기체 매체의 전기 강도를 향상시키는 방법

전력 시설의 크기를 줄이기 위해서는 항상 공기 갭 길이 ​​또는 단열 거리가 가능한 한 작을 것으로 기대됩니다. 이를 위해 가스 배지의 전기 강도를 개선하기위한 조치를 취해야합니다. 실용적인 관점에서, 공기 갭의 파괴 전압을 높이는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 에어 갭의 전기장 분포를 개선하여 가능한 한 균일하게 만드는 것입니다. 다른 하나는 가스 배지에서 이온화 과정을 약화 시키거나 억제하려고 시도하는 것입니다. 특정 방법은 다음과 같습니다.

1. 전기장 분포를 개선하기 위해 전극의 모양을 향상시킵니다.

전기장 분포가 균일할수록 공기 갭의 평균 파괴 필드 강도가 커집니다. 따라서, 공기 갭의 최대 전기장 강도가 줄어들 수 있고, 전극 분포가 개선 될 수 있으며, 전극 형태를 개선함으로써 공기 갭의 파괴 전압을 증가시킬 수있다 (전극의 곡률 반경을 증가시켜 모발과 전극 표면의 날카로운 모서리를 제거 함).

방패를 사용하여 전극의 곡률 반경을 높이는 것이 일반적인 방법입니다. 최악의 전기 강도를 가진 "로드 플레이트"공기 갭을 예로 들어, 적절한 직경을 가진 금속 볼이로드 폴의 끝에 설치되면 에어 갭의 분해 전압이 효과적으로 증가 할 수 있습니다.

많은 고전압 전기 장치의 고전압 콘센트 (예 : 고전압 부싱 안내서의 전력 장비로드)는 날카로운 모양을 가지고 있으며, 차폐 덮개는 종종 아울렛 근처의 공간의 최대 필드 강도를 줄이고 코로나 입력 전압을 증가시킵니다. 차폐 덮개의 모양과 크기는 코로나 입력 전압이 장치의 최대 작동 전압보다 크게 선택되어야합니다. 가장 간단한 차폐 덮개는 물론 구형 차폐 기둥입니다.

초고 전압 전송 라인에서 전기장 분포를 개선하기 위해 차폐 원리를 적용하는 예는 코로나 창출 전압을 증가시킵니다. 초 고전압 라인의 절연체 문자열에 설치된 보호 피팅 (평등 링) 및 초고대 전압 라인에 사용되는 확장 된 직경 전도체가 포함됩니다.

2. 전기장 분포를 개선하기 위해 공간 전하 사용

매우 고르지 않은 전기장의 공기 갭이 분해되기 전에 코로나 배출이 발생하기 때문에 특정 조건에서 방전 자체에 의해 생성 된 공간 전하는 공간의 전기장 분포를 조정하고 개선하여 에어 갭의 분해 전압을 증가시킬 수 있습니다. "와이어 플레이트"및 "와이어 와이어"공기 갭을 예제로 사용하면 와이어 직경이 어느 정도 감소되면 공기 갭의 전력 주파수 분해 전압이 와이어 직경의 감소에 따라 증가하여 소위 "얇은 와이어 효과"를 초래할 수 있습니다. 그 이유는 얇은 와이어의 코로나 방전에 의해 형성된 균일 한 공간 전하 층이 공기 갭의 전기장 분포를 향상시켜 분해 전압이 증가하기 때문이다. 와이어 직경이 큰 경우, 와이어 표면이 절대적으로 매끄럽게 될 수 없기 때문에, 코로나와 브러시 모양의 배출은 전체 표면에서 균일 한 전체 코로나가 발생하기 전에 일부 부품에 나타날 것이므로 해당 분해 전압은 "로드 플레이트"또는 "로드로드"공기 갭의 전압과 유사합니다.

