沿面放电实验报告
电介质和沿面放电的实训总结
电介质和沿面放电的实训总结
介质阻挡放电是一种典型的非平衡态交流气体放电,由于它的工作气压可以达到一个大气压以上，可以不需要真空密封装置，因此在工业生产方面具有广泛的应用前景。
同时介质阻挡放电体系是一个远离平衡态的非线性系统，能产生丰富的斑图结构，这个体系也为研究斑图动力学提供了很好的实验系统。
降低放电电极温度是实现斑图中微放电丝稳定的重要条件，我们在实验中使用水作为放电电极，可以保证稳定放电又可以观察和测量。
在空气中的大气压介质阻挡放电中，实验发现在33kHz驱动频率时放电是丝模式，放电丝很稳定且它们之间基本上是按照六边形自组织起来的;当驱动电压为3kHz时，放电为条带斑图。
对于微放电丝模式，分别研究了驱动电压和气隙宽度对于放电丝间距和微放电丝直径的影响，对这些关系给予了初步的解释。
利用相关函数的方法研究了放电斑图中微放电丝的空间相关性。
绝缘子的沿面放电.
湿度的影响
湿度对击穿（闪络）电压的影响比较复杂。一方
面由于水分的电负性强，易吸附空气中的自由电 子变为负离子，使游离过程减弱，从而使击穿 （闪络）电压随湿度增加而增大；另一方面湿度 太大时空气中的水蒸气易在绝缘子表面凝结成水 膜，使绝缘子的闪络电压降低。
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gdyjsjpkccqepccomcn3悬式绝缘子的沿面放电悬式绝缘子串的表面电场的垂直分量也很小与支柱绝缘子一样沿固体介质表面也没有较大的电容电流流过放电过程中不会出现热游离现象故没有明显的滑闪放电因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响
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算到标准大气条件下，以便于比较。
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空气相对密度的影响
气压P增大时，空气相对密度δ增大，带电粒子在气体 中运动的平均自由行程λ减小，运动中所积累的动能 Eqλ就较小，游离能力就较弱，因此间隙的击穿电压 就高；反之则有相反的结果。
绝缘子串 （钢化玻璃）
均压环
四分裂导线
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绝缘子的三种闪络方式
湿闪： 表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络； 干闪： 表面干燥、洁净的绝缘子发生的闪络； 污闪： 表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络； 干闪和湿闪在过电压下才能发生，而污闪一般在工 作电压下就能发生，常造成长时间、大面积的停电， 要待不利的气象条件消失后才能恢复供电，因此污 闪事故对电力系统的危害特别大。
湿度密度校正因数：
Kh k
k是绝对湿度和电压种类的函数；指数ω的值取决 于电极形状、间隙距离、电压种类及其极性。
U0 U Kh
放电电压校正：
Kd U U0 Kh
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海拔高度对放电电压的影响
沿面放电实验报告
沿面放电实验报告（一）实验目的：1．掌握沿面放电的基本概念。
2．研究介质沿面放电的基本现象及影响沿面放电的一些因素。
（二）实验用仪器设备：1．800kV无局放工频试验变压器2．JJFB－1交流峰值电压表3．圆柱形、平板式电极和玻璃板（三）实验用详细线路图或其它示意图：图1 沿面放电实验线路图图2 电极布置（四）实验原理及内容：沿着气体与固体介质的分界面出现的放电现象称为沿面放电。
沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿，称为闪络。
沿面放电是一种气体放电现象，沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低。
沿面放电与固体介质表面的电场分别有很大关系。
固体介质处于电极间电场中的形式，有以下三种典型的类型：1、固体介质处于均匀电场中，固、气体介质分界面平行于电场线。
这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。
2、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有弱垂直分量，即电场强度平行于介质表面的分量要比垂直分量要大的多。
3、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
