高电压工程基础 教学课件 作者 施围 邱毓昌 第3章 气体间隙的击穿强度.ppt

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1、《高电压工程基础》施围邱毓昌张乔根编著刘青（西安科技大学）制作高电压工程基础第3章气体间隙的击穿强度3.1稳态电压下的击穿3.2雷电冲击电压下的击穿3.3操作冲击电压下的击穿3.4大气密度和湿度对击穿的影响3.5SF6气体间隙中的击穿3.6提高气体间隙击穿电压的措施高电压工程基础3.1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特点：（1）均匀电场中电极布置对称，击穿无极性效应；（2）均匀场间隙中各处电场强度相等，击穿所需时间极短，其直流击穿电压、工频击穿电压峰值、50%冲击击穿电压相同；（3）击穿电压的分散性很小。高电压工程基础稍不均匀电场中的击穿（1）球间隙（eg：高压

2、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

3、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。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）高电压工程基础3.2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

4、或-250/2500μs波前时间半峰值时间高电压工程基础放电时延临界击穿电压统计时延：从外施电压达Uo时起，到出现一个能引起击穿的初始电子崩所需的第一个有效电子所需时间放电形成时延：从出现第一个有效自由电子时起，到放电过程完成所需时间，即电子崩的形成和发展到流注等所需的时间高电压工程基础50％击穿电压及冲击系数50％击穿电压多次施加电压时有半数会导致击穿的电压值Ub50。2.冲击系数同一间隙的50％冲击击穿电压与稳态击穿电压Uss之比。高电压工程基础伏－秒特性伏－秒特性：在同一冲击电压波形下，击穿电压值与放电时延（或电压作用时间）有关的特性。用实验确定间隙伏－秒特性的方法：保持冲击电压的波形

5、不变，逐渐升高电压使间隙发生击穿，并根据示波图记录击穿电压U与击穿时间t。击穿发生在波前或峰值，取此刻值击穿发生在波尾，取峰值未击穿100%伏秒特性0%伏秒特性50%伏秒特性50%冲击击穿电压高电压工程基础电气设备绝缘的伏－秒特性和避雷器的伏－秒特性（a）正确配合（b）不正确配合绝缘的伏－秒特性避雷器的伏－秒特性高电压工程基础3.3操作冲击电压下的击穿操作冲击电压下击穿的U形曲线（1）长空气间隙的操作冲击击穿通常发生在波前部分，因而其击穿电压仅与波前时间有关。（2）当波前时间tf为100～300μs时，击穿场强出现极小值。出现极小值的波前时间随间隙距离的增加而增大。Eb随tf的减小而增大是放

6、电时延在起作用，与雷电冲击电压相似电压作用时间增加后空间电荷迁移范围扩大，改善了间隙中电场分布，击穿电压提高棒－棒导线－板工频击穿场强高电压工程基础操作冲击电压的推荐波形a.T1/T2=250(±20％)/2500(±60％)μsb.振荡操作波长空气间隙在操作冲击电压下的击穿强度特点：（1）长间隙的雷电冲击击穿电压远比操作冲击击穿电压要高；（2）间隙长度超过5m时呈现饱和趋势。（3）间隙距离越大，“2”与“3”的击穿电压的差别越大。雷电冲击操作冲击最小击穿电压高电压工程基础3.4大气密度和湿度对击穿的影响大气校正因数根据国家标准，利用校正因数可将测得的放电电压值换算到标准大气条件（t0＝20

7、℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的电压值，或将标准参考大气条件下规定的试验电压值换算为试验条件下的电压值。1.空气密度校正系数2.湿度校正因素高电压工程基础3.指数m和W高电压工程基础3.6提高气隙击穿电压的措施改善电场分布的措施（1）改变电极形状例如采用屏蔽罩、扩径导线等增大电极曲率半径，或改善电极边缘形状以消除边缘效应。长空气间隙的交流击穿电压棒－板棒－棒导线－杆塔支柱导线－导线高电压工程