高电压-气体间隙的击穿强度

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1、高电压工程基础第三章气体间隙的击穿强度任课教师：赵彤山东大学电气工程学院电场情况均匀电场、稍不均匀电场、极不均匀电场影响气体间隙击穿电压的主要因素：高电压工程基础电压形式稳态电压（直流电压与交流电压）、雷电冲击电压、操作冲击电压大气条件气压、温度、湿度一、稳态电压下的击穿二、雷电冲击电压下的击穿三、操作冲击电压下的击穿四、大气密度和湿度对击穿的影响五、提高气体间隙击穿电压的措施高电压工程基础第三章气体间隙的击穿强度高电压工程基础稳态电压（持续电压）指直流电压或工频交流电压。3.1稳态电压下的击穿特点：

2、电压变化的速度和间隙中放电发展的速度相比极小，故放电发展所需的时间可以忽略不计，只要作用于间隙的电压达到击穿电压，间隙就会发生击穿。高电压工程基础直流电压：交流电压：直流中所含的脉动分量的脉动系数不大于3%。（脉动系数是指脉动幅值与直流电压的平均值之比）直流电压的大小指直流电压的平均值。波形接近于正弦波，正、负两半波相同，峰值与有效值之比为，偏差不超过高电压工程基础1、均匀电场中的击穿因电极布置对称，所以击穿电压无极性效应。因击穿前间隙各处场强相等，击穿前无电晕发生，起始放电电压等于击穿电压。不论何种

3、电压（直流、交流、正负50%冲击电压）作用，其击穿电压（峰值）都相同，且分散性很小。高电压工程基础1、均匀电场中的击穿均匀电场中空气间隙的击穿电压（峰值）可根据下面经验公式求得：式中d—间隙距离，cm；δ—空气相对密度。均匀电场中空气的击穿场强（峰值）为30kV/cm。高电压工程基础2、稍不均匀电场中的击穿稍不均匀电场中各处的场强差异不大，间隙中任何一处若出现自持放电，必将立即导致整个间隙的击穿。所以对稍不均匀的电场，任何一处自持放电的条件，就是整个间隙击穿的条件。电场不对称时，击穿电压有极性效应，但

4、不显著。击穿前有电晕发生，但不稳定，一出现电晕，立即导致整个间隙击穿。间隙距离一般不是很大，放电发展所需时间短。直流击穿电压、工频击穿电压峰值及50%冲击击穿电压几乎一致，且分散性不大。高电压工程基础2、稍不均匀电场中的击穿稍不均匀电场的击穿电压与电场均匀度关系极大，没有能够概括各种电极结构的统一的经验公式。通常是对一些典型的电极结构做出一批实验数据，实际的电极结构只能从典型电极中选取类似的进行结构估算。电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压越高，其极限就是均匀电场中的击穿电压。高电压工程基础（1）球间

5、隙（eg：高压实验室中的测量球隙）dD/4时，电场不均匀程度增大，击穿场强下降，出现极性效应；球隙测压器的工作范围d≤D/2；否则因放电分散性增大，不能保证测量的精度。2、稍不均匀电场中的击穿高电压工程基础（2）同轴圆柱电极（eg：高压标准电容器、单芯电缆、GIS分相母线）（1）r/R<0.1时，极不均匀电场，击穿前先出现电晕，且Uc的值很低，因此上述电气设备均不设计在这一r/R范围内。（2）r/R>0.1时，稍不均匀电场，击穿前不出现电晕，

6、且由图可见，当r/R≈0.33时击穿电压出现极大值（上述电气设备在绝缘设计时尽量将r/R选取0.25~0.4的范围内）。2、稍不均匀电场中的击穿高电压工程基础（3）其他形状的电极布置球状电极的电场不均匀系数大于相同半径的圆柱电极；间隙距离增大时，电场不均匀系数也增大。2、稍不均匀电场中的击穿高电压工程基础3、极不均匀电场中的击穿由于存在局部强场区，故间隙击穿前有稳定的电晕放电，间隙的起始放电电压小于击穿电压。对电极形状不对称的极不均匀电场，有明显的极性效应。因间隙距离长，放电发展所需时间长，故外加电压

7、的波形对击穿电压的影响大，击穿电压的分散性大。高电压工程基础电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱（由于电场已经极不均匀），间隙距离对击穿电压的影响增大。可以选择电场极不均匀的极端情况，棒—板和棒—棒作为典型电极结构，它们的击穿电压具有代表性。在工程遇到很多极不均匀电场时，可以根据这些典型电极的击穿电压数据做简单的估算。极不均匀电场的击穿电压的特点：高电压工程基础（1）直流电压作用的击穿电压棒—板、棒—棒间隙的直流击穿电压与间隙距离的关系曲线正棒—负板间隙的击穿电压最低，负棒—正板间隙的击穿电压最高，棒—

8、棒间隙的击穿电压介于两者之间。高电压工程基础（2）工频交流电压作用的击穿电压由于棒—板间隙的击穿总是发生在棒级为正时的半个周期且电压达幅值时，故其击穿电压（峰值）和直流下正棒—负板时的击穿电压相近。在电气设备上，应尽量采用棒-棒类对称型的电极结构，而避免棒-板类不对称的电极结构。棒－棒和棒－板空气间隙的工频击穿电压（有效值）高电压工程基础1、均匀电场的击穿特点击穿前无电晕、无极性效应、各种电压作用时其击穿电压（峰值）都相同。2、稍不均匀电场的击穿特点击穿