本次沿面放电实验属于上述第3种类型，即固体介质――玻璃处于极不均匀电场中，且介质界面电场具有强垂直分量。
其沿面放电过程大致可分为三个放电阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电（图3）；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电（图4）；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电（图5）。
当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。
（五）实验结果的计算及曲线：图3 电晕放电阶段示意图图4 辉光放电阶段示意图图5 滑闪放电阶段示意图（六）对实验结果、实验中某些现象的分析讨论：思考并回答下述问题：1．进行高电压实验时为什么要特别注意安全？应采取那些安全措施？答：因为高电压实验中所施加的电压都很高，危险性极大，如不特别注意安全，很容易发生事故。
尖-板放电和沿面放电
试验二 尖-板放电和沿面放电一、实验目的1．掌握尖-板放电和沿面放电的基本概念。
2．观察尖-板气隙放电击穿、气体沿面放电等现象及其特点。
3．了解气体放电的原理和气体放电的现象和形式、影响因素及伴随的效应。
4．认识其发展过程及影响击穿电压的各主要因素，加深对气体放电理论的理解。
二、实验预习概念：电离；撞击电离；光电离；电晕；电子崩；流注；先导放电；自持放电；滑闪放电；沿面放电；电击穿；热击穿，雷电放电。
判断：空气是绝缘介质；电晕放电的现象；尖板放电是不均匀电场造成的；沿面放电是特殊的气体放电，沿面放电的三个阶段；沿面闪络电压小于气隙击穿电压。
相关知识点：电场、介质极化、偶极子、介电常数、气隙击穿、帕邢定律、汤森德放电理论、流注放电理论、电晕放电、伏秒特性、大气过电压、内部过电压。
三、实验内容1.测量尖-板放电中不同气隙间距的击穿电压，并观察气隙击穿的现象及伴随的效应。
2.观察固体绝缘介质（玻璃）表面气隙击穿实验现象、实验特性和伴随的实验效应。
1)刷状放电的观察2)滑闪放电的观察3)沿面闪络的观察四、实验仪器1．实验开关指示操作台。
2．量程（0—600）V电压表。
3．接触调压器TDGC-10/0.5，输入220V，输出（0-250）V。
4．试验变压器YDJ-10（100/0.22）kV。
5．50cm绝缘水电阻。
6．交流尖—板放电装置：尖极、板极、塑料屏障、滑轨、标尺。
7．沿面放电实验装置：圆柱电极一对、玻璃板。
8．接地线。
五、尖-板放电和沿面放电实验原理1．气体带电质点的产生纯净的中性状态的气体是不导电的,只有在气体中出现了带电质点(电子、离子等)以后，才能导电，并在电场的作用下，发展成各种形式的气体放电现象。
气体中带电质点的来源为：一是气体分子本身发生电离；二是气体中的固体或液体金属发生表面电离。
当外界加入的能量很大，使电子具有的能量超过最远轨道的能量时，电子就跳出原子轨道之外，成为自由电子。
这样，就使原来的一个中性原子变成一个自由电子和一个带正电荷的离子，这种现象称为电离。
1.9 沿面放电
因为电子或离子沿平行于等位面的屏 障表面运动时，不能从电场中吸收能 量，使电离难以发生。
靠近电极处的屏障的作用较远离电极 的屏障作用更大，主要原因是在电离 未充分发展时即被阻止。此棱缘不仅 能增大沿面爬电距离，而且能阻碍放 电发展。
32
电极
屏障
固体介质
1.9 沿面放电-提高沿面闪络放电电压的方法
二、屏蔽
18
1.9 沿面放电-不同电场形式中的沿面放电
二、极不均匀电场中的沿面放电-弱垂直分量【绝缘子】
放电过程
外加电压升高，电 晕放电延伸
电晕放电 辉光放电
电压超过某一值 沿面闪络
由于界面上电场垂直分量很弱，因此不 会出现热电离和滑闪放电
平均闪络场强比均匀电场时低得多；但 大于前一种有滑闪放电的情况
③ 固体介质表面具有一定的粗糙度。
由于固体介质表面不是绝对光滑，使表面电场分布发生畸变。将某一局部放大，可见 表面有凸凹不平处，凸凹处就可看成是固体介质与空气介质的串联。而空气部分 的电气强度低，但所承受的电场强度高，因此空气部分将首先发生放电。如果各 个空气部分的放电连接起来，就形成了沿面闪络。
1.9 沿面放电-不同电场形式中的沿面放电
具 有 强 垂 直 分 量 的 不 均 匀 电 场 2.
类似于变压器用电容套管
1.9 沿面放电-不同电场形式中的沿面放电
③ 固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的切线分量 Et 比垂直分量 En大得多
具 有 弱 垂 直 分 量 的 不 均 匀 电 场 3.