3. 장벽 사용

공기 갭의 전기장 분포와 가스 배출의 발달 공정은 공기 갭 공간에서 하전 입자의 생성, 이동 및 분포와 밀접한 관련이 있기 때문에, 공간 전하 분포를 방해하고 공간 전하 분포를 조정할 수있는 공기 간격에 적합한 형상과 위치를 갖는 장벽을 배치하는 것도 가스 매체의 전기 강도를 향상시키는 효과적인 방법이다.

장벽은 절연 재료로 만들어졌지만 자체 단열 성능은 중요하지 않습니다. 중요한 것은 밀봉 (하전 입자를 차단하는 능력)입니다. 일반적으로 코로나 갭에 설치되며 표면은 전기선에 수직입니다.

장벽의 영향은 코로나 전극과 동일한 부호의 공간 전하에 따라 차단되므로 코로나 전극과 장벽 사이의 공간 전기 강도가 감소하여 전체 공기 갭의 전기장 분포를 만듭니다. 현재 장벽과 다른 전극 사이의 공간 전기장 강도가 증가하지만, 전기장 모양은 두 개의 평평한 전극 사이의 균일 한 전기장과 비슷해 지므로 전체 공기 갭의 전기 강도가 개선됩니다.

배리어 공기 갭의 파괴 전압은 배리어의 설치 위치와 관련이 있습니다. "스틱 스틱"에어 갭이라면 두 전극 모두 코로나 배출이 있으므로 두 전극 근처에 배리어를 설치하여 결과를 달성해야합니다.

임펄스 전압 하에서, 현재 장벽에 축적 된 공간 전하가 덜 적기 때문에 장벽의 효과는 더 작습니다.

분명히, 장벽은 균일하거나 약간 불균일 한 전기장의 경우 역할을하기가 어렵습니다.

4. 고압을 사용하십시오

정상 압력에서의 공기의 전기 강도는 상대적으로 약 3 0 kv/cm입니다. 전기장을 가능한 한 많이 개선하기 위해 위의 측정 값을 취하더라도 평균 분해 필드 강도는이 한계를 초과 할 수 없습니다. 정상 압력에서의 공기의 전기 강도는 일반적인 고체 및 액체 매체의 전기 강도보다 훨씬 낮다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 공기가 압축되고 압력이 0.1mpa (1atm)보다 훨씬 큰 경우 전기 강도도 크게 향상 될 수 있습니다. 이는 주로 공기압을 증가 시키면 전자의 자유 경로 길이를 크게 감소시켜 이온화 공정을 약화시키고 억제하기 때문입니다. 공기가 고압을 사용하는 동안 일부 고전력 가스 (예 : 황 육각형 가스)로 대체 될 수 있다면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

5. 높은 전기 강도 가스를 사용하십시오

많은 가스 중에서, 할로겐 요소를 함유하는 고도로 전기 음성 가스 [예 : 황 육각형 및 프레온과 같은 전기 강도 (공기보다 훨씬 높음)를 가지므로 높은 전기 강도 가스라고 할 수 있습니다. 이러한 가스를 사용하여 공기를 대체하면 공기 갭의 파괴 전압을 크게 증가시킬 수 있으며, 이러한 가스의 일부를 공기에 혼합하면 전기 강도를 크게 증가시킬 수 있습니다.

이 유형의 가스가 엔지니어링에 실제로 적용 되려면 높은 전기 강도에만 의존하는 것만으로는 충분하지 않다는 점을 지적해야합니다. 또한 다음과 같은 특정 요구 사항을 충족해야합니다. gas 가스에서 배출이 발생할 때 독성 물질을 분해, 화상 또는 폭발하기 쉽지 않은 화학적 안정성이 우수합니다. ∎ 생산하기가 어렵지 않고 너무 비싸지 않습니다.

