第3章 氣體間隙擊穿強(qiáng)度

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1、高電壓工程基礎(chǔ)第3章氣體間隙的擊穿強(qiáng)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(diǎn)：（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(qiáng)度相等，擊穿所需時(shí)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）球間隙（

2、eg：高壓實(shí)驗(yàn)室中的測量球隙）dD/4時(shí)，電場不均勻程度增大，擊穿場強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)電容器、單芯電纜、GIS分相母線）（1）r/R<0.1時(shí)，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(jì)在這一r/R范圍內(nèi)。（2）r/R>0.1時(shí)，稍不均勻電場，擊穿前不出現(xiàn)電暈，且由圖可見，當(dāng)r/R≈0.33時(shí)擊穿電壓出現(xiàn)極大

3、值（上述電氣設(shè)備在絕緣設(shè)計(jì)時(shí)盡量將r/R選取0.25~0.4的范圍內(nèi)）。d:間距f:不均勻系數(shù)Em:最大場強(qiáng)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(shí)，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(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)雷電波的波形：T1=1.2μs

4、±30％，T2=50μs±20％對于不同極性：+1.2/50μs或-1.2/50μs操作沖擊波的波形：T1=250μs±20％，T2=2500μs±60％對于不同極性：+250/2500μs或-250/2500μs波前時(shí)間半峰值時(shí)間高電壓工程基礎(chǔ)放電時(shí)延臨界擊穿電壓統(tǒng)計(jì)時(shí)延：從外施電壓達(dá)Uo時(shí)起，到出現(xiàn)一個(gè)能引起擊穿的初始電子崩所需的第一個(gè)有效電子所需時(shí)間放電形成時(shí)延：從出現(xiàn)第一個(gè)有效自由電子時(shí)起，到放電過程完成所需時(shí)間，即電子崩的形成和發(fā)展到流注等所需的時(shí)間高電壓工程基礎(chǔ)50％擊穿電壓及沖擊系數(shù)50％擊穿電壓多次施加電

5、壓時(shí)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(shí)延（或電壓作用時(shí)間）有關(guān)的特性。用實(shí)驗(yàn)確定間隙伏－秒特性的方法：保持沖擊電壓的波形不變，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(shí)間t。擊穿發(fā)生在波前或峰值，取此刻值擊穿發(fā)生在波尾，取峰值未擊穿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

6、（b）不正確配合絕緣的伏－秒特性避雷器的伏－秒特性高電壓工程基礎(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(shí)間有關(guān)。（2）當(dāng)波前時(shí)間tf為100～300μs時(shí)，擊穿場強(qiáng)出現(xiàn)極小值。出現(xiàn)極小值的波前時(shí)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(shí)延在起作用，與雷電沖擊電壓相似電壓作用時(shí)間增加后空間電荷遷移范圍擴(kuò)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(qiáng)高電壓工程基礎(chǔ)操作沖擊電壓的推薦波形a.T1/T2=250

7、(±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(qiáng)度特點(diǎn)：（1）長間隙的雷電沖擊擊穿電壓遠(yuǎn)比操作沖擊擊穿電壓要高；（2）間隙長度超過5m時(shí)呈現(xiàn)飽和趨勢。（3）間隙距離越大，“2”與“3”的擊穿電壓的差別越大。雷電沖擊操作沖擊最小擊穿電壓高電壓工程基礎(chǔ)3.4大氣密度和濕度對擊穿的影響大氣校正因數(shù)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，利用校正因數(shù)可將測得的放電電壓值換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（t0＝20℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的電壓值，或?qū)?biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下規(guī)定的試驗(yàn)電壓值換算為試驗(yàn)條件下的電壓值

8、。1.空氣密度校正系數(shù)2.濕度校正因素高電壓工程基礎(chǔ)3.指數(shù)m和W高電壓工程基礎(chǔ)3.6提高氣隙擊穿電壓的措施改善電場分布的措施（1）改變電極形狀例如采用屏蔽罩、擴(kuò)徑導(dǎo)線等增大電極曲率半徑，或改善電極邊緣形狀以消除邊緣效應(yīng)。長空氣間隙的交流擊穿電壓棒－板棒－棒導(dǎo)線－桿塔支柱導(dǎo)線－導(dǎo)線高電壓工程基礎(chǔ)（2）利用空間電荷對原