什么是“小橋理論”?它是如何描述變壓器油的火花放電過(guò)程的?
“小橋理論”是研究工程變壓器油發(fā)生火花放電(即習(xí)慣稱的擊穿)過(guò)程的一種廣泛應(yīng)用的理論。
“小橋理論”認(rèn)為;變壓器油發(fā)生火花放電的主要原因是雜質(zhì)的影響。雜質(zhì)由水分、纖維質(zhì)(主要是受潮的纖維)等構(gòu)成。雜質(zhì)的電介常數(shù)ε約為變壓器油的30~40倍(水的ε=81,變壓器油的ε=2.2)。在電場(chǎng)中,雜質(zhì)首先極化,被吸引向電場(chǎng)強(qiáng)度*強(qiáng)的地方,即電極附近,并按電力線方向排列。于是在電極附近形成了雜質(zhì)“小橋”,如圖所示,如果極間距離大、雜質(zhì)少,只能形成斷續(xù)的“小橋”,如圖所示?!靶颉钡碾妼?dǎo)率γ和介電常數(shù)都比變壓器油大,從電磁場(chǎng)原理知,由于“小橋”的存在,會(huì)畸變油中的電場(chǎng)。因?yàn)槔w維的介電常數(shù)大,使纖維端部處油中的電場(chǎng)加強(qiáng),于是放電首先從這部分油中的電場(chǎng)開(kāi)始發(fā)生和發(fā)展,油在高場(chǎng)強(qiáng)下游離而分解出氣體,使氣泡增大,游離又增強(qiáng)。而后逐漸發(fā)展,使整個(gè)油間隙在氣體通道中發(fā)生火花放電,所以,火花放電就可能在較低的電壓下發(fā)生。
如果極間距不大,雜質(zhì)又足夠多,則“小橋”可能連通道兩個(gè)電極,如圖所示,這時(shí),由于“小橋”的電導(dǎo)較大,沿“小橋”流過(guò)很大電流(電流大小視電源容量而定),使“小橋”強(qiáng)烈發(fā)熱?!靶颉敝械乃趾透浇挠头序v汽化,造成一個(gè)氣體的通道—“氣泡橋”而發(fā)生火花放電。如果纖維不受潮,則因“小橋”的電導(dǎo)很小,對(duì)于油的火花放電電壓的影響也比較小。上述是雜質(zhì)引起變壓器油發(fā)生火花放電的基本過(guò)程。顯然,它與“小橋”的加熱過(guò)程相聯(lián)系。
應(yīng)當(dāng)指出,上述過(guò)程的分析只適用于穩(wěn)態(tài)電壓(直流和工頻)和比較均勻的電場(chǎng)。當(dāng)沖擊電壓作用或電場(chǎng)極不均勻時(shí),雜質(zhì)不易形成“小橋”,它的作用只限于畸變電場(chǎng),故其火花放電過(guò)程,主要決定于外加電壓的大小。