封闭母线槽内空间电荷对电场分布及绝缘性能的影响

发布时间： 2016-04-26　　点击次数： 1353次

　　电力是经济发展的瓶颈，必须先行。在展望今后30年我国电力系统的发展时，大电流封闭母线槽是关键技术之一。通常大电流封闭母线都采用强迫风冷的措施以降低封闭母线温升和减小封闭母线面积。但这也随之带来了问题：在强迫风冷大电流封闭母线中高速流动的气体在封闭母线内循环流动，与母线、外壳、支持绝缘子等摩擦产生离子，另外还有热发射、局部放电等原因产生离子；同时由于封闭母线导体由多段母线组成，接头焊缝可能加工不良，以及封闭母线运输和运行期间的机械振动均可能使封闭母线中存在金属粒子。气体离子和金属粒子随着气流流动会在封闭母线中形成空间电荷，当电荷密度达到一定值时，会引起母线的击穿或闪络，从而造成严重危害
　　目前，国外某些发达国家已经认识到这个问题的严重性并已开始进行研究。而国内，这方面的研究工作才刚刚开始，属于新的科研课题，本文从“场”的角度出发，研究封闭母线槽中的空间电荷引起的电场畸变，分析空间电荷对封闭母线绝缘性能的影响，并求出了封闭母线中空间电荷的安全密度范围。本文的研究内容将为封闭母线槽的绝缘设计提供理论依据。
　　空间电荷对绝缘子较远处电场的影响。封闭母线槽中存在的空间电荷会使电场发生畸变。距离绝缘子较远处的空间受绝缘子影响很小，可视作同轴圆柱，而绝缘子周围区域形状则较复杂，本文对这两种情况分别进行考虑，分析空间电荷在多大密度以下才不会引起封闭母线发生击穿或闪络。远离绝缘子处的电场计算及结果分析，封闭母线槽中距离绝缘子较远处的区域可视作同轴圆柱，由于存在空间电荷，电场用泊松方程表示其中ρ为电荷密度，采用柱坐标，则有边界条件为r=RM，φ=U，RM为封闭母线导体半径r=RK，φ=0，RK为封闭母线外壳半径。
　　绝缘子沿母线径向剖分时，其周围区域发生击穿或闪络时的电荷密度小于轴向剖分的情况。所以为保证封闭母线正常运行，绝缘子周围区域的电荷密度不应大于8.0×10-5C/m2.为了使得电荷密度在安全范围以内，应该在封闭母线槽中装配去离子装置以降低电荷密度，这使得开展风冷封闭母线去离子装置的研究显得非常重要。
　　对封闭母线槽中远离绝缘子处的电场进行了解析计算。为保证封闭母线安全运行，空间电荷密度应该保持在-9.2×10-5C/m2以下。

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