Metode untuk meningkatkan kekuatan listrik media gas

Untuk mengurangi ukuran fasilitas daya, selalu diharapkan bahwa panjang celah udara atau jarak isolasi akan sekecil mungkin. Untuk tujuan ini, langkah -langkah harus diambil untuk meningkatkan kekuatan listrik media gas. Dari sudut pandang praktis, ada dua cara untuk meningkatkan tegangan kerusakan celah udara: satu adalah untuk meningkatkan distribusi medan listrik di celah udara untuk membuatnya seragam mungkin; Yang lainnya adalah mencoba melemahkan atau menekan proses ionisasi dalam media gas. Metode spesifiknya adalah:

1. Tingkatkan bentuk elektroda untuk meningkatkan distribusi medan listrik

Semakin seragam distribusi medan listrik, semakin besar kekuatan medan kerusakan rata -rata dari celah udara. Oleh karena itu, kekuatan medan listrik maksimum dalam celah udara dapat dikurangi, distribusi medan listrik dapat ditingkatkan, dan tegangan kerusakan celah udara dapat ditingkatkan dengan meningkatkan bentuk elektroda (meningkatkan jari -jari kelengkungan elektroda, menghilangkan rambut dan sudut tajam pada permukaan elektroda, dll.).

Menggunakan perisai untuk meningkatkan jari -jari kelengkungan elektroda adalah metode umum. Mengambil celah udara "batang-pelat" dengan kekuatan listrik terburuk sebagai contoh, jika bola logam dengan diameter yang sesuai dipasang di ujung tiang batang, tegangan kerusakan celah udara dapat meningkat secara efektif.

Outlet tegangan tinggi dari banyak perangkat listrik tegangan tinggi (seperti ujung atas batang pemandu bushing tegangan tinggi dari peralatan listrik) memiliki bentuk yang tajam, dan penutup pelindung sering diperlukan untuk mengurangi kekuatan medan maksimum di ruang dekat outlet dan meningkatkan tegangan inception korona. Bentuk dan ukuran penutup pelindung harus dipilih sehingga tegangan awal korona lebih besar dari tegangan kerja maksimum perangkat ke tanah. Penutup pelindung paling sederhana tentu saja merupakan tiang perisai bola.

Contoh penerapan prinsip pelindung untuk meningkatkan distribusi medan listrik pada saluran transmisi tegangan ultra-tinggi untuk meningkatkan tegangan awal korona meliputi: perlengkapan pelindung (cincin penyeimbang) yang dipasang pada string isolator dari saluran tegangan ultra-tinggi, dan konduktor diameter yang diperluas yang digunakan pada saluran tegangan ultra-tinggi.

2. Menggunakan pengisian ruang untuk meningkatkan distribusi medan listrik

Karena pelepasan korona harus terjadi sebelum celah udara medan listrik yang sangat tidak merata dipecah, dalam kondisi tertentu, muatan ruang yang dihasilkan oleh pelepasan itu sendiri juga dapat digunakan untuk menyesuaikan dan meningkatkan distribusi medan listrik di ruang angkasa untuk meningkatkan tegangan kerusakan celah udara. Mengambil celah udara "kawat-kawat" dan "kawat-kawat" sebagai contoh, ketika diameter kawat dikurangi sampai batas tertentu, tegangan kerusakan frekuensi daya dari celah udara akan meningkat dengan pengurangan diameter kawat, menghasilkan apa yang disebut "efek kawat tipis". Alasannya adalah bahwa lapisan pengisian ruang seragam yang dibentuk oleh pelepasan korona dari kawat tipis dapat meningkatkan distribusi medan listrik di celah udara, menghasilkan peningkatan tegangan kerusakan; Ketika diameter kawat besar, karena permukaan kawat tidak dapat benar-benar halus, korona dan pelepasan berbentuk sikat akan muncul di beberapa bagian sebelum korona keseluruhan yang seragam terjadi di seluruh permukaan, sehingga tegangan kerusakannya mirip dengan celah udara "batang-pelat" atau "batang batang".

