Развитие разряда в длинных воздушных промежутках при импульсных напряжениях

Развитие разряда в длинных воздушных промежутках при импульсных напряжениях. Наиболее общая картина развития разряда в многометровых промежутках возникает при коммутационных апериодических импульсах. К тому же в этих условиях получен богатый экспериментальный материал, поскольку в настоящее время актуальны исследования электрической прочности изоляционных промежутков в электропередачах сверх- и ультравысокого напряжений именно при коммутационных перенапряжениях.

Рассмотрим развитие разряда в промежутке положительный стержень — плоскость при коммутационном импульсе (рис. 4. 32). При достижении напряжением начального значения у стержня возникает вспышка короны. Образованный при этом объемный заряд приводит к уменьшению напряженности электрического поля вблизи стержня, вследствие чего развитие разряда прекращается. Напряжение на промежутке продолжает расти, и через некоторое время становятся возможными новые вспышки короны. В силу случайных причин в одном из направлений лавины получают

преимущественное развитие. Смыкаясь друг с другом, они образуют стример, имеющий непосредственный контакт с электродом. Через него проходит относительно большой ток, поэтому проводимость стримера в соответствии с законом Теплера возрастает. Новые вспышки короны возникают на его конце, что приводит к дальнейшему росту проводимости образовавшегося канала разряда, который постепенно переходит в новое качественное состояние—образуется лидерный канал. Развитие разряда вместо вспышечного становится непрерывным.

При достижении плоскости стримерами, развивающимися с конца лидера, начинается «сквозная» фаза разряда. Следует иметь в виду, что чти длинные стримеры имеют другие характеристики и механизм образования, чем первоначальный стример, образующийся у электрода и переходящий затем в лидерный капал. В ранних исследованиях такие образования назывались ветвями короны или коронными стримерами. Однако в настоящее время вследствие неразработанности терминологии их также называют просто стримерами, а достаточно обширную область, занимаемую ими, - стримерной зоной.

В сквозной фазе возрастает ток разряда, и вследствие возрастающего падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника начинает уменьшаться напряжение на промежутке. Разрядное напряжение промежутка (наибольшее напряжение на нем) соответствует началу сквозной фазы.

Сквозная фаза завершается перекрытием промежутка лидер-ным каналом и главным разрядом.

Интенсивность развития разряда — число вспышек, начало непрерывного развития и сквозной фазы, скорость и ток лидера -зависит от крутизны импульса напряжения. При грозовых импульсах практически сразу же возникает сквозная фаза развития разряда. Скорость развития стримеров — примерно Ϊ0⁸ см/с, что на 1, 5—2 порядка больше скорости лидера.

Рассмотрим более детально отдельные стадии разряда в длинных воздушных промежутках.

Вследствие статистического запаздывания напряжение возникновения первой вспышки короны зависит от крутизны фронта импульса и растет с его увеличением (рис. 4. 33). Объемный заряд, внедряемый в промежуток первой вспышкой, почти линейно увеличивается с ростом напряжения, соответствующего моменту появления вспышки (рис. 4. 34).

Распределение объемного заряда в промежутке и его характеристики изучались с помощью электрографического метода, разработанного А. В. Ивановым (МЭИ). Суть метода состоит в том, что в области вспышки в непосредственной близости от оси промежутка помещается тонкая пластина (или пленка) из диэлектрика, обладающего высокими поверхностным и объемным сопротивлениями. Во время вспышки на диэлектрической пластине оседают заряды, образованные

короной. Затем они проявляются электрографическим порошком (отдельно положительные и отрицательные заряды), что позволяет видеть картину их распределения. Для количественного определения зарядов используется электрометр с зондом, обладающим высокой разрешающей способностью. В отличие от фигур Лихтенберга, запечатлевающих суммарный эффект за все время развития короны, получаемые электрографическим методом электрограммы показывают распределение зарядов на момент погасания коронной вспышки.