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局部放電發(fā)生原因 - 揭示電力設備絕緣缺陷的根源

發(fā)布時間:2025-07-08 09:17:27瀏覽次數(shù):63

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局部放電(Partial Discharge, PD)是電力設備絕緣系統(tǒng)中常見的現(xiàn)象,它是指在絕緣體內(nèi)部、表面或其周圍介質(zhì)中發(fā)生的,但尚未完全擊穿兩個電極之間絕緣的放電。雖然放電強度不大,但其長期作用會對絕緣造成累積性損害,最終可能導致設備故障。理解局部放電的成因,是預防和診斷電力設備絕緣問題的關鍵。

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局部放電的五大常見成因

局部放電的發(fā)生通常與絕緣材料的不均勻性、應力集中以及外部環(huán)境因素緊密相關。以下是主要的幾種原因:

1. 內(nèi)部空隙或氣泡(Internal Voids or Bubbles)

這是最常見的局部放電原因之一。在固體絕緣材料的制造、安裝或長期運行過程中,可能會形成微小的空隙、氣泡或夾雜物。這些空隙內(nèi)部的氣體(如空氣)的介電常數(shù)遠低于固體絕緣材料。當電場作用于絕緣體時,電場強度會在這些空隙中高度集中。一旦空隙中的電場強度達到氣體的擊穿電壓,就會發(fā)生放電。這種放電會電離氣體,產(chǎn)生光、熱、聲音和化學產(chǎn)物,持續(xù)侵蝕周圍的固體絕緣,使其逐漸碳化、劣化。

2. 絕緣表面放電(Surface Discharges)

絕緣材料的表面如果存在污穢、潮濕、裂紋、水膜或不平整的邊緣,就可能發(fā)生表面放電。這些不潔凈或受損的表面會降低絕緣強度,導致電場沿表面切線方向擊穿。例如,戶外絕緣子表面積聚的灰塵和鹽霧,在潮濕環(huán)境下會形成導電層,引發(fā)閃絡放電。

3. 懸浮電位放電(Floating Potential Discharges)

當絕緣系統(tǒng)內(nèi)部存在未接地的導體或金屬異物時,這些物體在電場作用下會積累電荷,形成一個“懸浮電位”。一旦其上的電荷積累到一定程度,就會與附近的接地部分或帶電體之間發(fā)生放電。這種情況常發(fā)生于電纜附件、GIS(氣體絕緣開關設備)或變壓器繞組中的金屬碎片。

4. 尖端放電(Corona Discharges)

尖端放電主要發(fā)生在電場高度不均勻的區(qū)域,例如高壓導體邊緣、接頭或金具上的尖銳突起處。在這些尖銳的邊緣,電場強度會局部急劇增高,導致周圍空氣電離,形成可見的光暈和嘶嘶聲。雖然冠放本身不直接損害固體絕緣,但它會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物等腐蝕性氣體,長期作用下會加速絕緣材料的老化。

5. 絕緣老化與劣化(Insulation Aging and Degradation)

電力設備長期運行過程中,絕緣材料會受到電場、溫度、機械應力、潮氣和化學腐蝕等因素的綜合作用,發(fā)生物理和化學變化,導致其介電性能逐漸下降。絕緣老化會形成微裂紋、空隙或產(chǎn)生新的導電通路,從而為局部放電的發(fā)生創(chuàng)造條件。例如,電纜的“水樹”現(xiàn)象就是絕緣劣化的典型表現(xiàn),它會導致局部電場集中并最終引發(fā)放電。

局部放電是電力設備絕緣劣化的重要標志,它的發(fā)生原因復雜多樣,通常是多種因素綜合作用的結果。通過定期進行局部放電試驗,并結合對這些潛在原因的深入理解,能夠幫助我們更準確地診斷絕緣缺陷,采取有效的預防和維護措施,從而確保電力設備的安全穩(wěn)定運行,延長其使用壽命。

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