Điện áp khởi phát vầng quang: Tại sao hình dạng điện cực quyết định khi nào không khí bắt đầu dẫn điện

1. Trong 60 giây

  • Phòng thí nghiệm sét không thể tái tạo một đám mây dông. Nó tái tạo sự kiện cơ bản — phóng điện qua một khe hở không khí đã biết — và đo bằng một dụng cụ chuẩn: khe hở cầu tiêu chuẩn (IEC 60052).
  • Dụng cụ đó chỉ có một nhiệm vụ: cho biết ở điện áp nào không khí bị đánh thủng (BD). Đây là dụng cụ đo lường , được xây dựng để hiệu chuẩn các hệ thống đo cao áp, và các bảng của nó không chứa gì khác.
  • Năm 2016, hai nhà nghiên cứu Ấn Độ (Madhu & Kanchanapalli) đã chạy quả cầu 250 mm và điểm nhọn trên cùng bàn thử nghiệm, cùng khe hở, cùng ngày, và ghi nhận bốn đại lượng thay vì một — bao gồm điện áp mà không khí bắt đầu dẫn điện: điện áp khởi phát vầng quang (CIV). đã đo
  • Dữ liệu của họ cung cấp các số liệu trang này dựa vào: ở 80 mm, điểm nối đất bắt đầu ion hóa ở 24 kV và tạo hồ quang ở 51,8 kV; quả cầu 250 mm nối đất bắt đầu ở 45 kV và tạo hồ quang ở 120 kV. Cùng bàn, cùng ngày, cùng không khí. đã đo

2. Từ vựng của phóng điện

Khi điện áp giữa hai điện cực tăng, không khí không hỏng trong một khoảnh khắc. Nó đi qua các giai đoạn, và mỗi giai đoạn có tên.

Điện trường. Lực mà một điện tích cảm nhận, tính bằng volt trên mét. Không khí bắt đầu ion hóa khi điện trường cục bộ đạt khoảng 3 MV/m (≈ 30 kV/cm) trên bề mặt.

Mật độ điện tích. Điện tích trên một đơn vị diện tích của vật dẫn. Trên vật dẫn nhẵn nó đều; trên cạnh hoặc điểm nhọn nó tập trung. Đây là lý do hai điện cực cùng kích thước nhưng khác hình dạng không hành xử giống nhau.

Vầng quang / điện áp khởi phát vầng quang (CIV). Bước đo được đầu tiên: sự ion hóa cục bộ của không khí quanh điện cực, nghe được dưới dạng tiếng rít, đôi khi nhìn thấy dưới dạng ánh sáng xanh mờ, tạo ra ozone và dòng điện cỡ microampe. Điện áp xuất hiện nó là CIV.

Tia streamer. Các sợi ion hóa phóng ra từ vùng điện trường cao nhất, hướng về điện cực kia. Chúng là tiền thân trực tiếp của hồ quang, và luôn bắt đầu nơi điện trường cục bộ mạnh nhất.

Tia tiên đạo / tia phóng lên. Ở quy mô sét, tia streamer trở thành tia tiên đạo: một kênh ion hóa, nóng, lan truyền theo từng bước nhảy. Đám mây gửi tia tiên đạo hướng xuống ; các vật thể trên mặt đất phản ứng bằng cách phóng tia hướng lên Điểm kết nối là vật thể có tia phóng lên khởi phát trước — vì vậy khởi phát điện áp quan trọng không kém điện áp đánh thủng.

Đánh thủng / hồ quang (BD). Kết thúc quá trình: không khí trở nên dẫn điện hoàn toàn, hồ quang đóng khe hở, điện áp sụp đổ.

Vầng quang (CIV) ion hóa đo được đầu tiên Tia streamer các sợi ion hóa, luôn xuất phát từ vùng điện trường mạnh nhất Tia tiên đạo / tia phóng lên một kênh ion hóa, lan truyền theo từng bước nhảy Hồ quang (BD) khe hở được đóng lại, điện áp sụp đổ
Vầng quang (CIV) ion hóa đo được đầu tiên Tia streamer các sợi ion hóa, từ vùng điện trường mạnh nhất Tia tiên đạo / tia phóng lên một kênh ion hóa, lan truyền theo từng bước nhảy Hồ quang (BD) khe hở được đóng lại, điện áp sụp đổ
Trình tự từ trái sang phải: vầng quang (CIV) → tia streamer → tia tiên đạo/tia phóng lên → hồ quang (BD). Hai bước đầu và bước cuối là những gì trang này đo; tia tiên đạo là sự mở rộng quy mô sét của cùng quá trình.

