高電壓-氣體間隙的擊穿強(qiáng)度說課講解.ppt

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1、高電壓-氣體間隙的擊穿強(qiáng)度一、穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿二、雷電沖擊電壓下的擊穿三、操作沖擊電壓下的擊穿四、大氣密度和濕度對擊穿的影響五、提高氣體間隙擊穿電壓的措施高電壓工程基礎(chǔ)第三章氣體間隙的擊穿強(qiáng)度高電壓工程基礎(chǔ)穩(wěn)態(tài)電壓（持續(xù)電壓）指直流電壓或工頻交流電壓。3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿特點(diǎn)：電壓變化的速度和間隙中放電發(fā)展的速度相比極小，故放電發(fā)展所需的時(shí)間可以忽略不計(jì)，只要作用于間隙的電壓達(dá)到擊穿電壓，間隙就會(huì)發(fā)生擊穿。高電壓工程基礎(chǔ)直流電壓：交流電壓：直流中所含的脈動(dòng)分量的脈動(dòng)系數(shù)不大于3%。（脈動(dòng)系數(shù)是指脈動(dòng)幅值與直流電壓的平均值之比）直流電壓的大小指直流電壓的平均值。波形接近于正

2、弦波，正、負(fù)兩半波相同，峰值與有效值之比為，偏差不超過高電壓工程基礎(chǔ)1、均勻電場中的擊穿因電極布置對稱，所以擊穿電壓無極性效應(yīng)。因擊穿前間隙各處場強(qiáng)相等，擊穿前無電暈發(fā)生，起始放電電壓等于擊穿電壓。不論何種電壓（直流、交流、正負(fù)50%沖擊電壓）作用，其擊穿電壓（峰值）都相同，且分散性很小。高電壓工程基礎(chǔ)1、均勻電場中的擊穿均勻電場中空氣間隙的擊穿電壓（峰值）可根據(jù)下面經(jīng)驗(yàn)公式求得：式中d—間隙距離，cm；δ—空氣相對密度。均勻電場中空氣的擊穿場強(qiáng)（峰值）為30kV/cm。高電壓工程基礎(chǔ)2、稍不均勻電場中的擊穿稍不均勻電場中各處的場強(qiáng)差異不大，間隙中任何一處若出現(xiàn)自持放電，必

3、將立即導(dǎo)致整個(gè)間隙的擊穿。所以對稍不均勻的電場，任何一處自持放電的條件，就是整個(gè)間隙擊穿的條件。電場不對稱時(shí)，擊穿電壓有極性效應(yīng)，但不顯著。擊穿前有電暈發(fā)生，但不穩(wěn)定，一出現(xiàn)電暈，立即導(dǎo)致整個(gè)間隙擊穿。間隙距離一般不是很大，放電發(fā)展所需時(shí)間短。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，且分散性不大。高電壓工程基礎(chǔ)2、稍不均勻電場中的擊穿稍不均勻電場的擊穿電壓與電場均勻度關(guān)系極大，沒有能夠概括各種電極結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)公式。通常是對一些典型的電極結(jié)構(gòu)做出一批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)際的電極結(jié)構(gòu)只能從典型電極中選取類似的進(jìn)行結(jié)構(gòu)估算。電場越均勻，同樣間隙距離下的擊穿電壓越高

4、，其極限就是均勻電場中的擊穿電壓。高電壓工程基礎(chǔ)（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。2、稍不均勻電場中的擊穿高電壓工程基礎(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

5、/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)）。2、稍不均勻電場中的擊穿高電壓工程基礎(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。2、稍不均勻電場中的擊穿高電壓工程基礎(chǔ)3、極不均勻電場中的擊穿由于存在局部強(qiáng)場區(qū)，故間隙擊穿前有穩(wěn)定的電暈放電，間隙的起始放電電壓小于擊穿電壓。對電極形狀不對稱的極不均勻電場，有明顯的極性效應(yīng)。因間隙距離長，放電發(fā)展所需時(shí)間長，故外加電壓的波形對擊穿電壓的影響大，擊穿電壓的分散性大。高電壓工程基礎(chǔ)電場不均勻程度對擊穿電壓的影響

6、減弱（由于電場已經(jīng)極不均勻），間隙距離對擊穿電壓的影響增大?？梢赃x擇電場極不均勻的極端情況，棒—板和棒—棒作為典型電極結(jié)構(gòu)，它們的擊穿電壓具有代表性。在工程遇到很多極不均勻電場時(shí)，可以根據(jù)這些典型電極的擊穿電壓數(shù)據(jù)做簡單的估算。極不均勻電場的擊穿電壓的特點(diǎn)：高電壓工程基礎(chǔ)（1）直流電壓作用的擊穿電壓棒—板、棒—棒間隙的直流擊穿電壓與間隙距離的關(guān)系曲線正棒—負(fù)板間隙的擊穿電壓最低，負(fù)棒—正板間隙的擊穿電壓最高，棒—棒間隙的擊穿電壓介于兩者之間。高電壓工程基礎(chǔ)（2）工頻交流電壓作用的擊穿電壓由于棒—板間隙的擊穿總是發(fā)生在棒級為正時(shí)的半個(gè)周期且電壓達(dá)幅值時(shí)，故其擊穿電壓（峰值）和

7、直流下正棒—負(fù)板時(shí)的擊穿電壓相近。在電氣設(shè)備上，應(yīng)盡量采用棒-棒類對稱型的電極結(jié)構(gòu)，而避免棒-板類不對稱的電極結(jié)構(gòu)。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)1、均勻電場的擊穿特點(diǎn)擊穿前無電暈、無極性效應(yīng)、各種電壓作用時(shí)其擊穿電壓（峰值）都相同。2、稍不均勻電場的擊穿特點(diǎn)擊穿前無穩(wěn)定電暈、極性效應(yīng)不明顯、各種電壓作用下的擊穿電壓幾乎一致。3、極不均勻電場的擊穿特點(diǎn)擊穿前有穩(wěn)定的電暈、有明顯的極性效應(yīng)、各種電壓波形對擊穿電壓影響很大。小結(jié)：高電壓工程基礎(chǔ)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿1、沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波