第3章_氣體間隙的擊穿強度課件

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1、《高電壓工程基礎(chǔ)》施圍邱毓昌張喬根編著劉青（西安科技大學(xué)）制作高電壓工程基礎(chǔ)第3章氣體間隙的擊穿強度3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿3.2雷電沖擊電壓下的擊穿3.3操作沖擊電壓下的擊穿3.4大氣密度和濕度對擊穿的影響3.5SF6氣體間隙中的擊穿3.6提高氣體間隙擊穿電壓的措施高電壓工程基礎(chǔ)3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿均勻電場中的擊穿eg：高壓靜電電壓表的電極布置特點：（1）均勻電場中電極布置對稱，擊穿無極性效應(yīng)；（2）均勻場間隙中各處電場強度相等，擊穿所需時間極短，其直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值、50%沖擊擊穿電壓相同；（3）擊穿電壓的分散性很小。高電壓工程基礎(chǔ)稍不均勻電場中的擊穿（1）球

2、間隙（eg：高壓實驗室中的測量球隙其中D-球直徑；d-間隙距離）dD/4時，電場不均勻程度增大，擊穿場強下降，出現(xiàn)極性效應(yīng)；球隙測壓器的工作范圍d≤D/2；否則因放電分散性增大，不能保證測量的精度。高電壓工程基礎(chǔ)（2）同軸圓柱電極（eg：高壓標準電容器、單芯電纜、GIS分相母線）（1）r/R<0.1時，極不均勻電場，擊穿前先出現(xiàn)電暈，且Uc的值很低，因此上述電氣設(shè)備均不設(shè)計在這一r/R范圍內(nèi)。（2）r/R>0.1時，稍不均勻電場，擊穿前不出現(xiàn)電暈，且由圖可見，當r/R≈0.33時擊穿電壓出現(xiàn)極大值如圖中A點（因此，上

3、述電氣設(shè)備在絕緣設(shè)計時盡量將r/R選取0.25~0.4的范圍內(nèi)）。A高電壓工程基礎(chǔ)（3）其他形狀的電極布置球狀電極的電場不均勻系數(shù)大于相同半徑的圓柱電極；間隙距離增大時，電場不均勻系數(shù)也增大。高電壓工程基礎(chǔ)極不均勻電場中的擊穿不對稱布置的極不均勻場間隙的極性效應(yīng)很明顯，而且其擊穿的極性效應(yīng)與稍不均勻場間隙相反。尖－板和尖－尖空氣間隙的直流擊穿電壓棒－棒和棒－板空氣間隙的工頻擊穿電壓（有效值）高電壓工程基礎(chǔ)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿沖擊電壓的標準波形標準雷電波的波形：T1=1.2μs±30％，T2=50μs±20％對于不同極性：+1.2/50μs或-1.2/50μs操作沖擊波的

4、波形：T1=250μs±20％，T2=2500μs±60％對于不同極性：+250/2500μs或-250/2500μs波前時間半峰值時間高電壓工程基礎(chǔ)放電時延臨界擊穿電壓統(tǒng)計時延：從外施電壓達Uo時起，到出現(xiàn)一個能引起擊穿的初始電子崩所需的第一個有效電子所需時間放電形成時延：從出現(xiàn)第一個有效自由電子時起，到放電過程完成所需時間，即電子崩的形成和發(fā)展到流注等所需的時間短間隙（特別是較均勻電場）：全部放電時延，基本上為統(tǒng)計時延長間隙：全部放電時延，基本上為放電形成時延有效自由電子：氣隙中出現(xiàn)的第一個自由電子并不能成為有效電子，原因：1、可能被中性質(zhì)點俘獲，形成負離子，失去電離活性

5、；2、可能擴散到間隙意外，不能參加電離；3、即使已經(jīng)引起電離，但是電離過程可能中途衰亡臨界擊穿電壓：（靜態(tài)擊穿電壓）：長時間作用在電極上能夠使間隙擊穿的最小電壓所以，欲使間隙擊穿，外加電壓不能小于該靜態(tài)擊穿電壓，但是對沖擊電壓來說，這只是必要條件，而不是充分條件高電壓工程基礎(chǔ)50％擊穿電壓及沖擊系數(shù)50％擊穿電壓多次施加電壓時有半數(shù)會導(dǎo)致?lián)舸┑碾妷褐礥b50。2.沖擊系數(shù)同一間隙的50％沖擊擊穿電壓與穩(wěn)態(tài)擊穿電壓Uss之比。高電壓工程基礎(chǔ)伏－秒特性伏－秒特性：在同一沖擊電壓波形下，擊穿電壓值與放電時延（或電壓作用時間）有關(guān)的特性。用實驗確定間隙伏－秒特性的方法：保持沖擊電壓的

6、波形不變，逐漸升高電壓使間隙發(fā)生擊穿，并根據(jù)示波圖記錄擊穿電壓U與擊穿時間t。擊穿發(fā)生在波前或峰值，取擊穿時的電壓值和該時刻擊穿發(fā)生在波尾，取峰值電壓和該時刻未擊穿100%伏秒特性0%伏秒特性50%伏秒特性50%沖擊擊穿電壓只是50%伏秒特性曲線上的一個點高電壓工程基礎(chǔ)電氣設(shè)備絕緣的伏－秒特性和避雷器的伏－秒特性（a）正確配合（b）不正確配合絕緣的伏－秒特性避雷器的伏－秒特性如果一個電壓同時作用在兩個并聯(lián)的氣隙1和2上，其中某一個氣隙先擊穿，則電壓被短接截斷，另一個氣隙就不會再被擊穿了高電壓工程基礎(chǔ)3.3操作沖擊電壓下的擊穿操作沖擊電壓下?lián)舸┑腢形曲線（1）長空氣間隙的操作沖

7、擊擊穿通常發(fā)生在波前部分，因而其擊穿電壓僅與波前時間有關(guān)。（2）當波前時間tf為100～300μs時，擊穿場強出現(xiàn)極小值。出現(xiàn)極小值的波前時間隨間隙距離的增加而增大。Eb隨tf的減小而增大是放電時延在起作用，與雷電沖擊電壓相似電壓作用時間增加后空間電荷遷移范圍擴大，改善了間隙中電場分布，擊穿電壓提高棒－棒導(dǎo)線－板工頻擊穿場強高電壓工程基礎(chǔ)操作沖擊電壓的推薦波形a.T1/T2=250(±20％)/2500(±60％)μsb.振蕩操作波長空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿強度特點：（1）長間隙的雷電沖擊擊穿電壓