3. Phương pháp khe hở cầu: dụng cụ chuẩn

Từ năm 1960 (IEC 60052, được IEEE 4 tiếp nhận), khe hở cầu là tiêu chuẩn đo cao áp: hai quả cầu kim loại đường kính D đã biết, khoảng cách d đã biết, và điện áp đánh thủng có độ lặp lại ±3 % đối với khoảng cách dưới 0,5·D — độ lặp lại cao đến mức được dùng để hiệu chuẩn các dụng cụ khác (volt kế, bộ chia, đầu dò).

“Air gaps constructed and used in accordance with this standard represent IEC standard measuring devices in accordance with IEC 60060-2 and are primarily intended for performance checks of high voltage measuring systems.” — IEC 60052:2002, §1 đã ghi nhận

Câu đó nói rõ dụng cụ dùng để làm gì, và các bảng của nó chứa gì. Chúng chứa một đại lượng: điện áp phóng điện đánh thủng. Không có khởi phát vầng quang, không có tắt vầng quang, không có cấu hình điểm — tiêu chuẩn yêu cầu thân điện cực không có cạnh sắc “in order to avoid corona discharge”: khe hở cầu được quy định không có vầng quang trong dải sử dụng. đã ghi nhận — IEC 60052:2002, §§4.2.1 và 7, bảng 2–3

Độ lặp lại đó chính là minh chứng thực nghiệm: điện áp mà không khí bị đánh thủng không chỉ phụ thuộc khoảng cách — nó phụ thuộc hình học điện cực. Nếu không phải vậy, khe hở cầu sẽ không thể là tiêu chuẩn. Chính vì hai quả cầu nhẵn đường kính đã biết, lắp đặt đúng, luôn đánh thủng ở cùng điện áp với cùng khoảng cách, chúng mới có thể dùng để đo.

D d r Quả cầu 250 mm nối đất điện tích phân bố trên toàn bộ bề mặt điện trường trong khe hở gần như đều — được quy định không có vầng quang Điểm nhọn cùng lượng điện tích, tập trung ở đầu mũi điện trường cao nhất ở nơi bề mặt cong nhất Các đường sức chỉ mang tính sơ đồ. D, d và r là những đại lượng dùng trong công thức — xem các bảng bên dưới.
Quả cầu 250 mm nối đất điện tích phân bố trên toàn bộ bề mặt điện trường trong khe hở gần như đều D d Điểm nhọn cùng lượng điện tích, tập trung ở đầu mũi điện trường cao nhất ở nơi bề mặt cong nhất
Trái: dụng cụ chuẩn. Quả cầu nhẵn phân tán điện tích trên toàn bề mặt, nên điện trường trong khe hở gần như đều — khe hở cầu được quy định không có vầng quang. Phải: cùng điện tích trên điểm nhọn tập trung ở đầu mũi, nơi điện trường cao nhất. Hệ quả đo được là §4: 24 kV so với 45 kV.

Công thức thực nghiệm của khe hở cầu (Ungureanu & Nemțoi, 2014, phương trình 4, lấy từ tài liệu cổ điển) cho điện áp đánh thủng giữa hai quả cầu giống nhau:

U = 27.2 · δ · r · [1 + 0.54/√(δ·r)] · (d/r) / { 0.25 · [d/r + 1 + √((d/r+1)² + 8)] } (kV, d và r tính bằng cm)

với d là khoảng cách, r bán kính quả cầu và δ mật độ không khí tương đối. Kiểm tra số: quả cầu 25 cm (r = 12,5 cm) — d = 1 cm → ~30,5 kV (bảng: 31,0–31,7); d = 5 cm → ~137,6 kV (bảng: 137–138). Công thức tái tạo bảng với sai lệch dưới ~4 % trong khoảng 1–16 cm (sai lệch thực tế −0,3 % đến −3,8 %). lý thuyết, đã kiểm tra với bảng

Hai giới hạn của công thức đáng nhớ, vì chúng giải thích bảng làm gì:

  • Khi bán kính r trở nên rất lớn, số hạng 0,54/√(δ·r) tiến về 0 và mẫu số về 1: điện áp tiến về U ≈ 27.2 · δ · d — giới hạn điện trường đều (~27 kV/cm đỉnh, độ bền điện môi cổ điển của không khí 30 kV/cm). Quả cầu càng lớn, điện trường trong khe hở càng đều, và điện áp đánh thủng càng gần giới hạn đó.
  • Khi bán kính r giảm, điện áp đánh thủng giảm: điện trường tập trung trên quả cầu nhỏ, và đánh thủng bắt đầu từ bề mặt của nó lâu trước khi đạt giới hạn điện trường đều.

