一、電暈放電的起始電壓與起始場強
在極不均勻電場中,由于最大場強與平均場強相關很大,以至間隙擊穿前在曲率半徑較小的電極表面附近出現(xiàn)局部的自持放電,即電暈放電。開始爆發(fā)電暈時的電壓稱為電暈起始電壓Uc,此時電極表面的場強稱為電暈起始場強Ec。
電暈放電的起始電壓Uc通常由實驗總結出的經(jīng)驗公式確定。以輸電線路的導線為例,平行導線間電暈起始場強Ec (峰值,kV/cm)的經(jīng)驗公式為
式中 r——導線半徑,cm;
δ——氣體相對密度;
m1——導線表面的粗糙系數(shù),對光滑導線m1=1,絞線m1=0.8~0.9:
m2——氣象系數(shù),好天氣時m2=1,壞天氣時m2=0.8。
求得Ec后,可根據(jù)電極結構及布置求得電暈起始電壓Uc,例如,對于距離為d的兩根平行導線(d>>r),電暈起始電壓為
Uc=Ecrlnd/r (TYBZ01402004-2)
式中 d——導線間距離。
對于單導線對地的情況,Ec和Uc的計算公式同式(TYBZ01402004-1)和式(TYBZ01402004-2),但公式中d為鏡像距離,Uc為導線對地電壓。
對于三相輸電線路,電暈起始電壓Uc (相電壓)為
式中 D——導線的幾何均距;
Dab、 Dbc、Dca——分別為導線ab、be、ca的間距。
二、電暈放電的危害
(1)電學放電會引起能量損失。
(2)電暈放電形成的高頻電磁波會對無線電信號產(chǎn)生干擾。
(3)電暈放電會使空氣發(fā)生化學反應,產(chǎn)生O3、NO、NO2等有害氣體,對金屬及絕緣材料有氧化和腐蝕作用。
(4)電暈放電發(fā)出的噪聲有可能超過環(huán)境保護的標準。
三、防暈措施
對于電暈放電帶來的危害,解決的途徑是限制電極表面的電場強度,使其低于電暈放電的起始場強。對于輸電線路,通常以晴天時不發(fā)生電暈放電的條件選擇架空導線的截面積。對于超高壓輸電線路,可以采用擴徑的空心導線或分裂導線以降低導線表面的電場強度。
對于電氣設備,可采用改善電極形狀的方法消除電學放電,如增大電極的曲率半徑,同時電極表面應盡可能光滑,避免棱角、毛刺等以消除場強局部增高。某些高壓設備的高壓出線端加裝均壓環(huán)就是增大電極曲率半徑的一個例子,如在懸式絕緣子串的導線端加裝屏蔽環(huán),在避雷器、互感器等設備的頂端加裝均壓環(huán)等。
四、電暈的利用
在一些特殊的場合,電暈也有可以利用的一面:
(1)利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷改善極不均勻電場的電場分布,可以提高氣體間隙的放電電壓。
(2)電放電可削弱輸電線路上的雷電沖擊電壓的幅值和陡度,也可以降低操作過電壓。
(3)電暈在工業(yè)部門已獲廣泛應用,例如凈化工業(yè)廢氣的靜電除塵器、凈化水用的臭氧發(fā)生器和靜電噴涂等。
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