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為何高壓輸電線上的絕緣子設計成粗細不均的外形?

時光:2015-01-23

我就從排擠輸電線路上應用的絕緣子來講一下。

絕緣子通常為由固體絕緣資料制成,裝置在分歧電位的導體之間或導體與接地構件之間,是同時起到電斷氣緣和機械支持感化的器件。如今廣泛應用的絕緣子可以依照資料分紅三類:陶瓷、玻璃和複合絕緣子。罕見的玻璃和陶瓷絕緣子以盤形絕緣子爲主,而複合絕緣子則以長棒形爲主。在這張照片上能同時看到複合絕緣子(與空中垂直、很細的)和陶瓷絕緣子(與空中平行或成必定夾角,比擬粗的誰人)。

題主提到了絕緣子的粗細不均,那就必需得解釋一個概念,汙閃。

汙閃是如許的:絕緣子在正常運轉過程當中,受工業排放物和天然揚塵等情況身分的影響,外面會逐步積聚汙穢。枯燥前提下,汙層不會導電,對絕緣強度的影響較小;但在霧、露、毛毛雨、溶雪等氣象前提下,汙層會逐步受濕潤潤,個中的可溶性電解質成份被水消融,絕緣子外面構成一層具有必定電導率的水膜,從而開端有泄露電流流過絕緣子外面。因為絕緣子外形、積汙和受潮的不平均等身分,使得絕緣子外面電流散布不平均,在電流焦耳加熱感化下,泄露電流密度大的處所溫降低,汙層將會起首被烘幹而構成幹區。因為幹區外面電阻率較大,幹區構成今後,汙層外面的電位散布將會畸變,大部門電壓將會施加到幹區兩頭。當幹區外面電場強度足夠大時,幹區外面空氣間隙將會被擊穿,而湧現部分電弧。必定前提下,部分電弧會逐步發展直至貫串南北極而產生閃絡。由這類閃絡所釀成的變亂稱爲汙閃變亂。

貼幾張汙閃的照片,是高壓實驗大廳做實驗的照片,不是在輸電線路上拍的(空話)。

此時還沒有產生真實的閃絡。

產生汙閃的絕緣子

細心看這些圖其實不難發明一點,那就是電弧都是沿著絕緣子外面發展的,20 世紀 50 年月,德國粹者 Obenaus 大神起首提出汙閃的物理模子,以為汙閃分歧于普通有碰撞電離所惹起的氣體放電,它是部分電弧沿面慢慢延長的成果。

圖中:x爲部分電弧長度;L爲泄露間隔;HV 表現高壓端。當施加電壓爲U,此電壓由兩部門承當:一部門是部分電弧的壓降,另外壹部門是殘剩汙層電阻的壓降,可以表現爲

而關志成傳授則推導出殘剩汙層電阻的對數表達情勢:

個中

是汙層電導率,

是弧根半徑。

與過電壓分歧,汙閃變亂是在運轉電壓下產生的,屬于典範的絕緣降低成績。那末,當運轉電壓 U 不變的時刻,若何可以或許讓電弧不發生呢?很顯著,增大泄露間隔 L 是一個很好的方法,這也就是題主提到的“粗細不均”的緣由。在絕緣子長度差不多的情形下,增長如許的“粗細不均”,可以或許在絕緣子總長度必定的情形下有用增長泄露間隔(在外絕緣範疇普通稱爲爬距),從而下降汙閃變亂產生的幾率。

經常使用的增長爬距的手腕包含增大玻璃、陶瓷絕緣子的盤徑,增長下外面的溝槽深度(防汙型絕緣子),給電站絕緣子加裝增爬裙,增長絕緣子片數,增長複合絕緣子的傘裙數目等。

固然,須要指出的是,過密的傘裙構造是弗成取的。好比鄙人雨情形下,絕緣子傘邊會構成水柱,此時傘沿會構成一串的汙雨水 - 空氣間隙,傘裙過密,殘剩空氣間隙會很少,也會很輕易招致雨汙閃變亂。

或許有人會問,那假如不弄這些“粗細不均”,只是純真增長絕緣子長度行不可呢?這個……我小我感到,仿佛從實際下去說是沒成績的。可是假如如許做,會有甚麽成果呢?很明顯的一點,杆塔必需加高加高再加高,不然幾百 kV 的高壓輸電線就要耷拉到地上了。而杆塔加高又會帶來本錢大幅上升乃至耐雷程度的成績。

最初說一點題外話,在絕緣子的設計和選型中,經常使用的辦法是:起首依照絕緣子的耐汙閃特征拔取絕緣尺寸,然後校核該絕緣耐受操作過電壓和雷電過電壓的才能,在中等以上汙穢地域更是如斯,這是我國電力體系歷久運轉和設計的經歷。而在我看來,能夠還有一個身分:雷擊跳閘變亂固然多,然則根本上重合閘都能勝利,真正釀成的喪失不是特殊大;而汙閃一旦產生,重合閘根本沒戲,喪失會異常沈重,是以在電網內,汙閃變亂是”零容忍“變亂,也就是說,一旦某地某條線路產生汙閃變亂形成跳閘,必需停止問責,窮究當事人責任,在電網這類半軍事化治理的政府型公司裏,這照樣很恐怖的。所以電網的運轉人員們對防汙閃任務非分特別看重,甚麽處所都依照最壞的情形做盤算,因此如今汙閃變亂曾經相當少了。

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