第7节 放电时间和冲击电压下的气隙击穿

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1、第七节放电时间和冲击电压下的气隙击穿放电时间冲击电压波形的标准化冲击电压下气隙的击穿特性一、放电时间足够大的电场强度或足够高的电压在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿完成气隙击穿的三个必备条件：完成击穿所需放电时间是很短的（微秒级）：直流电压、工频交流等持续作用的电压，满足上述第三个条件不成问题；当所加电压变化速度很快、作用时间很短的冲击电压，因有效作用时间短，以微秒计，此时放电时间就变成一个重要因素。t1－气隙在持续电压下的击穿电压为Us，为所加电压从0上升到Us的时间；ts－从t1

2、开始到气隙中出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延ts；图1-14放电时间的组成tf－出现有效电子后，引起碰撞电离，形成电子崩，发展到流注和主放电，最后完成气隙的击穿。这个过程需要的时间称为放电形成时延tf。图1-14放电时间的组成放电时间的组成：总放电时间tb=t1+ts+tf后面两个分量之和称为放电时延tlag=ts+tf图1-14放电时间的组成放电时间tb和tlag放电时延的长短都与所加电压的幅值U有关，总的趋势是U越高，放电过程发展的越快，tb和tlag越短。tb和tf都具有统计性二冲击电压波形的标准化（一）标准雷电冲击电压波标准雷电冲

3、击电压如下图所示：T1－视在波前时间；T2－视在半峰值时间；Um－冲击电压峰值IEC和国标的规定为：T1＝1.2μs±30％T2＝50μs±20％一般写为1.2/50μs，有国家为1.5/40μs（二）标准雷电截波用来模拟雷电过电压引起气隙击穿或外绝缘闪络后所出现的截尾冲击波，如图所示。图1-16雷电截波T1－波前时间；Tc－截断时间IEC和国标规定为：T1＝1.2μs±30％Tc=2～5μs（三）标准操作冲击电压波图1-17操作冲击试验电压波形（a）非周期性双指数冲击波；（b）衰减振荡波Tcr－波前时间；T2－半峰值时间；Um－冲击电压峰值IE

4、C和国标规定为：Tcr＝250μs±20％T2＝2500μs±60％三、冲击电压下气隙的击穿特性（一）50％冲击击穿电压（U50%）在工程实际中广泛采用击穿百分比为50％时的电压（U50%）来表征气隙的冲击击穿特性。实际中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可认为是50％冲击击穿电压。U50%与Ur静态击穿电压的比值称为冲击系数β，均匀和稍不均匀电场下，β≈1;极不均匀电场中,β>1，冲击击穿电压的分散性也较大，其标准偏差可取3％。（二）伏秒特性冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示，这种在“电压－时间”坐标平面上形成的曲线，通常称

5、为伏秒特性曲线，它表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。图1-18伏秒特性曲线的绘制方法示意图实际的伏秒特性曲线如图1-19所示，是一个以上、下包线为界的带状区域。通常取50％伏秒特性或平均伏秒特性曲线来表征一个气隙的冲击击穿特性。图1-19伏秒特性带与50％伏秒特性1－上包线；2－50％伏秒特性；3－下包线随着时间的延伸，一切气隙的伏秒特性都趋于平坦，但特性曲线变平的时间却与气隙的电场形式有较大关系：如图所示：均匀或稍不均匀电场的放电时延（间）短，因而其伏秒特性很快就变平了（例如1μs处）；图1-20均匀电场和不均匀电场气隙的伏秒特性比较1

6、－均匀电场；2－不均匀电场而极不均匀电场的放电时延（间）较长，因而其伏秒特性到达变平点的时间也就较长。图1-20均匀电场和不均匀电场气隙的伏秒特性比较1－均匀电场；2－不均匀电场小结（本节完）放电时间的组成为：tb=t1+ts+tf冲击电压波形的标准化标准雷电冲击电压波标准雷电截波标准操作冲击电压波冲击电压下气隙的击穿特性采用击穿百分比为50％时的电压来表征气隙的冲击击穿特性；伏秒特性表征气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。