Menetelmät kaasumaisen väliaineen sähkölujuuden parantamiseksi

Tehoiden koon pienentämiseksi toivotaan aina, että ilmavälin pituus tai eristysetäisyys on mahdollisimman pieni. Tätä tarkoitusta varten on ryhdyttävä toimenpiteisiin kaasun väliaineen sähkölujuuden parantamiseksi. Käytännöllisestä näkökulmasta on olemassa kaksi tapaa lisätä ilmakuilun hajoamisjännitettä: yksi on parantaa sähkökentän jakautumista ilmavälillä mahdollisimman yhtenäiseksi; Toinen on yrittää heikentää tai tukahduttaa ionisaatioprosessia kaasuväliaineessa. Erityiset menetelmät ovat:

1. Paranna elektrodin muotoa sähkökentän jakauman parantamiseksi

Mitä yhtenäisempi sähkökenttäjakauma, sitä suurempi on keskimääräinen jakautumiskentän lujuus ilmavälin. Siksi ilmaraon suurin sähkökentän voimakkuus voidaan vähentää, sähkökentän jakautumista voidaan parantaa ja ilmaraon hajoamisjännite voidaan lisätä parantamalla elektrodin muotoa (lisäämällä elektrodin kaarevuussädettä eliminoimalla hiukset ja terävät kulmat elektrodin pinnalla jne.).

Suojauksen käyttäminen elektrodin kaarevuussäteen lisäämiseksi on yleinen menetelmä. Esimerkkinä "sauvalevy" -ilmalentoravun, jolla on pahin sähkölujuus, jos sauvan navan päähän asennetaan metallipallo, ilmavälin hajoamisjännite voidaan lisätä tehokkaasti.

Monien korkeajännitteisten sähkölaitteiden (kuten korkeajännitteen holkki-ohjaustangon yläpäässä) korkeajännitekappaleissa on teräviä muotoja, ja suojakotelot tarvitaan usein poistoaukon lähellä sijaitsevan avaruuden enimmäismäärän vähentämiseksi ja koronan aloitusjännitteen lisäämiseksi. Suojaavan kannen muoto ja koko tulisi valita siten, että sen koronan aloitusjännite on suurempi kuin laitteen suurin työjännite maahan. Yksinkertaisin suojakansi on tietysti pallomainen suojapylväs.

Esimerkkejä suojausperiaatteen soveltamisesta sähkökentän jakautumisen parantamiseksi erittäin korkeissa jännitteen siirtojohtolinjoissa koronan inceptionjännitteen lisäämiseksi ovat: Suojauslaitteet (tasoitusrenkaat), jotka on asennettu ultrakorkeiden jänniteviivojen eristysjonoihin, ja laajennettuja halkaisijaltaan johtimia, joita käytetään ultrakorkeissa jännitteiden viivoissa.

2. Avaruusvarauksen käyttäminen sähkökentän jakauman parantamiseksi

Koska koronan purkautumisen on tapahduttava, ennen kuin erittäin epätasaisen sähkökentän ilmaväli on hajotettu, tietyissä olosuhteissa itse purkauksen aiheuttamaa avaruusvarausta voidaan käyttää myös avaruuden sähkökentän jakautumisen säätämiseen ja parantamiseen ilmavälin hajoamisjännitteen lisäämiseksi. Esimerkiksi ottaen "lankalevy" ja "lankajohto" ilma-aukot, kun langan halkaisija vähenee tietyssä määrin, ilmataajuuden virtataajuuden hajoamisjännite kasvaa langan halkaisijan vähentämisen myötä, mikä johtaa ns. "Ohut johdinvaikutus". Syynä on, että ohuen langan koronapäästöllä muodostettu tasainen avaruusvarauskerros voi parantaa ilmakentän sähkökentän jakautumista ilmavälillä, mikä johtaa hajoamisjännitteen lisääntymiseen; Kun langan halkaisija on suuri, koska langan pinta ei voi olla täysin sileä, korona ja harjan muotoinen purkaus ilmestyvät joissakin osissa ennen kuin kokonaiskorona tapahtuu koko pinnalla, joten sen hajoamisjännite on samanlainen kuin "sauvalevy" tai "sauva-rod" ilmaväli.

3. Esteiden käyttö

Koska sähkökentän jakauma ilmavälillä ja kaasupäästöjen kehitysprosessi liittyvät läheisesti latautuneiden hiukkasten muodostumiseen, liikkeeseen ja jakautumiseen lentoliikenteen tilassa, asettamalla este, jolla on sopiva muoto ja sijainti ilmassa, joka voi estää varautuneiden hiukkasten liikkumista ja säätää alueellista varauksen jakautumista, on myös tehokas tapa parantaa kaasuväliaineen sähkövoimaa.