3. Penggunaan hambatan

Karena distribusi medan listrik di celah udara dan proses pengembangan pelepasan gas terkait erat dengan generasi, pergerakan dan distribusi partikel bermuatan di ruang celah udara, menempatkan penghalang dengan bentuk dan posisi yang sesuai di celah udara yang dapat menghambat pergerakan partikel yang bermuatan dan menyesuaikan distribusi muatan spasial juga merupakan cara yang efektif untuk meningkatkan kekuatan listrik dari media gas.

Penghalang terbuat dari bahan isolasi, tetapi kinerja isolasi sendiri tidak penting. Yang penting adalah penyegelannya (kemampuan untuk memblokir partikel bermuatan). Ini umumnya dipasang di celah korona, dan permukaannya tegak lurus terhadap saluran listrik.

Efek penghalang tergantung pada muatan ruang dari tanda yang sama dengan elektroda korona yang diblokir, sehingga kekuatan medan listrik spasial antara elektroda korona dan penghalang dapat dikurangi, sehingga membuat distribusi medan listrik dari seluruh seragam celah udara. Meskipun kekuatan medan listrik spasial antara penghalang dan elektroda lainnya meningkat pada saat ini, bentuk medan listriknya menjadi lebih seperti medan listrik yang seragam antara dua elektroda datar, sehingga kekuatan listrik dari seluruh celah udara ditingkatkan.

Tegangan kerusakan celah udara penghalang ada hubungannya dengan posisi pemasangan penghalang. Jika itu adalah celah udara "stick-stick", kedua elektroda akan memiliki pelepasan korona, sehingga penghalang harus dipasang di dekat kedua elektroda untuk mencapai hasil.

Di bawah tegangan impuls, efek penghalang lebih kecil karena muatan spasial yang terakumulasi pada penghalang kurang pada saat ini.

Jelas, penghalang sulit untuk berperan dalam kasus medan listrik yang seragam atau sedikit tidak seragam.

4. Gunakan tekanan udara tinggi

Kekuatan listrik udara pada tekanan normal relatif rendah, sekitar 3 0 kV/cm. Bahkan jika langkah -langkah di atas diambil untuk meningkatkan medan listrik sebanyak mungkin, kekuatan medan kerusakan rata -rata tidak dapat melebihi batas ini. Dapat dilihat bahwa kekuatan listrik udara pada tekanan normal jauh lebih rendah daripada media padat dan cair umum. Namun, jika udara dikompresi dan tekanannya jauh lebih besar dari 0,1mpa (1Atm), kekuatan listriknya juga dapat secara signifikan ditingkatkan. Ini terutama karena meningkatkan tekanan udara dapat sangat mengurangi panjang jalur elektron bebas, sehingga melemahkan dan menghambat proses ionisasi. Jika udara dapat diganti dengan beberapa gas kekuatan listrik tinggi (seperti sulfur hexafluoride) saat menggunakan tekanan tinggi, hasil yang lebih baik dapat dicapai.

5. Gunakan gas kekuatan listrik tinggi

Di antara banyak gas, beberapa gas yang sangat elektronegatif yang mengandung elemen halogen [seperti sulfur hexafluoride dan freon memiliki kekuatan listrik yang sangat tinggi (jauh lebih tinggi dari udara), sehingga mereka dapat disebut gas kekuatan listrik yang tinggi. Menggunakan gas -gas ini untuk menggantikan udara tentu saja dapat sangat meningkatkan tegangan kerusakan celah udara, dan bahkan mencampur beberapa gas semacam itu ke udara dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan listriknya.

Harus ditunjukkan bahwa untuk jenis gas ini dapat diterapkan secara praktis dalam rekayasa, tidak cukup untuk hanya mengandalkan kekuatan listrik yang tinggi. Mereka juga harus memenuhi persyaratan lain tertentu, seperti: ① suhu pencairan rendah (sehingga tekanan gas tinggi dapat digunakan pada saat yang sama); ② Stabilitas kimia yang baik, tidak mudah untuk menguraikan, membakar atau meledak, dan tidak menghasilkan zat beracun ketika pelepasan terjadi pada gas; ③ Tidak terlalu sulit untuk diproduksi dan tidak terlalu mahal.

