放電時(shí)間和沖擊電壓下的氣隙擊穿

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1、第七節(jié)放電時(shí)間和沖擊電壓下的氣隙擊穿放電時(shí)間沖擊電壓波形的標(biāo)準(zhǔn)化沖擊電壓下氣隙的擊穿特性一、放電時(shí)間足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度或足夠高的電壓在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有效電子需要有一定的時(shí)間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿完成氣隙擊穿的三個(gè)必備條件：完成擊穿所需放電時(shí)間是很短的（微秒級(jí)）：直流電壓、工頻交流等持續(xù)作用的電壓，滿足上述第三個(gè)條件不成問(wèn)題；當(dāng)所加電壓變化速度很快、作用時(shí)間很短的沖擊電壓，因有效作用時(shí)間短，以微秒計(jì)，此時(shí)放電時(shí)間就變成一個(gè)重要因素。t1－氣隙在持續(xù)電壓下的擊穿電壓為Us，為所加電壓

2、從0上升到Us的時(shí)間；ts－從t1開始到氣隙中出現(xiàn)第一個(gè)有效電子所需的時(shí)間稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)延ts；圖1-14放電時(shí)間的組成tf－出現(xiàn)有效電子后，引起碰撞電離，形成電子崩，發(fā)展到流注和主放電，最后完成氣隙的擊穿。這個(gè)過(guò)程需要的時(shí)間稱為放電形成時(shí)延tf。圖1-14放電時(shí)間的組成放電時(shí)間的組成：總放電時(shí)間tb=t1+ts+tf后面兩個(gè)分量之和稱為放電時(shí)延tlag=ts+tf圖1-14放電時(shí)間的組成放電時(shí)間tb和tlag放電時(shí)延的長(zhǎng)短都與所加電壓的幅值U有關(guān)，總的趨勢(shì)是U越高，放電過(guò)程發(fā)展的越快，tb和tlag越短。tb和tf

3、都具有統(tǒng)計(jì)性二沖擊電壓波形的標(biāo)準(zhǔn)化（一）標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓如下圖所示：T1－視在波前時(shí)間；T2－視在半峰值時(shí)間；Um－沖擊電壓峰值IEC和國(guó)標(biāo)的規(guī)定為：T1＝1.2μs±30％T2＝50μs±20％一般寫為1.2/50μs，有國(guó)家為1.5/40μs（二）標(biāo)準(zhǔn)雷電截波用來(lái)模擬雷電過(guò)電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃絡(luò)后所出現(xiàn)的截尾沖擊波，如圖所示。圖1-16雷電截波T1－波前時(shí)間；Tc－截?cái)鄷r(shí)間IEC和國(guó)標(biāo)規(guī)定為：T1＝1.2μs±30％Tc=2～5μs（三）標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波圖1-17操作沖擊試驗(yàn)電壓波形

4、（a）非周期性雙指數(shù)沖擊波；（b）衰減振蕩波Tcr－波前時(shí)間；T2－半峰值時(shí)間；Um－沖擊電壓峰值IEC和國(guó)標(biāo)規(guī)定為：Tcr＝250μs±20％T2＝2500μs±60％三、沖擊電壓下氣隙的擊穿特性（一）50％沖擊擊穿電壓（U50%）在工程實(shí)際中廣泛采用擊穿百分比為50％時(shí)的電壓（U50%）來(lái)表征氣隙的沖擊擊穿特性。實(shí)際中，施加10次電壓中有4-6次擊穿了，這一電壓即可認(rèn)為是50％沖擊擊穿電壓。U50%與Ur靜態(tài)擊穿電壓的比值稱為沖擊系數(shù)β，均勻和稍不均勻電場(chǎng)下，β≈1;極不均勻電場(chǎng)中,β>1，沖擊擊穿電壓的分散

5、性也較大，其標(biāo)準(zhǔn)偏差可取3％。（二）伏秒特性沖擊擊穿特性最好用電壓和時(shí)間兩個(gè)參量來(lái)表示，這種在“電壓－時(shí)間”坐標(biāo)平面上形成的曲線，通常稱為伏秒特性曲線，它表示該氣隙的沖擊擊穿電壓與放電時(shí)間的關(guān)系。圖1-18伏秒特性曲線的繪制方法示意圖實(shí)際的伏秒特性曲線如圖1-19所示，是一個(gè)以上、下包線為界的帶狀區(qū)域。通常取50％伏秒特性或平均伏秒特性曲線來(lái)表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿特性。圖1-19伏秒特性帶與50％伏秒特性1－上包線；2－50％伏秒特性；3－下包線隨著時(shí)間的延伸，一切氣隙的伏秒特性都趨于平坦，但特性曲線變平的時(shí)間卻

6、與氣隙的電場(chǎng)形式有較大關(guān)系：如圖所示：均勻或稍不均勻電場(chǎng)的放電時(shí)延（間）短，因而其伏秒特性很快就變平了（例如1μs處）；圖1-20均勻電場(chǎng)和不均勻電場(chǎng)氣隙的伏秒特性比較1－均勻電場(chǎng)；2－不均勻電場(chǎng)而極不均勻電場(chǎng)的放電時(shí)延（間）較長(zhǎng)，因而其伏秒特性到達(dá)變平點(diǎn)的時(shí)間也就較長(zhǎng)。圖1-20均勻電場(chǎng)和不均勻電場(chǎng)氣隙的伏秒特性比較1－均勻電場(chǎng)；2－不均勻電場(chǎng)小結(jié)（本節(jié)完）放電時(shí)間的組成為：tb=t1+ts+tf沖擊電壓波形的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波標(biāo)準(zhǔn)雷電截波標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波沖擊電壓下氣隙的擊穿特性采用擊穿百分比為50％時(shí)

7、的電壓來(lái)表征氣隙的沖擊擊穿特性；伏秒特性表征氣隙的沖擊擊穿電壓與放電時(shí)間的關(guān)系。