第3章_氣體間隙擊穿強度

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1、3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；（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。稍不均勻電場中的擊穿（1）球間隙（eg：高壓實驗室中的測量球隙）

2、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；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。（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，因此上述電氣設備均不設計在這一r/R范圍內。（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（上述電氣設備在絕緣設計時

3、盡量將r/R選取0.25~0.4的范圍內）。（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。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很明顯，而且其擊穿的極性效應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/

4、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波前時間半峰值時間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

5、電壓Uss之比。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）有關的特性。用實驗確定間隙伏－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%沖擊擊穿電壓電氣設備絕緣的伏－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3.3操作沖擊電壓下的擊穿操作沖擊電壓下?lián)舸┑腢形

6、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間有關。（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－棒導線－板工頻擊穿場強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

7、沖擊擊穿電壓遠比操作沖擊擊穿電壓要高；（2）間隙長度超過5m時呈現(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)國家標準，利用校正因數(shù)可將測得的放電電壓值換算到標準大氣條件（t0＝20℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的電壓值，或將標準參考大氣條件下規(guī)定的試驗電壓值換算為試驗條件下的電壓值。1.空氣密度校正系數(shù)2.濕度校正因素3.指數(shù)m和W3.6提高氣隙擊穿電壓的措施改善電場分布的措施（1）改變電

8、極形狀例如采用屏蔽罩、擴徑導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。長空氣間隙的交流擊穿電壓棒－板棒－棒導線－桿塔支柱導線－導線（2）利用空間電荷對原電場的畸變作用例如利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷來改善極不均勻場間隙中電場分布，從而提高間隙的擊穿電壓。但應該指出，上述細線效應只存在于一定的間隙距離范圍之內，間隙距離超過一定值，細線也將產(chǎn)生刷狀放電，從而破壞比較均勻的電暈層，使擊穿電壓與尖－板或尖－尖間隙的相近了。