Este on tehty eristävästä materiaalista, mutta sen oma eristyssuorituskyky ei ole tärkeä. Tärkeää on sen sulkeminen (kyky estää ladatut hiukkaset). Se on yleensä asennettu Corona -aukkoon, ja sen pinta on kohtisuorassa sähköjohtoihin nähden.

Esteen vaikutus riippuu saman merkin avaruusvarauksesta kuin se, jonka se estää Corona -elektrodin, siten, että Corona -elektrodin ja esteen välinen spatiaalinen sähkökenttälujuus voidaan vähentää, mikä tekee koko ilmarakojen yhtenäisen sähkökentän jakautumisesta. Vaikka esteen ja muun elektrodin välinen sähkökenttälujuus lisääntyy tällä hetkellä, sen sähkökentän muoto muuttuu enemmän kuin yhden litteän elektrodin välinen tasainen sähkökenttä, joten koko ilmaraon sähkölujuus paranee.

Esteen ilmavälin hajoamisjännite on paljon tekemistä esteen asennusasennon kanssa. Jos kyseessä on "sauva-tarttuva" ilmarako, molemmilla elektrodeilla on koronapäästö, joten este tulisi asentaa molempien elektrodien lähelle tulosten saavuttamiseksi.

Impulssijännitteessä esteen vaikutus on pienempi, koska esteeseen kertynyt alueellinen varaus on tällä hetkellä vähemmän.

On selvää, että esteellä on vaikea olla rooli yhtenäisen tai hieman epäyhtenäisen sähkökentän tapauksessa.

4. Käytä korkeaa ilmanpainetta

Ilman sähkölujuus normaalissa paineessa on suhteellisen alhainen, noin 3 0 kv/cm. Vaikka yllä olevat toimenpiteet toteutetaan sähkökentän parantamiseksi niin paljon kuin mahdollista, keskimääräinen hajoamiskentän lujuus ei voi ylittää tätä rajaa. Voidaan nähdä, että ilman sähkölujuus normaalissa paineessa on paljon alhaisempi kuin yleisten kiinteiden ja nestemäisten väliaineiden. Jos ilma on kuitenkin puristettu ja paine on paljon suurempi kuin 0,1MPA (1ATM), sen sähkölujuus voidaan myös parantaa merkittävästi. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että ilmanpaineen lisääminen voi huomattavasti vähentää elektronien vapaata polun pituutta, heikentäen siten ionisaatioprosessia. Jos ilma voidaan korvata joillakin korkealla sähkölujuuskaasulla (kuten rikki heksafluoridi), kun käytetään korkeaa painetta, voidaan saavuttaa parempia tuloksia.

5. Käytä korkean sähkölujuuden kaasua

Monien kaasujen joukossa joillakin erittäin elektronegatiivisilla kaasuilla, jotka sisältävät halogeenielementtejä [kuten rikkiheksafluoridia ja freonia, on erityisen suuri sähkölujuus (paljon korkeampi kuin ilma), joten niitä voidaan kutsua suuriksi sähkölujuuskaasuiksi. Näiden kaasujen käyttäminen ilman korvaamiseen voi tietenkin lisätä huomattavasti ilmavälin hajoamisjännitettä, ja jopa joidenkin tällaisten kaasujen sekoittaminen ilmaan voi lisätä sen sähkölujuutta merkittävästi.

On huomattava, että tämän tyyppisen kaasun käytännössä sovellettaessa tekniikassa ei riitä luottamaan pelkästään sen suureen sähkölujuuteen. Niiden on myös täytettävä tiettyjä muita vaatimuksia, kuten: ① alhainen nesteytyslämpötila (jotta korkeaa kaasun painetta voidaan käyttää samanaikaisesti); ② Hyvä kemiallinen stabiilisuus, ei helppo hajottaa, polttaa tai räjähtää eikä tuottaa myrkyllisiä aineita, kun kaasussa tapahtuva purkaus tapahtuu; ③ Ei liian vaikea tuottaa eikä ole liian kallista.

