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什么是雪崩击穿?单脉冲雪崩与重复雪崩有何不同?

工程师邓生 来源:未知 作者:刘芹 2023-11-24 14:15 次阅读

什么是雪崩击穿?单脉冲雪崩与重复雪崩有何不同?雪崩击穿失效机理是什么?

雪崩击穿是指在电力系统中,由于过电压等原因导致绝缘击穿,进而引发设备失效的一种故障现象。在电力系统中,绝缘是保证设备正常运行的关键因素之一。然而,当系统遭受到过电压冲击时,绝缘会受到破坏,造成电弧放电,最终导致设备损坏甚至引发火灾等严重后果。雪崩击穿是一种常见的绝缘破坏现象,其对电力系统的可靠性和安全性造成了严重的威胁。

在雪崩击穿中,存在两种不同的失效模式,即单脉冲雪崩和重复雪崩。

单脉冲雪崩(Single-Pulse Avalanches)是指由单次过电压事件引发的雪崩击穿。当电力系统遭受过电压冲击时,例如由雷电等原因引起,电压会迅速升高至较高水平,导致局部绝缘受到击穿,形成电弧放电通路。一旦电弧放电发生,电弧能量会迅速释放,并在放电区域产生高温和高压,瞬间破坏绝缘,导致设备失效。单脉冲雪崩通常是突发性的,由于电力系统负载和网络拓扑的复杂性,很难提前进行准确的预测和防范。

重复雪崩(Repetitive Avalanches)是指由于连续的过电压事件引发的雪崩击穿。在一些特殊的电力系统中,例如大型发电机、输电线路等,由于设备自身的电气特性和工作环境的特殊性,会导致系统周期性地发生过电压冲击。这些周期性的过电压事件可能是由于系统的共振、电磁干扰、设备故障等原因引起的。重复雪崩的特点是频繁且有规律地发生,给设备的绝缘系统造成了长期的应力和磨损,容易导致绝缘老化和击穿,最终引发设备失效。

雪崩击穿的失效机理主要包括以下几个方面:

1. 绝缘材料击穿:当电力系统遭受过电压冲击时,电压会迅速增加到很高的水平,超过了绝缘材料的击穿强度,使得绝缘材料不能耐受高压,发生击穿。绝缘材料的击穿可能是由于材料的固有缺陷、破损、污染等引起的。

2. 局部电场增强:局部绝缘区域存在缺陷或者不均匀性时,电场会在这些区域集中,电场强度也会相应增强。当电压升高到一定程度时,电场强度可能会超过绝缘材料的耐受能力,引发击穿。

3. 电容电流放电:在过电压冲击下,由于电容的存在,会发生电荷的累积和放电过程。当电容放电时,放电电流可能造成高温和高压,引发局部绝缘的击穿。特别是对于早期的电力系统或者老化的设备,电容放电会加剧绝缘老化和击穿的风险。

为了防止雪崩击穿的发生,电力系统需要采取一系列的预防措施。例如,使用合适的绝缘材料,定期进行绝缘检测和预防性维修,加装过压保护装置,维护设备的良好接地等。此外,对于重复雪崩的情况,还应该通过优化系统的工作参数、减少共振现象、提高电力设备的抗干扰能力等方式,尽可能减少过电压事件的发生。

综上所述,雪崩击穿是电力系统中的一种常见故障,其失效机理主要包括绝缘材料击穿、局部电场增强和电容电流放电等。了解其发生的原因和机理,对于预防和避免雪崩击穿故障具有重要意义。通过合理的预防措施和维护措施,可以降低电力系统遭受雪崩击穿的风险,提高系统的可靠性和安全性。

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