第2节 极不均匀电场气隙的击穿特性

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1、第二节极不均匀电场气隙的击穿特性直流电压工频交流电压雷电冲击电压操作冲击电压“棒－棒”气隙：完全对称性“棒－板”气隙：最大不对称性其它类型不均匀电场气隙击穿特性介于这两种之间。对于实际工程中遇到的各种极不均匀电场气隙来说，均可按其电极的对称程度分别选用“棒-棒”或“棒-板”两种典型气隙的击穿特性曲线来估计其电气强度。在各种各样的极不均匀电场气隙中：一、直流电压“棒－棒”和“棒－板”击穿特性见图2-4。可以看出：“棒－板”负极性击穿电压大大高于正极性击穿电压。二、工频交流电压升压方式：电压慢电压慢慢升高，直

2、至发生击穿。升压的速率一般控制在每秒升高预期击穿电压值的3％。“棒-棒”气隙的工频击穿电压要比“棒-板”气隙高一些，因为相对而言，“棒-棒”气隙的电场要比“棒-板”气隙稍为均匀一些。图2-6是空气中棒间隙的工频击穿电压与气隙长度的关系曲线，可以看出，在气隙长度d不超过1m时，“棒-棒”与“棒-板”气隙的工频击穿电压几乎一样，但在d进一步增大后，二者的差别就变得越来越大了。图2-7是空气间隙更长时的试验数据，为了进行比较，图中同时绘有“导线-导线”和“导线-杆塔”空气间隙的试验结果。从图中可以看出，随着气隙

3、长度的增大，“棒-板”气隙的平均击穿场强明显降低，即存在“饱和”现象。当气隙的击穿场强“饱和”时，再增大“棒-板”气隙的长度，已不能有效地提高其工频击穿电压。各种气隙的工频击穿电压分散性一般不大，其标准偏差值不会超过2%-3%。在1.5/40uS雷电冲击电压作用下，“棒-棒”和“棒-板”气隙的50％冲击击穿电压与极间距离d的关系如图2－8所示。三、雷电冲击电压气隙长度更大的实验结果见图2－9。对于1.2/50uS标准冲击电压波上述两图亦适用。由图可见，“棒－板”气隙的冲击击穿电压具有明显的极性效应，棒极

4、为正极性的击穿电压比负极性时数值低得多。四、操作冲击电压我国采用如图1－17所示的±250/2500us标准操作冲击波形。随着输电电压的不断提高：额定电压超过220kV的超高压输电系统，应按操作过电压下的电气特性进行绝缘设计超高压电力设备也应采用操作冲击电压来进行高压试验下面来看一下极不均匀电场长气隙时操作冲击电压下的击穿具有的特点：(1)操作冲击电压波形对气隙的电气强度有很大的影响，击穿电压U50%(s)与波前时间Tcr的关系曲线呈现“U”形，在某一最不利的波前时间Tc下，出现极小值。(2)气隙的操作冲

5、击电压不但远低于雷电冲击电压，在某些波前时间范围内，甚至比工频击穿电压还要低。各种类型作用电压下，以操作冲击电压下的电气强度最小。在确定电力设施的空气间距时，必须考虑到这一重要情况。(4)操作冲击电压下的气隙击穿电压和放电时间的分散性都要比雷电冲击电压下大得多。(3)极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿特性具有显著的“饱和特征”，而其雷电冲击击穿特性却是线性的。电气强度最差的正极性“棒—板”气隙的饱和现象最为严重，尤其是在气隙长度大于5m以后，这对特高压输电技术来说，是一个极其不利的制约因素。小结（本节完）直

6、流电压下“棒－板”负极性击穿电压大大高于正极性击穿电压工频交流电压下“棒-棒”气隙的击穿电压要比“棒-板”气隙高一些雷电冲击电压下“棒－板”电极，棒极为正极性的击穿电压比负极性时数值低得多掌握操作冲击电压下击穿特点