出现蓝色荧光,这即是电晕现象。

  电晕产生热效应使线圈内局部温度升高,臭氧是强的氧化剂,氮的氧化物遇到水汽形成酸,最终导致绝缘材料氧化、腐蚀,导致胶粘剂变质、碳化,加速绝缘老化。

  在导体带电量较大电位较高时,尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大,所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

  在普通气压及电源功率不太大的情况下,若在两个曲率不大的冷电极之间加上高电压,则电极间的气体将会被强电场击穿而产生自激导电,这种现象就是火花放电。这种放电过程产生的碰撞电离是沿着狭窄而曲折的发光通道进行的,并伴随着火花和暴烈声。

  由于在其他条件不变时,引起火花放电的击穿电压取决于电极形状及其间的距离。

  云母绝缘最易产生局部放电的危险间隙在是0.2~0.3mm左右。高压电机线圈(特别是模压线圈)表面与槽壁接触不良或不稳定时,主绝缘、防晕层与绝缘漆渗透性差时,在电磁振动的作用下,会使线圈(防晕层)与槽、主绝缘与防晕层之间产生间隙。槽内间隙火花放电,会引起绝缘的腐蚀,并形成新的间隙,从而加速绝缘老化、击穿。

  1、电弧放电是由于电极间消电离不充分,放电点不分散,多次连续在同一处放电而形成,它是稳定的放电过程,放电时,爆炸力小,蚀除量低。而火花放电是非稳定的放电过程,具有明显的脉冲特性,放电时爆炸力大,蚀除量高。

  2、电弧放电随着极间电压的减小,通过介质的电流减小,而火花放电随着极间电压的减小,通过介质的电流却增加。

  3、电弧放电通道形状显圆锥形,阳极与阴极斑点大小不同,阳极斑点小,而阴极斑点大,因此,其电流密度也不相同,阳极的电流密度约为2800A/cm2,阴极电流密度为300A/cm2。火花放电通常为鼓形阳极与阴极斑点大小相等。因此两极上的电流密度相同而且很高,可达105~106A/cm2

  5、电弧放电通道和电极上的温度约为7000~8000℃,而火花放电通道和电极上的温度约为10000~12000℃。

  在强电场作用下绝缘材料内部产生“电子潮”,产生破坏性的放电,绝缘电阻下降,电流增大,失去介电功能,并产生破坏和穿孔的现象。

  2、电极的极性,棒状电极对平板电极放电时,当棒状电极带负电时,击穿较困难,击穿电压高,带正电时,击穿电压较低,容易发生击穿。

  3、气体的压强降低或温度升高时,由于电子动能变大,击穿电压降低,容易发生火花放电。

  5、电压的作用时间很短时,击穿电压较高。击穿电压越低,越容易发生火花放电,越容易成为可燃物的点火源。

  4、雷型放电:是悬浮在空间的大范围、高密度带电粒子形成的闪电状放电。其引燃危险性很大。

  静电起电的最常见原因是两种材料的接触和分离。最经常发生的静电起电现象是固体间的摩擦起电现象。此外还有剥离起电、破裂起电、电解起电、压电起电、热电起电、感应起电、吸附起电和喷电起电等。

  当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电。

  静电感应:当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应。

  处于静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零。由此可推知,处于静电平衡状态的导体,电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的,当它达到静电平衡时,内部也将没有电场。这样,导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。

  法拉第曾经冒着被电击的危险,做了一个闻名于世的实验——法拉第笼实验。法拉第把自己关在金属笼内,当笼外发生强大的静电放电时,什么事都没发生。

  屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响,也不对外部电场产生影响。有些电子器件或测量设备为了免除干扰,都要实行静电屏蔽,如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩,电子管用金属管壳。又如作全波整流或桥式整流的电源变压器,在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地,达到屏蔽作用。在高压带电作业中,工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服,可以对人体起屏蔽保护作用。

  稀薄气体中的自激导电现象。辉光放电的特点是电流密度小(约几毫安),温度不高,放电管内产生明暗光区,管内的气体不同,辉光的颜色也不同。辉光放电的发光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源,利用其稳压特性可制成稳压管(如氖稳压管)。


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