3.1 Bảng chính thức — IEC 60052:2002, quả cầu 250 mm, một quả cầu nối đất

Giá trị U50 phóng điện đánh thủng, kV đỉnh — AC 50 Hz, xung sét đầy đủ và xung chuyển mạch âm, DC cả hai cực tính (điều kiện tiêu chuẩn 20 °C, 101,3 kPa) đã ghi nhận — IEC 60052:2002, Bảng 2:

Khoảng cách (mm)1020304050
Điện áp (kV)31.759.086.0112.0137.0

3.2 Các bảng cổ điển — hai quả cầu ở cao áp (khe hở đối xứng)

kV đỉnh, 20 °C, 760 torr (= 101,3 kPa), AC / DC / xung, độ chính xác ±3 % đối với khoảng cách dưới 0,5·D đã ghi nhận — bảng cổ điển, giống bảng BS/IEC gốc:

Khoảng cách (cm)58101216
Quả cầu 25 cm138207248286352
Quả cầu 50 cm138214263309394
Quả cầu 100 cm137—266——
Quả cầu 200 cm137—267——

Đọc — ảnh hưởng của đường kính: ở khoảng cách cố định, điện áp đánh thủng tăng theo đường kính quả cầu rồi bão hòa khi điện trường trở nên gần như đều. Ở khoảng cách 10 cm: 248 kV (quả cầu 25 cm) → 263 (50 cm) → 266 (100 cm) → 267 kV (200 cm). Ở 5 cm, bão hòa đã đạt ở 25 cm — 137–138 kV bất kể đường kính. Các đường kính chuẩn hóa chạy từ 2 đến 200 cm (2 / 5 / 6,25 / 10 / 12,5 / 15 / 25 / 50 / 75 / 100 / 150 / 200 cm) đã ghi nhận.

Số 207 kV in đậm — hai quả cầu 250 mm ở 8 cm, tức khe hở 80 mm dùng xuyên suốt trang này — là giá trị chuẩn mà máy tính được hiệu chuẩn theo (§6).

0 100 200 300 điện áp đánh thủng (kV đỉnh) 25 cm 50 cm 100 cm 200 cm đường kính quả cầu 248 263 266 267 138 138 137 137 khoảng cách 10 cm vẫn tăng ở 25 cm → bão hòa khoảng cách 5 cm đã phẳng ở 25 cm, đúng tại giới hạn điện trường đều giới hạn điện trường đều — 27 kV/cm × 10 cm = 270 kVở 5 cm giới hạn đó là 135 kV — đường cong phẳng nằm đúng trên đó
khoảng cách 10 cm vẫn tăng ở 25 cm → bão hòa khoảng cách 5 cm đã phẳng ở 25 cm 0 100 200 300 kV đỉnh 248 263 266 267 138 138 137 137 25 50 100 200 đường kính quả cầu (cm) nét đứt: giới hạn điện trường đều, 27 kV/cm × khoảng cách 270 kV ở 10 cm — 135 kV ở 5 cm
Sự bão hòa, bằng các số liệu từ bảng trên. Ở khoảng cách 5 cm, đường cong đã phẳng ở 25 cm, nằm trên giới hạn điện trường đều. Ở 10 cm, nó vẫn tăng ở 25 cm, rồi phẳng ra khi điện trường giữa các điện cực trở nên gần như đều.