On hyvin vähän kaasuja, jotka voivat täyttää kaikki yllä olevat vaatimukset samanaikaisesti. Tällä hetkellä ainoa korkea sähkölujuuskaasu, jota on laajalti käytetty tekniikassa, on SF6 ja sen sekoitettu kaasu. Korkean sähkölujuuden lisäksi SF6 -kaasulla on myös erinomainen kaaren sammutuskyky, ja myös muut siihen liittyvät tekniset ominaisuudet ovat melko hyviä. Erilaisten sähkölaitteiden ja suljetun yhdistelmän sähkölaitteet, jotka on valmistettu SF6 -kaasusta eristävänä väliaineena ja kaaren sammutusväliaineena, on sarja erinomaisia ​​etuja, kuten suuresti säästäviä lattiatilaa ja tilaa, turvallista ja luotettavaa toimintaa, yksinkertaistettua asennusta ja ylläpitoa jne., Joten kehitysnäkymät ovat erittäin laajoja.

6. Käytä korkeaa tyhjiötä

Korkean tyhjiön käyttö voi myös heikentää ilma -aukon törmäys ionisaatioprosessia ja lisätä merkittävästi ilmavälin hajoamisjännitettä. Jos rikkoutumisprosessi korkeassa tyhjössä selitetään kokonaan kaasun purkausteorialla, tuloksena oleva hajoamisjännite on erittäin korkea (tällä hetkellä elektronien on vaikea törmätä neutraalien molekyylien kanssa ylittäessään elektrodien välistä etäisyyttä, ja on vaikea aiheuttaa riittävästi törmäyksen ionisaatiota). Todellinen tilanne ei kuitenkaan ole niin. Kun elektrodien välinen etäisyys on pieni, korkean tyhjiön sähköintensiteetti on todellakin erittäin korkea ja voi jopa ylittää paineisen SF6-kaasun. Kun elektrodien välinen etäisyys kasvaa, jännite kasvaa hitaasti ja sen sähköintensiteetti on huomattavasti alhaisempi kuin puristetun kaasun hajoamiskentän voimakkuus. Tämä osoittaa, että korkean tyhjiön hajoamismekanismi on muuttunut tällä hetkellä ja uusi fyysinen prosessi on syntynyt, joten sitä ei enää voida selittää edellisellä kaasun purkausteorialla.

Tyhjiökatkotutkimus osoittaa, että kun elektrodien välinen etäisyys on pieni, korkean tyhjiön hajoaminen liittyy katodin pinnalla olevaan vahvaan kenttäpäästöön. Sen aiheuttama virta aiheuttaa elektrodin paikallisen lämmityksen ja vapauttaa metallikaasua, aiheuttaen tyhjiöasteen pudotuksen ja aiheuttaen hajoamisen; Kun elektrodien välinen etäisyys on suuri, hajoaminen johtuu ns. "Täysjännitehoste". Tällä hetkellä, kun elektrodien välinen etäisyys ja hajoamisjännitteen nousu, elektronit voivat kerätä paljon kineettistä energiaa, kun ne lentävät katodista tyhjiön yli anodiin. Nämä korkeaenergiset elektronit vapauttavat positiivisia ioneja ja fotoneja pommittaessaan anodin pintaa, mikä vahvistaa katodin pinta-ionisaatiota. Tämä toistuva toiminta tuottaa yhä enemmän elektronivirtausta, aiheuttaen elektrodin höyrystymisen ja johtaen raon hajoamiseen. Tämä on ns. "Täysjännitevaikutus".

Tämän vuoksi elektrodien välinen etäisyys kasvaa, keskimääräinen hajoamiskentän lujuus pienenee ja pienenee. Tyhjiövälin hajoamisjännite liittyy moniin tekijöihin, kuten elektrodimateriaaliin, pintapintaiseen ja puhtauteen (mukaan lukien adsorboituneen kaasun määrä ja tyyppi), joten se on hyvin hajaantunut.

Ei ole monia tapauksia, joissa korkeaa tyhjiötä käytetään tosiasiallisesti sähkölaitteiden eristävänä väliaineena, lähinnä siksi, että erilaisia ​​kiinteitä tai nestemäisiä väliaineita käytetään enimmäkseen eri laitteiden eristysrakenteessa. Ne vapauttavat kaasua vähitellen tyhjiössä, mikä vaikeuttaa korkean tyhjiön ylläpitämistä pitkään. Tällä hetkellä korkeaa tyhjiötä käytetään vain tyhjiökatkaisijoissa. Tyhjiöllä ei ole vain hyvää eristyksen suorituskykyä, vaan sillä on myös vahva kaaren sammutuskyky, joten se on edelleen erittäin sopiva jakeluverkkojen tyhjiökatkaisijoille.