Ada sangat sedikit gas yang dapat memenuhi semua persyaratan di atas secara bersamaan. Saat ini, satu -satunya gas kekuatan listrik tinggi yang telah banyak digunakan dalam rekayasa adalah SF6 dan gas campurannya. Selain kekuatan listriknya yang tinggi, gas SF6 juga memiliki kemampuan pemadam busur yang sangat baik dan sifat teknis terkait lainnya juga cukup baik. Berbagai peralatan listrik dan peralatan listrik kombinasi tertutup yang terbuat dari gas SF6 sebagai media isolasi dan media pemadam busur memiliki serangkaian keunggulan luar biasa, seperti ruang lantai dan volume ruang yang sangat menghemat, operasi yang aman dan andal, instalasi dan pemeliharaan yang disederhanakan, dll., Jadi prospek pengembangannya sangat luas.

6. Gunakan vakum tinggi

Penggunaan vakum tinggi juga dapat melemahkan proses ionisasi tabrakan di celah udara dan secara signifikan meningkatkan tegangan kerusakan celah udara. Jika proses kerusakan dalam vakum tinggi dijelaskan sepenuhnya oleh teori pelepasan gas, tegangan kerusakan yang dihasilkan akan sangat tinggi (pada saat ini, sulit bagi elektron untuk bertabrakan dengan molekul netral ketika melintasi jarak antar-elektroda, dan sulit untuk menyebabkan ionisasi tabrakan yang cukup). Namun, situasi sebenarnya tidak demikian. Ketika jarak antar-elektroda kecil, intensitas listrik vakum tinggi memang sangat tinggi, dan bahkan dapat melebihi gas SF6 terkompresi. Namun, ketika jarak antar-elektroda meningkat, tegangan meningkat secara perlahan, dan intensitas listriknya secara signifikan lebih rendah daripada kekuatan medan gangguan gas terkompresi. Ini menunjukkan bahwa mekanisme kerusakan vakum tinggi telah berubah pada saat ini, dan proses fisik baru telah muncul, sehingga tidak dapat lagi dijelaskan dengan teori pelepasan gas sebelumnya.

Penelitian kerusakan vakum menunjukkan bahwa ketika jarak antar-elektroda kecil, kerusakan vakum tinggi terkait dengan emisi medan yang kuat pada permukaan katoda. Arus yang disebabkan olehnya akan menyebabkan pemanasan lokal dari elektroda dan melepaskan gas logam, menyebabkan derajat vakum turun dan menyebabkan kerusakan; Ketika jarak antar-elektroda besar, kerusakan akan disebabkan oleh apa yang disebut "efek tegangan penuh". Pada saat ini, karena jarak antar-elektroda dan tegangan kerusakan, elektron dapat menumpuk banyak energi kinetik ketika mereka terbang dari katoda melintasi ruang hampa ke anoda. Elektron berenergi tinggi ini akan melepaskan ion dan foton positif ketika membombardir permukaan anoda, yang akan memperkuat ionisasi permukaan pada katoda. Tindakan berulang ini akan menghasilkan lebih banyak aliran elektron, menyebabkan elektroda diuapkan secara lokal dan menyebabkan kerusakan celah. Ini adalah apa yang disebut "efek tegangan penuh".

Karena itu, ketika jarak antar-elektroda meningkat, kekuatan medan kerusakan rata-rata akan menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Tegangan kerusakan dari celah vakum terkait dengan banyak faktor seperti bahan elektroda, lapisan akhir dan kebersihan (termasuk jumlah dan jenis gas teradsorpsi), sehingga sangat tersebar.

Tidak banyak kasus di mana vakum tinggi sebenarnya digunakan sebagai media isolasi dalam peralatan listrik, terutama karena berbagai media padat atau cair sebagian besar digunakan dalam struktur isolasi berbagai peralatan. Mereka secara bertahap akan melepaskan gas dalam ruang hampa, sehingga sulit untuk mempertahankan kekosongan tinggi untuk waktu yang lama. Saat ini, vakum tinggi hanya digunakan dalam pemutus sirkuit vakum. Vakum tidak hanya memiliki kinerja isolasi yang baik, tetapi juga memiliki kemampuan pemadaman busur yang kuat, sehingga masih sangat cocok untuk pemutus sirkuit vakum dalam jaringan distribusi.