类似于支撑绝缘子
复合支持绝缘子
户外高压支持绝缘子
污闪事故的对策—(2) 清扫去污
采用高压水枪进行水冲刷 断电冲刷 带电冲刷：要求水的电导率不能过大
沿面放电闪络试验
沿面放电试验
情景一 沿面放电及闪络
新课引入： 什么是沿面放电？
定义：
沿着固体介质表面所进行 的气体放电。 常发生在高压外绝缘及高 压绝缘子表面。 放电发展到另外一极称为 闪络。 实验表明：沿固体介质表 面的闪络电压比固体介质 本身的击穿电压低很多， 也比相同间距的纯气隙的 击穿电压低得多。
一个绝缘装臵的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压， 而闪络电压常受固体介质表面的干燥、清洁、污染等情况 影响。因此设计时需要知道绝缘子的干闪络、湿闪络和污 秽闪络电压。
界 面 电 场 分 布 的 三 种 典 型 情 况
一、均匀和稍不均匀电场中的沿面放电
由于电场畸变使沿面闪络电压 比空气间隙击穿电压低得多。
Us＜Ub
原因在于： ①介质与电极间存在气隙→局放→电荷畸变电场→Us↓； ②介质表面吸潮形成水膜→畸变电场→Us↓； ③介质表面电阻分布不均匀→Us↓。 因此，均匀电场中闪络电压 ① 与固体介质吸附水分的能力有关； ② 与固体介质与电极结合的紧密程度有关； ③ 与固体介质表面电阻和表面光滑状况有关； ④ 与气体的状态有关； ⑤ 与电压的种类有关。
3、污闪条件： 4、影响因素：
（1）产生局部电弧
（2）污闪电流能维持局部电弧燃烧 （1）表面泄漏电流的大小； （2）绝缘子直径； （3）爬电距离； （4）污层电导率； （5）大气湿度
5、污闪的危害：
干闪和湿闪通常在过电压下发生，而污闪在工作电压下就可 能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率 远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电。 污闪被认为是电力系统安全运行的大敌。
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电晕放电及沿面放电的机理及实验研究
电晕放电及沿面放电的机理及实验研究摘要本文通过实验探究了极不均匀场中电晕放电以及强垂直和弱垂直电极布置下沿面放电的机理。
首先，在电晕放电部分，本文将实验所得的电压及泄漏电流时域波形进行了详尽的理论分析以探究其机理。
随后进行了泄漏电流的频谱分析，运用FFT以及三维频谱曲面的方法研究了电晕发展过程中的频谱变化及其机理。
随后利用频域滤除基波分量的方式得到了滤波后的泄漏电流波形，并根据此波形与电压波形得到了电晕的伏安特性曲线，进而由此提出了一种电晕的非线性电路模型。
就该模型的原理及建立方法进行了详尽分析，并通过模型仿真及与实际波形相对照说明其正确性。
在沿面放电部分，本文首先详述了强垂直分量和弱垂直分量电场下交流及直流沿面放电的机理，并由此提出了三个结论。
随后通过实验验证了这三个结论并对实验中发现的一个新现象予以说明并运用电晕机理满意的解释了这一现象。
关键词：电晕放电，频谱分析，器件造型，沿面目录前言 (5)第一章极不均匀场中间隙泄漏电流及电压的测量与分析 (6)0引言 (6)1实验方案及步骤 (6)1.1 实验方案 (7)1.2 实验步骤 (7)2实验现象及结果 (8)3实验数据处理及分析 (8)3.1 交流电晕 (8)3.1.1时域波形及分析 (8)3.1.2 频谱分析 (12)3.1.3电晕的器件造型 (22)3.2 直流电晕 (27)3.3结论 (35)第二章沿面放电电场类型及电压类型对击穿电压的影响 (35)0引言 (35)1 沿面放电的机理 (36)2强垂直情况下的直流及交流闪络电压 (36)2.1 实验步骤 (36)2.2 实验结果 (37)3直流情况下的强垂直及弱垂直闪络电压 (38)3.1 实验步骤 (38)3.2 实验结果 (38)3沿面放电的温度分布图 (38)3.1 实验步骤 (39)3.2 实验结果及分析 (39)4结论 (40)参考文献： (41)附录 (41)前言电晕放电具有深厚的工程背景：高压输电线路中的并联电导损耗即指电晕损耗，GIS局放监测与识别中一类很大的故障类型就是电晕放电。
川大高电压实验报告 棒板与沿面放电
一、气隙击穿
实验结果（气隙距离为2cm，实验均为常压）
由以上表中数据可得
针板间隙在工频、常压条件下空气的抗电强度为:15/2=7.5kV/cm
实验现象及说明
在电压的徐徐上升过程中，上升到一定电压时会发出滋滋的声音。
这是由于尖端电极电晕放电造成的，且随着电压的上升，电晕放电更加剧烈，声音也更大。
然后电压上升到一定值时，气隙间产生火花，此时电晕放电转变成了整个间隙的火花击穿。
直流击穿时，正负极性不同时击穿电压相差很大的原因是由于针板间隙为不对称的极不均匀电场在直流电压下的击穿具有明显的极性效应。
实验报告问题
1、解释极性效应。
答：在极不均匀电场中，虽然放电一定从曲率半径小的那个电极表面（即电场强度最大的地方）开始，而与该电极的极性无关，但后来的放点发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有密切的关系即所谓的极性效应，如棒板电场中出现的正极性棒对负极性板的间隙击穿电压小于相反极性的情形就是极性效应。
