第2章_氣體間隙的擊穿強(qiáng)度課件

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1、高電壓工程基礎(chǔ)第2章氣體間隙的擊穿強(qiáng)度2.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿2.2雷電沖擊電壓下的擊穿2.3操作沖擊電壓下的擊穿2.4大氣密度和濕度對擊穿的影響2.5SF6氣體間隙中的擊穿2.6提高氣體間隙擊穿電壓的措施高電壓工程基礎(chǔ)2.1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當(dāng)在1～10cm范圍內(nèi)時(shí)，擊穿強(qiáng)度（用電壓峰值表示）約等于30kV/cm。均勻電場中的擊穿電極布置對稱，無擊穿的極性效應(yīng)；間隙中各處電場強(qiáng)度相等，擊穿所需時(shí)間極短；直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值以及50％沖擊擊穿電壓相同；擊穿電壓的分散性很小。均勻電場的擊穿特性：稍不均勻電場的擊穿特點(diǎn)：擊穿前

2、無電暈；無明顯的極性效應(yīng)；直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值及50％沖擊擊穿電壓幾乎一致。稍不均勻電場中的擊穿下面給出幾種典型的電極結(jié)構(gòu):圖幾種典型電極結(jié)構(gòu)示意圖1、同心球2、球－平板3、球－球4、同軸圓柱5、圓柱－平板6、圓柱－圓柱7、曲面－平面8、曲面－曲面高電壓工程基礎(chǔ)稍不均勻電場中的擊穿（1）球間隙（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

3、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)）。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。極不均勻電場中的擊穿極不均勻場的擊穿特性：電場不均勻程度對擊穿電壓的影響減弱；極間距離對擊穿電壓的影響增大；在直流電壓中，直流擊穿電

4、壓的極性效應(yīng)非常明顯；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）2.2雷電沖擊電壓下的擊穿大氣中雷電產(chǎn)生的過電壓對高壓電氣設(shè)備絕緣會產(chǎn)生重大威脅。因此在電力系統(tǒng)中，一方面應(yīng)采取措施限制大氣過電壓，另一方面應(yīng)保證高壓電氣設(shè)備能耐受一定水平的雷電過電壓。雷電過電壓是一種持續(xù)時(shí)間極短的脈沖電壓，在這種電壓作用下絕緣的擊穿具有與穩(wěn)態(tài)電壓下?lián)舸┎煌奶攸c(diǎn)。2.2雷電沖擊電壓下的擊穿1、雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形按雷電發(fā)展的方向可分

5、為：雷電能對地面設(shè)備造成危害的主要是云地閃。下行雷在雷云中產(chǎn)生并向大地發(fā)展；上行雷由接地物體頂部激發(fā)，并向雷云方向發(fā)展。2.2雷電沖擊電壓下的擊穿下行負(fù)極性雷通?？煞譃?個(gè)主要階段：先導(dǎo)過程主放電過程余光放電過程先導(dǎo)過程：延續(xù)約幾毫秒，以遠(yuǎn)級發(fā)展、高電導(dǎo)、高溫的、具有極高電位的先導(dǎo)通道將雷云到大地之間的氣隙擊穿。沿先導(dǎo)通道分布著電荷，其數(shù)量達(dá)幾庫侖。2.2雷電沖擊電壓下的擊穿2.2雷電沖擊電壓下的擊穿主放電過程：當(dāng)下行先導(dǎo)和大地短接時(shí)，發(fā)生先導(dǎo)通道放電的過渡過程。在主放電過程中，通道產(chǎn)生突發(fā)的亮光，發(fā)出巨大的聲響，沿著雷電通道流過幅值很大、延續(xù)時(shí)間為近百微秒的沖擊電流。2.

6、2雷電沖擊電壓下的擊穿余光放電：主放電完成后，云中的剩余電荷沿著雷電通道繼續(xù)流向大地，這時(shí)在展開照片上看到的是一片模糊發(fā)光的部分，相應(yīng)的電流是逐漸衰減的，約為A，延續(xù)時(shí)間約為幾毫秒。上述3個(gè)階段組成下行負(fù)雷的第一個(gè)分量。余光放電：主放電完成后，云中的剩余電荷沿著雷電通道繼續(xù)流向大地，這時(shí)在展開照片上看到的是一片模糊發(fā)光的部分，相應(yīng)的電流是逐漸衰減的，約為A，延續(xù)時(shí)間約為幾毫秒。通常，雷電放電并未結(jié)束，隨后還有幾個(gè)(甚至十幾個(gè))后續(xù)分量。每個(gè)后續(xù)分量也是由重新使雷電通道充電的先導(dǎo)階段、使通道放電的主放電階段和余光放電階段組成。各分量中的最大電流和電流增長最大陡度是造成被擊物體

7、上的過電壓、電動力、電磁脈沖和爆破力的主要因素。而在余光階段中流過較長時(shí)間的電流則是造成雷電熱效應(yīng)的重要因素。高電壓工程基礎(chǔ)2.2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±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)間波形特征：迅速上升，平緩下降放電時(shí)延完成氣隙擊穿的三個(gè)必備條件：最低靜態(tài)擊穿電壓；在氣