高電壓技術(shù) 第6講 氣隙的擊穿特性.ppt

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1、高電壓技術(shù)第3章氣隙的擊穿特性主要內(nèi)容氣隙的擊穿時(shí)間持續(xù)作用電壓下空氣的擊穿電壓雷電沖擊電壓下空氣的擊穿電壓及伏秒特性操作沖擊電壓下空氣的擊穿電壓提高氣體間隙擊穿電壓的措施影響空氣間隙放電電壓的因素主要：電場(chǎng)情況：均勻、稍不均勻、極不均勻電壓形式：直流電壓、交流電壓、雷電沖擊電壓、操作沖擊電壓大氣條件：氣壓、溫度、濕度一、氣隙的擊穿時(shí)間最低靜態(tài)擊穿電壓U0擊穿時(shí)間tb升壓時(shí)間t0、統(tǒng)計(jì)時(shí)延ts、放電發(fā)展時(shí)間tf、放電時(shí)延tl短間隙(1厘米以下)tf<

2、壓增加，放電發(fā)展時(shí)間也會(huì)減小持續(xù)作用電壓直流電壓、工頻電壓與電壓的變化速度相比，放電發(fā)展所需時(shí)間可以忽略不計(jì)。當(dāng)氣體狀態(tài)不變時(shí)，一定距離的間隙的擊穿電壓具有確定的數(shù)值，當(dāng)間隙上的電壓升高達(dá)到擊穿電壓時(shí)，間隙擊穿非持續(xù)作用電壓操作過電壓、雷電過電壓持續(xù)時(shí)間極短（以微秒計(jì)），放電發(fā)展速度不能忽略不計(jì)，間隙的擊穿特性具有新的特點(diǎn)二、持續(xù)作用電壓下空氣的擊穿電壓均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓1.直流、工頻擊穿電壓（峰值）都相同。擊穿電壓的分散性較小2.均勻電場(chǎng)中空氣的擊穿電壓(峰值)，相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式為式中S??間隙距離，（cm）

3、???空氣相對(duì)密度當(dāng)S不過于小時(shí)（S>1cm），均勻電場(chǎng)中空氣的電氣強(qiáng)度（峰值）大致等于30kV/cm二、持續(xù)作用電壓下空氣的擊穿電壓稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓1.不能形成穩(wěn)定的電暈放電2.電場(chǎng)不對(duì)稱時(shí)，極性效應(yīng)不很明顯3.直流、工頻下的擊穿電壓(幅值)都相同，擊穿電壓的分散性也不大4.擊穿電壓和電場(chǎng)均勻程度關(guān)系極大，電場(chǎng)越均勻，同樣間隙距離下的擊穿電壓就越高球—球間隙，球—板間隙，同軸圓柱間隙球—球間隙當(dāng)d＜D/4，電場(chǎng)相當(dāng)均勻，直流電壓、工頻電壓及沖擊電壓作用下，擊穿電壓都相同當(dāng)d＞D/4，大地對(duì)電場(chǎng)的畸變作

4、用使間隙電場(chǎng)分布不對(duì)稱，Ub有極性效應(yīng)電場(chǎng)最強(qiáng)的電極為負(fù)極性時(shí)的擊穿電壓略低于正極性時(shí)的數(shù)值同一間隙距離下，球電極直徑越大，由于電場(chǎng)均勻程度增加，擊穿電壓也越高二、持續(xù)作用電壓下空氣的擊穿電壓電場(chǎng)極不均勻的極端情況典型電極來研究棒(尖)—板：電場(chǎng)分布不對(duì)稱棒(尖)—棒(尖)：電場(chǎng)分布對(duì)稱直流、工頻間的差別比較明顯，分散性較大，且極性效應(yīng)顯著1.直流電壓下的擊穿電壓極性效應(yīng)：尖—尖電極間的擊穿電壓介于極性不同的尖—板電極之間棒—板間隙：棒具有正極性時(shí)，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為4.5kV/cm；棒具有負(fù)極性時(shí)約為l0kV/

5、cm棒—棒間隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為4.8~5.0kV/cm0100200300300600900(kV)(cm)2.工頻電壓下的擊穿電壓擊穿在棒的極性為正、電壓達(dá)到幅值時(shí)發(fā)生除了起始部分外，擊穿電壓和距離近似直線關(guān)系棒—棒間隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為5.36kV/cm(幅值)，棒—板間隙的約為4.8kV/cm(幅值)“飽和現(xiàn)象”：距離加大，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)明顯降低，棒—板間隙尤為嚴(yán)重d＝1m，5kV/cmd＝l０m，2kV/cm三、雷電沖擊電壓下空氣的擊穿電壓及伏秒特性1.雷電流是沖擊波形的，故由雷閃放電引起的高電壓也具

6、有沖擊波形2.雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形Tl＝1.2?s（?30%）T2＝50?s（?20%）3.雷電沖擊50％擊穿電壓在多次施加電壓時(shí)，其中半數(shù)導(dǎo)致?lián)舸┑碾妷?，工程上以此來反映間隙的耐受沖擊電壓的特性均勻電場(chǎng)和稍不均勻電場(chǎng)下的擊穿電壓◆擊穿電壓分散性小，其雷電沖擊50％擊穿電壓和靜態(tài)擊穿電壓(即持續(xù)作用電壓下的擊穿電壓)相差很小?！鬠50%與靜態(tài)擊穿電壓的比值稱為沖擊系數(shù)β，β＝1極不均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓由于放電時(shí)延較長(zhǎng)，通常沖擊系數(shù)大于l，擊穿電壓的分散性也大一些，其標(biāo)準(zhǔn)偏差可取為3%伏秒特性的制訂方法工程上用間

7、隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系來表征間隙在沖擊電壓下的擊穿特性伏秒特性用實(shí)驗(yàn)方法求取放電時(shí)間具有分散性，實(shí)際上伏秒特性是以上、下包線為界的一個(gè)帶狀區(qū)域4.伏秒特性小于下包絡(luò)線所示數(shù)值t的概率為0％，其左方完全不擊穿；小于上包絡(luò)線所示數(shù)值t的概率為100％，其右方完全擊穿；小于t的概率為50％——50%概率放電時(shí)間對(duì)應(yīng)50％伏秒特性作法：保持一定的波形而逐漸升高電壓，以示波圖來求取，電壓較低時(shí)，擊穿發(fā)生在峰值過后，取峰值作縱坐標(biāo)；擊穿發(fā)生在波峰時(shí)，取峰值作縱坐標(biāo)；擊穿發(fā)生在尚未到峰值時(shí)，取擊穿時(shí)電壓值作縱坐

8、標(biāo)。0132曲線形狀與電場(chǎng)的均勻性有關(guān)：均勻場(chǎng)，曲線低且平坦，上翹范圍??；不均勻電場(chǎng)，曲線較高且陡012伏秒特性的特點(diǎn)在絕緣配合中的意義：1AB2AB3PAB圖1：A－設(shè)備，Ｂ－保護(hù)間隙圖2：保護(hù)間隙的伏秒特性曲線B低于設(shè)備的曲線A，能保護(hù)設(shè)備圖3：間隙曲線Ｂ較陡，間隙在交叉點(diǎn)P前不能保護(hù)設(shè)備，在P后能保護(hù)設(shè)備。曲線Ａ、Ｂ形狀可以改變，若曲線Ｂ過低，運(yùn)行不安全；但若抬高曲線Ａ，將會(huì)增加