4. Madhu & Kanchanapalli, 2016 — từ một số thành bốn: vầng quang được đo

Madhu, V., & Kanchanapalli, B. — “Measurement of Air Breakdown Voltage Using Standard Sphere Gap Method”, Journal of Electrical Engineering — đã đo — Đọc toàn bộ nghiên cứu (PDF, 6 trang)

Cùng phần cứng — quả cầu 250 mm, một điện cực nối đất — với một khác biệt: họ nâng điện áp chậm và quan sát. Ở mỗi khoảng cách từ 5 đến 80 mm họ ghi nhận bốn sự kiện liên tiếp: điện áp khởi phát vầng quang (tiếng rít), vầng quang nhìn thấy, điện áp tắt vầng quang, và điện áp đánh thủng. Điều kiện: AC 50 Hz, 31,1 °C, 760 mmHg (= 101,3 kPa), độ ẩm tuyệt đối được ghi; giá trị đo được hiệu chỉnh về điều kiện tiêu chuẩn (20 °C, 101,3 kPa) bằng hệ số mật độ không khí Kd và hệ số độ ẩm Kh = K^w — đúng quy trình hiệu chỉnh mà IEC 60052 quy định.

Họ sau đó chạy thêm ba hình dạng điện cực khác ở cùng khoảng cách, trên cùng bàn, cùng ngày: cầu–nhọn (cầu cao áp, nhọn nối đất), nhọn–cầu (nhọn cao áp, cầu nối đất) và thanh tiết diện vuông–cầu.

Khởi phát và hồ quang, cạnh nhau, trên cùng bàn (kV) đã đo — giá trị hồ quang đã hiệu chỉnh về điều kiện tiêu chuẩn, giá trị khởi phát theo đo thực tế:

Khoảng cách (mm)510203040506080
Cầu–cầu — khởi phát (CIV)——192329363745
Cầu–cầu — hồ quang (BD)8.217.737.756.575.390.6102.4120.0
Cầu–nhọn — khởi phát——101316192124
Cầu–nhọn — hồ quang4.77.117.725.930.634.137.751.8
Nhọn–cầu — khởi phát——91112131322
Nhọn–cầu — hồ quang3.57.116.524.730.643.557.780.0
Thanh (vuông)–cầu — khởi phát——12—17—1824
Thanh (vuông)–cầu — hồ quang4.78.215.3—29.4—41.253.0
Điểm nhọn nối đất cầu–nhọn, quả cầu 250 mm ở cao áp tắt 20 khởi phát 24 vầng quang nhìn thấy 31 hồ quang 51,8 Quả cầu 250 mm nối đất cầu–cầu, một quả cầu nối đất tắt 28 khởi phát 45 không thấy vầng quang, ở bất kỳ khoảng cách nào hồ quang 120,0 0 20 40 60 80 100 120
Điểm nhọn nối đất cầu–nhọn, quả cầu 250 mm ở cao áp tắt 20 · khởi phát 24 · nhìn thấy 31 · hồ quang 51.8 Quả cầu 250 mm nối đất cầu–cầu, một quả cầu nối đất tắt 28 · khởi phát 45 · không bao giờ nhìn thấy · hồ quang 120 kV — theo đo trên bàn thử nghiệm, khe hở 80 mm 0 40 80 120
Bốn đại lượng bàn thử nghiệm ghi nhận, ở 80 mm — khe hở dùng xuyên suốt trang này. Quả cầu cần 45 kV trước khi có gì xảy ra; đến lúc đó điểm nhọn đã ion hóa suốt 21 kV và chỉ còn 6 kV nữa là đến hồ quang của nó. Khi hạ điện áp, phóng điện của điểm nhọn vẫn duy trì đến 20 kV — dưới điện áp đã khởi phát nó.

Ghi chú về thang tuyệt đối. Bàn thử nghiệm đọc 0,58 × bảng chuẩn (120,0 kV so với 207 kV ở 80 mm; 51,8 so với 89) — rất có thể là đọc RMS thay vì đỉnh. Hiệu chỉnh mà các tác giả áp dụng (Kd, Kh) chỉ sửa điều kiện thử nghiệm, không sửa lệch này. Tỉ lệ của họ đáng tin; volt tuyệt đối thì không — vì vậy máy tính mang tỉ lệ của họ sang thang chuẩn, và không bao giờ ngược lại. đã đo + giả thuyết về nguyên nhân

