- •Вопросы к экзамену по дисциплине «Электроэнергетика». Ч. 4. (Изоляция и перенапряжение, твн)
- •Особенности внешней и внутренней изоляции.
- •Стримерная теория разряда
- •Условие самостоятельности разряда в однородном поле.
- •Пробивное напряжение газа в однородном поле. Закон Пашена.
- •Влияние полярности электродов на пробивное напряжение, влияние барьера на пробивное напряжение.
- •Эффект полярности:
- •Барьерный эффект
- •Коронный разряд на влэп при постоянном и переменном напряжении. Способы ограничения потерь на корону.
- •Ограничение потерь на корону:
- •Электропроводность твердых диэлектриков.
- •Поляризация твердых диэлектриков, диэлектрические потери.
- •Диэлектрические потери:
- •Разряд вдоль поверхности твердых диэлектриков в однородном поле.
- •Разряд вдоль поверхности твердых диэлектриков в резконеоднородном поле, разряд по увлажненной и загрязненной поверхности твердых диэлектриков.
- •Разряд по увлажненной и загрязненной поверхности твердых диэлектриков.
- •Распределение напряжения по гирлянде изоляторов, выбор числа изоляторов в гирлянде.
- •Выбор числа изоляторов:
- •Регулирование электрических полей во внутренней изоляции.
- •Тепловой пробой.
- •Электрический пробой.
- •Изоляция силовых трансформаторов и высоковольтных вводов.
- •1)Начальная стадия – лидерная
- •2) Главный разряд
- •3) Завершающая (финальная) стадия
- •Электрические характеристики молнии
- •Защита от прямых ударов молнии.
- •Зоны защиты молниеотводов
- •Тросовые молниеотводы
- •Защитные промежутки
- •Трубчатый разрядник
- •Вентильный разрядник.
- •Заземления в электрических установках высокого напряжения. Требования к заземлению станций и подстанций.
- •Грозозащита линий электропередач.
- •Волновые процессы в линиях, преломление и отражение волн в узловых точках.
- •Волновые процессы в линиях
- •Преломление и отражение волн в узловых точках
- •Перенапряжения при отключении емкостей и ненагруженных линий.
- •Феррорезонансные явления в электрических установках.
Стримерная теория разряда
В процессе развития лавины непрерывно увеличивается число электронов и положительных ионов, при этом Е на фронте лавины возрастает, а в задней части уменьшается. В какой-то момент напряженность в задней части лавины уменьшается настолько, что становится невозможной ударная ионизация. Находящиеся в хвосте лавины отставшие электроны вместе с положительными ионами создают плазменное образование, дающее начало возникновению стримерного канала. Стример - канал, заполненный плазмой. В зависимости от условий стример может быть связан с электродом или нет. Однако характерной особенностью в любом случае является наличие избыточного заряда на конце, создающее местное усиление электрического поля и обеспечивающего непрерывное удлинение плазменного канала.
-
Условие самостоятельности разряда в однородном поле.
После прохождения первой лавины в промежутке лавинный процесс может возобновляться, а может и затухнуть. Для возобновления лавинного процесса нужен хотя бы один вторичный эффективный электрон. Если этот электрон получается в результате внешнего ионизатора, разряд называется несамостоятельным, т. е. если убрать внешний ионизатор, то лавинный процесс не возобновится и разряд затухнет. Если же вторичный эффективный электрон возникает в результате прохождения первичной лавины, разряд называется самостоятельным. Разряд из несамостоятельного может перейти в самостоятельный, если увеличить приложенное к электродам напряжение.
Для возникновения самостоятельного разряда необходимо, чтобы в результате развития первоначальной лавины появился по крайней мере один вторичный электрон, способный создать новую лавину.
На расстоянии x от катода число электронов возросло до n. Увеличение числа электронов dn на пути dx будет равно:, либо , затем интегрируем . В результате получим , тогда .
Количество положительных ионов, оставшихся в промежутке после прохождения лавины, равно количеству электронов в лавине , исключая начальный электрон, т. е. .
Электроны, выбитые из катода, не все участвуют в образовании вторичных лавин. Часть электронов рекомбинирует с положительными ионами. Суммарный процесс образования вторичных электронов из катода характеризуется коэффициентом вторичной ионизации γ (второй коэффициент Таунсенда). Коэффициентγ зависит от материала катода, состава и давления газа, и всегда γ << 1. Количество вторичных электронов, образованных после прохождения первичной лавины, при самостоятельной форме разряда будет
.
Это уравнение есть условие самостоятельности развития разряда в газовом промежутке. Оно показывает, что в результате прохождения первичной лавины необходимо образование, как минимум, одного эффективного электрона, способного зажечь вторичную лавину.
ЛИБО:
Несамостоятельный разряд – разрядный процесс, для поддержания которого необходим внешний ионизатор.
Самостоятельный разряд – разряд способный существовать в отсутствие внешнего ионизатора.
Для возникновения самостоятельного разряда необходимо, чтобы в результате развития первоначальной лавины появился по крайней мере один вторичный электрон, способный создать новую лавину. Таким образом, условие самостоятельности разряда можно записать в общем виде как
, где γ – коэффициент вторичной ионизации; - количество электронов в лавине; L – расстояние между электродами
В случае однородного поля условие самостоятельности разряда можно записать как: .
Начальное напряжение – напряжение, при котором в промежутке выполняется условие самостоятельности разряда.
Хотя коэффициент вторичной ионизации γ=f(p,E), однако диапазон его изменения невелик и, с достаточной степенью точности, можно считать, что . Поэтому часто используются другие выражения для условия самостоятельности разряда.
Для неоднородного поля:
Для однородного поля:
Из двух последних выражений следует, что для выполнения условия самостоятельности разряда необходимо, чтобы число ионизаций, осуществляемых одним электроном на пути между электродами, было не меньше некоторой определенной величины.
Если будет превышать единицу, то число развивающихся в промежутке лавин будет непрерывно возрастать. Последующие лавины будут возникать еще до того, как все положительные ионы, образованные предшествующими лавинами, уйдут на катод. Следовательно, электроны новых лавин будут двигаться в промежутке, заполненном положительными ионами, и вдоль пути лавин газ в промежутке между электродами перейдет в состояние плазмы – произойдет пробой промежутка.