二沿面放电
实验结果
实验现象及说明
在加压过程中，依次经历刷形放电——滑闪放电——沿面放电。
当所加电压不高时，法兰附近首先发生电晕放电，发出“啪啪”的声音。
随着电压的升高，固体表面出现蓝色电弧并伴有声响。
电压继续升高到36kV时，发生沿面放电。
实验报告问题
2.解释为什么在交流电压下，沿面放电初期的刷形放电发生在接地的法兰附近，而不是发生在处于高电位的导杆附近？
答：因为接地法兰附近电力线密集，电场最强，不仅有水平分量，还有强垂直分量。
在沿面放电初期，首先在电场最强处发生,也就是接地法兰附近，产生电晕放电，接着出现许多伸向对面电极的刷形放电。
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沿面放电实验报告
（一）实验目的：
1．掌握沿面放电的基本概念。
2．研究介质沿面放电的基本现象及影响沿面放电的一些因素。
（二）实验用仪器设备：
1．800kV无局放工频试验变压器
2．JJFB－1交流峰值电压表
3．圆柱形、平板式电极和玻璃板
（三）实验用详细线路图或其它示意图：
图1 沿面放电实验线路图
图2 电极布置
（四）实验原理及内容：
沿着气体与固体介质的分界面出现的放电现象称为沿面放电。
沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿，称为闪络。
沿面放电是一种气体放电现象，沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低。
沿面放电与固体介质表面的电场分别有很大关系。
固体介质处于电极间电场中的形式，有以下三种典型的类型：
1、固体介质处于均匀电场中，固、气体介质分界面平行于电场线。
这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。
2、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有弱垂直分量，即电场强度平行于介质表面的分量要比垂直分量要大的多。
3、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
本次沿面放电实验属于上述第3种类型，即固体介质――玻璃处于极不均匀电场中，且介质界面电场具有强垂直分量。
其沿面放电过程大致可分为三个放电阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电（图3）；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电（图4）；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电（图5）。
当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。
（五）实验结果的计算及曲线：
图3 电晕放电阶段示意图图4 辉光放电阶段示意图图5 滑闪放电阶段示意图（六）对实验结果、实验中某些现象的分析讨论：
思考并回答下述问题：
1．进行高电压实验时为什么要特别注意安全？应采取那些安全措施？
答：因为高电压实验中所施加的电压都很高，危险性极大，如不特别注意安全，很容易发生事故。
所以在试验前，必须预习本次实验内容，现场实验听从指导教师的指挥，严紧乱跑乱动。
2．沿面放电共有哪几种类型？各种沿面放电类型有什么特点？
答：沿面放电可分为以下三种典型的类型：
1)、固体介质处于均匀电场中，固、气体介质分界面平行于电场线。
这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。
2)、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有弱垂直分量，即电场强度平行于介质表面的分量要比垂直分量要大的多。
3)、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
3．本次实验的沿面放电属于哪一种放电类型？
答：本次实验的沿面放电属于上题中的第3种类型，固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
4．本次实验的沿面放电过程中经历了哪几个阶段？每个阶段各有什么放电特点？
答：本次实验的沿面放电过程经历了三个放电阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电。
当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。
5．提高沿面闪络电压的方法有哪些？
答：提高沿面闪络电压的方法有很多，主要方法如下：
1)、采用屏蔽或屏障，使沿固体介质表面的电位分布均匀化。
2)、减小比表面电容，减小固体表面电阻率。
3)、消除绝缘体与电极接触面处的缝隙。
4)、改善高压电极形状，使其曲率半径增大。
等等。