Hai đại lượng không có trong bất kỳ tiêu chuẩn nào. Bàn thử nghiệm ghi thêm hai, và không cái nào tồn tại trong IEC 60052 — cả hai đều đọc trên cùng cột đo với các số khởi phát ở trên. điện áp tắt vầng quang, đo khi hạ điện áp: ở 80 mm quả cầu 250 mm tắt ở 28 kV, xa dưới 45 kV lúc khởi phát. Quan hệ này giữ ở mọi khoảng cách và cả bốn cấu hình — điện áp tắt luôn thấp hơn điện áp khởi phát đã đo; một khi phóng điện đã bắt đầu, điện tích không gian nó đã để lại duy trì điện trường mà khe hở lạnh không có lý thuyết. Và vầng quang nhìn thấy: quanh điểm nhọn ánh sáng mờ xuất hiện vài kilovolt trên khởi phát (24 kV → 31 kV ở 80 mm), trong khi trên quả cầu 250 mm không bao giờ nhìn thấy, ở bất kỳ khoảng cách nào — được phát hiện, đo, và vô hình đã đo.

5. Đọc dữ liệu

5.1 So sánh ngang hàng

Cả hai chuỗi dùng cùng quả cầu 250 mm ở cao áp, cùng khoảng cách, cùng ngày, cùng hiệu chỉnh. Chỉ một thứ thay đổi là hình dạng của điện cực nối đất.

Vật nối đấtCIV ở 80 mmĐánh thủng ở 80 mm
Điểm nhọn24 kV51,8 kV
Quả cầu 250 mm45 kV120,0 kV
Tỉ lệ cầu / nhọn1.9 ×2.3 ×

Ở cùng khoảng cách, trong cùng không khí, chỉ riêng hình dạng của vật đã dịch chuyển điện áp bắt đầu dẫn điện khoảng 2 lần, và điện áp tạo hồ quang khoảng 2,3 lần. đã đo

5.2 Khởi phát và hồ quang: tỉ lệ không cố định

Khoảng cách (mm)203040506080
CIV/BD, cầu–cầu0.500.410.390.400.360.375
CIV/BD, cầu–nhọn0.570.500.520.560.560.46

Ở 5 và 10 mm không ghi nhận CIV nào, trong bất kỳ cấu hình nào trong bốn: khe hở đi thẳng đến đánh thủng. Khi điện trường gần như đều, phóng điện không có khởi đầu riêng — khởi phát và đánh thủng là cùng một sự kiện. Đây cũng là lý do dụng cụ chuẩn “không có vầng quang” (§3) có thể tồn tại, và tại sao nó không thể dùng làm thí nghiệm vầng quang. đã đo + lý thuyết

5.3 Những gì giữ nguyên, bất kể cấu hình

  1. Thứ bậc. Nhọn < sphere–point < sphere–sphere — and it survives swapping which electrode is at high voltage: the point–sphere series starts ionising at 22 kV at 80 mm against the sphere's 45 kV. The sharp electrode always starts first, the large sphere always last. đã đo + đã ghi nhận
  2. Bão hòa theo kích thước. Phóng to quả cầu nâng điện áp đánh thủng cho đến khi điện trường giữa các điện cực trở nên gần như đều, tiến gần ~27 kV/cm × khoảng cách — độ bền điện môi của không khí. Ở 5 cm, quả cầu 25 cm và 200 cm không phân biệt được (137–138 kV). đã ghi nhận — giới hạn điện trường đều của §3, đã đo.

6. Tự chạy các con số

Máy tính điện áp vầng quang & đánh thủng

Thang IEC chuẩn và chuyển đổi bàn Madhu — đường kính quả cầu tối đa 250 mm.

