Phân tích Nguyên lý Xả Riêng Phần

Phân tích Nguyên lý Xả Điện cục bộ (1)

Dưới tác động của điện trường, trong hệ thống cách điện, xả điện chỉ xảy ra ở một số vùng và không xuyên qua giữa các dây dẫn có áp dụng điện áp. Hiện tượng này được gọi là xả điện cục bộ. Nếu xả điện cục bộ xảy ra gần một dây dẫn bao quanh bởi khí, nó cũng có thể được gọi là hiện tượng corona.

Xả điện cục bộ có thể xảy ra không chỉ ở mép của dây dẫn mà còn trên bề mặt hoặc bên trong chất cách điện. Xả điện xảy ra trên bề mặt được gọi là xả điện cục bộ bề mặt, và xả điện xảy ra bên trong được gọi là xả điện cục bộ nội bộ. Khi xả điện xảy ra trong khe hở khí bên trong chất cách điện, sự trao đổi và tích tụ thay đổi của điện tích trong khe hở khí sẽ không tránh khỏi phản ánh vào sự thay đổi điện tích của các điện cực (hoặc dây dẫn) ở cả hai đầu của chất cách điện. Mối quan hệ giữa hai yếu tố này có thể được phân tích bằng cách sử dụng mạch tương đương.

Dưới đây lấy cáp polyetylen liên kết chéo làm ví dụ để giải thích quá trình phát triển của xả điện cục bộ. Khi có một khe hở khí nhỏ bên trong môi trường cách điện của cáp, mạch tương đương của nó được thể hiện như sau:

Trong hình, Ca là điện dung của khe hở khí, Cb là điện dung của môi trường cách điện rắn nối tiếp với khe hở khí, và Cc là điện dung của phần còn lại nguyên vẹn của môi trường cách điện. Nếu khe hở khí rất nhỏ, thì Cb nhỏ hơn nhiều so với Cc và Cb nhỏ hơn nhiều so với Ca. Khi áp dụng một điện áp xoay chiều có giá trị tức thời là u giữa các điện cực, điện áp ua trên Ca là .

Khi ua tăng cùng u đến mức điện áp xả U2 của khe hở khí, khe hở khí bắt đầu xả điện. Các điện tích không gian được tạo ra bởi xả điện sẽ thiết lập một điện trường, khiến điện áp trên Ca giảm đột ngột xuống mức điện áp dư U1. Tại thời điểm này, tia lửa tắt, và một chu kỳ xả điện cục bộ được hoàn thành.

Trong quá trình này, xuất hiện một xung dòng xả điện cục bộ tương ứng. Quá trình xả điện rất ngắn và có thể coi là hoàn thành tức thì. Mỗi lần khe hở khí xả điện, điện áp của nó giảm tức thì bằng Δua = U2 - U1. Khi điện áp áp dụng tiếp tục tăng, Ca sạc lại cho đến khi ua đạt U2 lần nữa, và khe hở khí xả điện lần thứ hai.

Khi xả điện cục bộ xảy ra, khe hở khí tạo ra các xung điện áp và dòng điện, từ đó tạo ra các trường điện và từ di chuyển trong đường dây. Phát hiện xả điện cục bộ có thể được thực hiện dựa trên các trường này.

Trong thực tế, người ta thấy rằng độ lớn của mỗi lần xả (tức là độ cao của xung) không bằng nhau, và xả điện chủ yếu xảy ra trong giai đoạn tăng của giá trị tuyệt đối của biên độ điện áp áp dụng. Chỉ khi xả điện cực kỳ mạnh mẽ, nó mới kéo dài đến giai đoạn giảm của giá trị tuyệt đối của điện áp. Điều này là do trong thực tế, thường có nhiều bọt khí xả điện đồng thời; hoặc chỉ có một bọt khí lớn, nhưng mỗi lần xả không phủ kín toàn bộ diện tích của bọt khí, chỉ một khu vực cục bộ.

Rõ ràng, lượng điện tích của mỗi lần xả không nhất thiết phải giống nhau, và thậm chí có thể có xả ngược, có thể không trung hòa các điện tích đã tích tụ trước đó. Thay vào đó, cả điện tích dương và âm tích tụ gần thành bọt khí, gây ra xả điện bề mặt dọc theo thành bọt khí. Ngoài ra, không gian gần thành bọt khí bị giới hạn. Trong quá trình xả, một kênh dẫn điện hẹp hình thành bên trong bọt khí, dẫn đến việc rò rỉ một số điện tích không gian được tạo ra bởi xả điện.