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變壓器局部放電光譜分布特征

發(fā)布時(shí)間:2020-06-10 06:38:45人氣:

放電的過(guò)程中輻射出光信號(hào)是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)移和釋放,光輻射受到離子、自由電子的溫度和密度的影響,從宏觀角度,光信號(hào)輻射的強(qiáng)度分布和波長(zhǎng)范圍與放電強(qiáng)弱程度以及放電的類(lèi)型等因素有關(guān)。

由于存在電位梯度,高壓電力設(shè)備電離放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)、電暈或電弧等放電現(xiàn)象。介質(zhì)中的電子在電離過(guò)程中不斷循環(huán)的獲得和釋放能量。電暈放電是一種自持放電現(xiàn)象,是帶電體表面在氣體或液體介質(zhì)中出現(xiàn)不擊穿或?qū)ǖ木植考ぐl(fā)和電離過(guò)程。

電暈放電的光譜分布,如圖下圖1所示。由圖可知,電暈放電時(shí)產(chǎn)生光信號(hào)的既存在連續(xù)的光譜也存在線狀的光譜,波長(zhǎng)主要是分布在280-400nm之間,屬于紫外波段,也有小部分波長(zhǎng)分布在230-280nm之間。上述的光譜分布說(shuō)明在電暈放電階段,光譜分布主要位于紫外波段。

電暈放電圖譜
電暈放電圖譜
通過(guò)對(duì)不同電壓下針板放電的光譜進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試,分析得到的光譜圖如下圖所示,結(jié)果表明放電的光譜曲線分布在平緩連續(xù)的可見(jiàn)光區(qū)和帶狀譜與連續(xù)譜疊加而成近紫外區(qū)和近紅外區(qū),這說(shuō)明電弧放電光譜包括了原子和離子的發(fā)射光譜以及分子光譜。下圖2中(a),(b),(c)分別體現(xiàn)了不同電壓與針板間距條件下的放電光譜,通過(guò)對(duì)比三圖可知,電暈放電時(shí),可見(jiàn)光的輻射都是較弱的連續(xù)譜;而紅外區(qū)和紫外區(qū)的輻射強(qiáng)度與電極具體間距和放電電壓等條件相關(guān),電暈放電光譜的紫外區(qū)輻射隨著外施電壓的增加而增加。外加電壓較低而氣隙長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí),紅外光譜較強(qiáng)??梢?jiàn)光區(qū)域與氣隙長(zhǎng)度和外加電壓沒(méi)有特別的相關(guān)性。一般電力系統(tǒng)都是在較高的電壓環(huán)境下運(yùn)行,因此可以認(rèn)為在電力設(shè)備發(fā)生電暈放電輻射的光譜中,主要是紫外區(qū)輻射。
不同電壓下的針板放電的光譜
不同電壓下的針板放電的光譜
下圖3圖所示為利用光柵單色儀、鎖相放大器等設(shè)備檢測(cè)交流電暈放電中輻射的光譜特性。從光譜圖上可知放電產(chǎn)生的可見(jiàn)光部分的輻射較弱于其他兩種光譜,光譜主要集中分布在紫外區(qū)域。由光譜圖可知,光譜幅值隨著電壓的增加而增加,即光輻射強(qiáng)度與放電強(qiáng)度之間存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系,因此可以通過(guò)檢測(cè)光譜幅值來(lái)判斷局部放電的發(fā)展程度。
不同交流電壓下電暈放電光譜圖
不同交流電壓下電暈放電光譜圖
從上述分析可以發(fā)現(xiàn),交流放電的光譜主要集中分布在紫外區(qū)域。對(duì)于油浸式電力變壓器局部放電,放電的起始電壓都比較高,可以認(rèn)為放電時(shí)光輻射的光譜分布中紫外區(qū)域的輻射強(qiáng)度總是較高,因此紫外光能夠作為電力變壓器局部放電光測(cè)法的特征光信號(hào)。

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