Cấu hình
Phương pháp & nhãn — Phương pháp khe hở cầu, IEC 60052
  • Arc/BD (IEC 60052) phương pháp ảnh điện (nghiệm Laplace chính xác) + điện trường bề mặt tới hạn E_crit = 31.65 kV/cm (hiệu chỉnh Peek theo bán kính), hiệu chuẩn chính xác trên IEC 250 mm @ 80 mm = 207 kV. IEC 60052 — Voltage measurement by means of standard air gaps — không có bảng cho cặp không đối xứng hoặc điểm nhọn.
  • Arc/BD (bàn Madhu) = 0.58 × Arc/BD (IEC 60052). Tái tạo các giá trị “đã hiệu chỉnh” của Madhu (120 kV cầu 250, 51.8 kV nhọn @ 80 mm).
  • CIV (đã hiệu chỉnh) = tỉ lệ CIV/BD × Arc/BD (bàn Madhu). CIV không tồn tại trong IEC 60052 (không có bảng): nó được Madhu đo. Tỉ lệ nhọn phụ thuộc khe hở (Bảng 3: 0.76 @ 15 mm → 0.46 @ 80 mm); tỉ lệ cầu phụ thuộc d/D (Bảng 2: 0.63 @ d/D 0.06 → 0.35–0.375 @ 0.26–0.32, quả cầu bằng nhau ổn định ở 0.375 khi d/D > 0.32, cặp không đối xứng tăng đến 0.46 streamer, 1.0 không có vầng quang).
  • Arc/BD của điểm nhọn không phải mô hình. Đó là đường cong cầu–nhọn đo được của Madhu chia cho 0.58, tức đặt lên thang chuẩn (cả bảy điểm bảng khớp đo với sai lệch dưới 0.2%). Nó do đó chỉ mô tả một cấu hình — điểm nhọn đối diện quả cầu 250 mm. Phương pháp ảnh điện, tái tạo bảng quả cầu với khoảng 2%, không hoạt động với điểm nhọn: ở bán kính đầu mũi thực tế (0.5 mm) nó trả về 4 kV nơi bàn đo 90 kV, và buộc khớp sẽ đòi hỏi quả cầu 52 mm thay vì kim. Đánh thủng ở điện cực sắc bị chi phối bởi lan truyền tia streamer, không phải tiêu chí điện trường bề mặt — vì vậy cột này giữ nguyên là phép đo.
  • Quy tắc kiểm tra hợp lý: E_max/V ≥ 1/s (E_max ≥ điện trường trung bình), nếu không phương pháp ảnh điện bị lỗi.
Ghi chú thang (Madhu vs IEC) — “Bàn Madhu đọc ~0.58× giá trị chuẩn IEC ở 80 mm (cầu–cầu 120/207 = 0.580; nhọn 51.8/89 = 0.580) — lệch vẫn còn sau hiệu chỉnh Kd/Kh của họ (“Madhu đã hiệu chỉnh” ≠ chuẩn; có lẽ RMS so với đỉnh).” Nói cách khác: Madhu đã hiệu chỉnh phép đo theo điều kiện thử nghiệm (Kd/Kh), nhưng thang tuyệt đối của ông vẫn ~0.58× dưới IEC. Hệ số gần 1/√3 (0.577) — điển hình của RMS so với đỉnh. Tỉ lệ của ông đáng tin, giá trị tuyệt đối thì không.

Khối tương tác nằm ở đây. Nó nhận cấu hình (nhọn / quả cầu bằng nhau / quả cầu không đối xứng), đường kính quả cầu tối đa 250 mm, và khoảng khe hở (10 - 80 mm) hoặc danh sách tường minh, rồi trả về một hàng cho mỗi khe hở với ba cột:

CIV (kV)

Là gì:điện áp khởi phát. Đại lượng đã đo — không tồn tại trong IEC 60052. Máy tính suy ra từ tỉ lệ khởi phát/hồ quang đo được năm 2016.

Arc/BD (kV) — bàn Madhu

Là gì:cùng hình học trên bàn 2016, đọc 0.58 × giá trị chuẩn. Tỉ lệ của bàn đáng tin; volt tuyệt đối thì không, vì vậy chỉ tỉ lệ được mang sang.

Arc/BD (kV) — IEC 60052

Là gì:thang của tiêu chuẩn: nghiệm tĩnh điện chính xác, hiệu chuẩn trên giá trị chuẩn cho hai quả cầu 250 mm ở 80 mm.

Phương pháp chính xác đằng sau cột cuối. Máy tính không dùng công thức thực nghiệm của §3, mà nghiệm tĩnh điện chính xác: điện trường bề mặt cực đại thu được bằng tổng các ảnh điện của hai quả cầu (phương pháp ảnh điện, nghiệm phương trình Laplace), và đánh thủng xảy ra khi điện trường đó đạt điện trường bề mặt tới hạn E_crit = 31.65 kV/cm (hiệu chỉnh Peek theo bán kính), hiệu chuẩn chính xác trên giá trị chuẩn cho hai quả cầu 250 mm ở 80 mm — 207 kV của §3.2. Công thức thực nghiệm dùng làm kiểm tra chéo độc lập. phương pháp máy tính