위의 모든 요구 사항을 동시에 충족시킬 수있는 가스는 거의 없습니다. 현재 엔지니어링에 널리 사용 된 유일한 고전력 가스는 SF6 및 혼합 가스입니다. SF6 가스는 높은 전기 강도 외에도 우수한 아크 소화 능력을 가지고 있으며 기타 관련 기술 특성도 상당히 좋습니다. 다양한 전력 장비와 폐쇄 된 조합 SF6 가스로 제조 된 전기 가전 제품은 절연 배지 및 아크 소화 매체로서 바닥 공간 및 공간 볼륨, 안전하고 안정적인 작동, 단순화 된 설치 및 유지 보수 등과 같은 일련의 뛰어난 이점을 가지고 있으므로 개발 전망은 매우 넓습니다.

6. 높은 진공 상태를 사용하십시오

높은 진공을 사용하면 공기 갭에서 충돌 이온화 공정을 약화시키고 에어 갭의 분해 전압을 크게 증가시킬 수 있습니다. 가스 배출 이론에 의해 높은 진공의 파괴 공정이 완전히 설명되면, 결과적으로 분해 전압이 매우 높아질 것이다 (현재로서는 전자 전극 거리를 가로 질 때 전자가 중성 분자와 충돌하기가 어렵고 충분한 충돌 이온화를 일으키기가 어렵다). 그러나 실제 상황은 그렇지 않습니다. 전극 간 거리가 작을 때, 높은 진공의 전기 강도는 실제로 매우 높으며 압축 된 SF6 가스의 전기 강도를 초과 할 수도 있습니다. 그러나, 전극 간 거리가 증가하면 전압이 느리게 증가하고 전기 강도는 압축 가스의 파괴 전장 강도보다 상당히 낮습니다. 이는 현재 높은 진공의 파괴 메커니즘이 바뀌었고 새로운 물리적 프로세스가 등장 했으므로 이전 가스 배출 이론에 의해 더 이상 설명 할 수 없음을 나타냅니다.

진공 분해 연구에 따르면 전극 간 거리가 작을 때 높은 진공의 파괴는 음극 표면의 강한 전계 방출과 관련이 있습니다. 이로 인한 전류는 전극의 국소 가열을 유발하고 금속 가스를 방출하여 진공 정도가 떨어지고 분해를 유발합니다. 전극 간 거리가 큰 경우 소위 "전체 전압 효과"로 인해 고장이 발생합니다. 이 시점에서, 전극 간 거리와 파괴 전압이 증가함에 따라, 전자는 진공을 가로 질러 음극에서 양극으로 날아갈 때 많은 운동 에너지를 축적 할 수있다. 이들 고 에너지 전자는 양극 표면을 폭격 할 때 양성 이온과 광자를 방출하여 음극의 표면 이온화를 강화시킬 것이다. 이 반복적 인 동작은 점점 더 많은 전자 흐름을 생성하여 전극이 로컬로 기화되고 갭의 파괴를 초래할 것입니다. 이것은 소위 "전체 전압 효과"입니다.

이로 인해 전극 간 거리가 증가함에 따라 평균 파괴 필드 강도가 점점 작아집니다. 진공 갭의 파괴 전압은 전극 재료, 표면 마감 및 청결 (흡착 된 가스의 양 및 유형 포함)과 같은 많은 요인과 관련이 있으므로 매우 분산됩니다.

높은 진공 청소기가 실제로 전력 장비의 절연 매체로 사용되는 경우는 많지 않습니다. 주로 다양한 고체 또는 액체 매체가 주로 다양한 장비의 단열 구조에 사용되기 때문입니다. 그들은 진공 상태에서 가스를 점차 방출하여 오랫동안 높은 진공을 유지하기가 어렵습니다. 현재, 높은 진공은 진공 회로 차단기에서만 사용됩니다. 진공 청소기는 절연 성능이 우수 할뿐만 아니라 강한 아크 소화 능력을 가지고 있으므로 유통 네트워크의 진공 회로 차단기에 여전히 매우 적합합니다.