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絕緣子周圍存在空間電荷時的電場
點擊次數(shù):1763 更新時間:2014-11-03

絕緣子周圍存在空間電荷時的電場

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1、沿母線徑向剖分絕緣子周圍區(qū)域時的電場
   大電流封閉母線采用三絕緣子支持方式,見圖1.外殼接地,母線導體額定電壓為18kV,該絕緣子為內(nèi)膠裝式。
   兩個相鄰絕緣子間夾角為120°,考慮到對稱性,計算時只需剖分60°角區(qū)域即可。由計算結果可以得到絕緣子周圍區(qū)域的電場等位線分布和各點的場強值,從中可以看出空間電荷對電場的影響。當空間電荷密度逐漸加大時,封閉母線絕緣子周圍區(qū)域的電場受到的畸變也在逐漸加強。額定電壓下在電荷密度達到-8.7×10-5C/m2時,絕緣子周圍局部區(qū)域的電場強度已超過空氣中沿瓷表面的工頻閃絡擊穿場強16.67kV/cm[4],此時的等位線分布見圖3.所以在18kV電壓下電荷密度不應大于-8.7×10-5C/m2,才能保證絕緣子不發(fā)生閃絡擊穿。
   50kV電壓下,隨空間電荷密度變化時的等位線分布與18kV電壓時的類似,只是達到工頻閃絡擊穿場強時的空間電荷密度更小一些。電荷密度為-8×10-5C/m2時絕緣子周圍局部區(qū)域的電場強度即開始達到工頻閃絡擊穿場強。所以封閉母線絕緣子周圍空間電荷密度應在-8×10-5C/m2以下。此時的電場等位線分布見圖4.

2、沿母線軸向剖分絕緣子周圍區(qū)域時的電場
   以上對絕緣子周圍區(qū)域沿母線徑向剖分進行了數(shù)值計算。下面將絕緣子周圍區(qū)域沿母線軸向進行剖分,求出了不同空間電荷密度時的電場強度。

   電荷密度為-1.23×10-4C/m2時的電場等位線分布如圖6所示,此時絕緣子周圍局部區(qū)域電場強度開始超過工頻閃絡擊穿場強。
   50kV電壓條件下,封閉母線中電荷密度為-1.12×10-4C/m2時絕緣子周圍局部區(qū)域的電場強度開始超過工頻閃絡擊穿場強。電場等位線如圖7所示。所以電荷密度必須保持在-1.12×10-4C/m2以下
   綜上所述,封閉母線中絕緣子周圍區(qū)域發(fā)生擊穿或閃絡時的空間電荷密度見表1。
1 空間電荷密/C.m-2

電壓/kV

ρ1

ρ2

18

-8.7×10-5

-1.23×10-4

50

-8.0×10-5

-1.12×10-4

 從上圖可以看出,絕緣子沿母線徑向剖分時,其周圍區(qū)域發(fā)生擊穿或閃絡時的電荷密度小于軸向剖分的情況。所以為保證封閉母線正常運行,絕緣子周圍區(qū)域的電荷密度不應大于8.0×10-5C/m2.為了使得電荷密度在安全范圍以內(nèi),應該在封閉母線中裝配去離子裝置以降低電荷密度,這使得開展風冷封閉母線去離子裝置的研究顯得非常重要。
 

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