Cột điểm nhọn cần lời riêng. Nó không phải mô hình: đó là đường cong cầu–nhọn đo được năm 2016 của bàn thử nghiệm đặt lên thang chuẩn (cả bảy điểm bảng khớp đo với sai lệch dưới 0,2 %). Và điều đó bị buộc, không phải chọn: phương pháp trên, tái tạo bảng quả cầu khoảng 2 %, thất bại hoàn toàn với điểm nhọn. Ở bán kính đầu mũi thực tế 0,5 mm nó trả về vài kilovolt nơi bàn đo chín mươi; để khớp, “điểm nhọn” phải là quả cầu 52 mm. Đánh thủng ở điện cực sắc bị chi phối bởi lan truyền tia streamer, không phải tiêu chí điện trường bề mặt. Cùng dụng cụ định nghĩa volt cho ngành công nghiệp do đó không nói gì về điện cực sắc: những gì điểm nhọn làm phải được đo.

Câu trả lời tiêu đề của máy tính, để tham khảo:

Cấu hìnhKhởi phát (CIV) ở 80 mmHồ quang (BD) ở 80 mm
Nhọn vs quả cầu 250 mm24 kV52 kV
Hai quả cầu 250 mm45 kV120 kV
Thang chuẩn, hai quả cầu 250 mm—207 kV

7. Trạng thái bằng chứng — cái gì đã xác lập, ước lượng, hoặc của chúng tôi

Khe hở cầu là dụng cụ đo chuẩn, độ lặp lại ~3 % (độ tin cậy 95 %), dùng để kiểm tra hệ thống đo HV

Trạng tháiđã ghi nhận — IEC 60052:2002, §§1, Introduction

Các bảng của tiêu chuẩn chỉ chứa đánh thủng — không có CIV, không có vầng quang, không có cấu hình điểm; khe hở được quy định không có vầng quang

Trạng tháiđã ghi nhận — IEC 60052:2002, §§4.2.1, 7, bảng 2–3

Đánh thủng phụ thuộc hình học điện cực và tăng theo đường kính quả cầu, bão hòa về giới hạn điện trường đều

Trạng tháiđã ghi nhận + lý thuyết

Ở 80 mm, điểm nối đất: CIV 24 kV, BD 51,8 kV; quả cầu 250 mm nối đất: CIV 45 kV, BD 120,0 kV

Trạng tháiđã đo — Madhu & Kanchanapalli, 2016

Cầu : nhọn ≈ 1,9 × ở khởi phát, ≈ 2,3 × ở hồ quang, ở khoảng cách bằng nhau, cùng bàn

Trạng tháiđã đo

Dưới ~10 mm, không quan sát được khởi phát riêng: khởi phát và đánh thủng trùng nhau

Trạng tháiđã đo

Điện áp khởi phát là đại lượng quyết định điểm kết nối (tia phóng lên đầu tiên)

Trạng tháiđã ghi nhận

Thang tuyệt đối của Madhu (0,58 × chuẩn) là sai lệch do thiết bị đo, có lẽ RMS so với đỉnh

Trạng tháigiả thuyết

8. Tài liệu tham khảo

Chính

  1. Madhu, V., & Kanchanapalli, B. — “Measurement of Air Breakdown Voltage Using Standard Sphere Gap Method”, Journal of Electrical Engineering (jee.ro) — quả cầu 250 mm, bốn cấu hình, 5–80 mm, CIV / vầng quang nhìn thấy / tắt / BD. — Đọc toàn bộ nghiên cứu (PDF, 6 trang) (nguồn của mọi con số CIV trên trang này)

Tiêu chuẩn và bảng

  1. IEC 60052:2002 — Voltage measurement by means of standard air gaps (ấn bản 3; ấn bản 1 năm 1960).
  2. IEEE Std 4 — High-Voltage Testing Techniques.
  3. Bảng chuẩn khe hở cầu, hai quả cầu ở cao áp (20 °C, 760 torr = 101,3 kPa).

Phương pháp

  1. Ungureanu, C., & Nemțoi, L. M. — “Peak Voltage Measurements Using Standard Sphere Gap Method”, Advances in Electrical Engineering, Hindawi, 2014 — nguồn công thức thực nghiệm của §3. (Các phép đo quả cầu 150 mm của chính họ không dùng trên trang này.)

Tiếp tục đọc