絕緣子周圍存在空間電荷時的電場
點擊次數：1895 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°角區域即可。由計算結果可以得到絕緣子周圍區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生閃絡擊穿。
在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域時的電場
以上對絕緣子周圍區域沿母線徑向剖分進行了數值計算。下面將絕緣子周圍區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域電場強度開始超過工頻閃絡擊穿場強。
在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域發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，其周圍區域發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，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。
