第2章_气体间隙的击穿强度课件

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1、高电压工程基础第2章气体间隙的击穿强度2.1稳态电压下的击穿2.2雷电冲击电压下的击穿2.3操作冲击电压下的击穿2.4大气密度和湿度对击穿的影响2.5SF6气体间隙中的击穿2.6提高气体间隙击穿电压的措施高电压工程基础2.1稳态电压下的击穿均匀电场中的击穿eg：高压静电电压表的电极布置当在1～10cm范围内时，击穿强度（用电压峰值表示）约等于30kV/cm。均匀电场中的击穿电极布置对称，无击穿的极性效应；间隙中各处电场强度相等，击穿所需时间极短；直流击穿电压、工频击穿电压峰值以及50％冲击击穿电压相同；击穿电压的分散性很小。均匀电场的击穿特性：稍不均匀电场的击穿特点：击穿前

2、无电晕；无明显的极性效应；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。稍不均匀电场中的击穿下面给出几种典型的电极结构:图几种典型电极结构示意图1、同心球2、球－平板3、球－球4、同轴圆柱5、圆柱－平板6、圆柱－圆柱7、曲面－平面8、曲面－曲面高电压工程基础稍不均匀电场中的击穿（1）球间隙（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。高电压工程基础（2）同轴圆柱电极（eg：高压标准电

3、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，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）。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。极不均匀电场中的击穿极不均匀场的击穿特性：电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱；极间距离对击穿电压的影响增大；在直流电压中，直流击穿电

4、压的极性效应非常明显；高电压工程基础极不均匀电场中的击穿不对称布置的极不均匀场间隙的极性效应很明显，而且其击穿的极性效应与稍不均匀场间隙相反。尖－板和尖－尖空气间隙的直流击穿电压棒－棒和棒－板空气间隙的工频击穿电压（有效值）2.2雷电冲击电压下的击穿大气中雷电产生的过电压对高压电气设备绝缘会产生重大威胁。因此在电力系统中，一方面应采取措施限制大气过电压，另一方面应保证高压电气设备能耐受一定水平的雷电过电压。雷电过电压是一种持续时间极短的脉冲电压，在这种电压作用下绝缘的击穿具有与稳态电压下击穿不同的特点。2.2雷电冲击电压下的击穿1、雷电冲击电压的标准波形按雷电发展的方向可分

5、为：雷电能对地面设备造成危害的主要是云地闪。下行雷在雷云中产生并向大地发展；上行雷由接地物体顶部激发，并向雷云方向发展。2.2雷电冲击电压下的击穿下行负极性雷通常可分为3个主要阶段：先导过程主放电过程余光放电过程先导过程：延续约几毫秒，以远级发展、高电导、高温的、具有极高电位的先导通道将雷云到大地之间的气隙击穿。沿先导通道分布着电荷，其数量达几库仑。2.2雷电冲击电压下的击穿2.2雷电冲击电压下的击穿主放电过程：当下行先导和大地短接时，发生先导通道放电的过渡过程。在主放电过程中，通道产生突发的亮光，发出巨大的声响，沿着雷电通道流过幅值很大、延续时间为近百微秒的冲击电流。2.

6、2雷电冲击电压下的击穿余光放电：主放电完成后，云中的剩余电荷沿着雷电通道继续流向大地，这时在展开照片上看到的是一片模糊发光的部分，相应的电流是逐渐衰减的，约为A，延续时间约为几毫秒。上述3个阶段组成下行负雷的第一个分量。余光放电：主放电完成后，云中的剩余电荷沿着雷电通道继续流向大地，这时在展开照片上看到的是一片模糊发光的部分，相应的电流是逐渐衰减的，约为A，延续时间约为几毫秒。通常，雷电放电并未结束，随后还有几个(甚至十几个)后续分量。每个后续分量也是由重新使雷电通道充电的先导阶段、使通道放电的主放电阶段和余光放电阶段组成。各分量中的最大电流和电流增长最大陡度是造成被击物体

7、上的过电压、电动力、电磁脉冲和爆破力的主要因素。而在余光阶段中流过较长时间的电流则是造成雷电热效应的重要因素。高电压工程基础2.2雷电冲击电压下的击穿冲击电压的标准波形标准雷电波的波形：T1=1.2μs±30％，T2=50μs±20％对于不同极性：+1.2/50μs或-1.2/50μs操作冲击波的波形：T1=250μs±20％，T2=2500μs±60％对于不同极性：+250/2500μs或-250/2500μs波前时间半峰值时间波形特征：迅速上升，平缓下降放电时延完成气隙击穿的三个必备条件：最低静态击穿电压；在气