气体绝缘电气设备.ppt

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1、高电压技术高电压技术项目一：高电压绝缘材料的认识学习情境一：气体绝缘材料的认识能用相关理论解释均匀电场和不均匀电场的击穿过程。能区别在不同电场、不同性质电压下，气体间隙的击穿特性。能正确运用各种提高气体间隙击穿电压的方法。教学目标气体放电的发展过程比较复杂、影响因素很多，因而要想用理论计算的方法来求取各种气隙的击穿电压是相当困难和不可靠的。掌握气体介质的电气强度及其各种影响因素,了解提高气体介质电气强度的途径和措施非常重要。气体电气强度取决于：电场形式均匀或稍不均匀电场中，气体击穿场强为30kV/cm极不均匀电场，达到30kV/cm出现电晕所加电压的类型工频交流电压

2、直流电压雷电过电压操作过电压均匀直流电场的击穿特性稍不均匀电场气隙的击穿特性球间隙同轴圆筒均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性一、均匀直流电场的击穿特性如果平板间距很大，则为了消除电极边缘效应，必须将电极的尺寸选得很大，这是不现实的。因此工程中一般极间距离（d）不大。均匀电场只有一种，那就是消除了电极边缘效应的平板电极之间的电场。均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性均匀电场：两个电极形状完全相同且对称布置，因而不存在极性效应。均匀电场中各处的电场强度均相等，击穿所需的时间极短在直流、工频和冲击电压作用下的击穿电压实际上都相同击穿电压的分散性很

3、小，伏秒特性很快就变平，冲击系数＝1图为实验所得到的均匀电场空气间隙击穿电压特性。它也可用下页的经验公式来表示：均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性kV--击穿电压峰值,kV--极间距离--空气相对密度上式完全符合巴申定律，因为它也可改写成：均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性由上式或图2-1可知，随着极间距离d的增大，击穿场强Eb稍有下降，在d=1~10cm的范围内，其击穿场强约为30kV/cm。相应的平均击穿场强：(kV/cm)均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性二、稍不均匀电场气隙的击穿特性与均匀电场相似，冲击系数接近1，冲击击穿电压与工频击穿电压及直流击穿电压相等。1

4、、球间隙若球间距离d，球极直径为DdD/4时，不均匀度增大，大地影响加大一般取dD/2范围内工作均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性2、同轴圆筒外筒内半径R=10cm，改变内筒外半径r之值，气隙起始电晕电压Uc和击穿电压随内筒外直径r变化规律如图2-3所示。均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性小结均匀电场消除电极边缘效应的平板电极板间距离d一般不大击穿特性符合巴申定律稍不均匀电场冲击系数接近1，冲击击穿电压与工频击穿电压及直流击穿电压相等均匀电场和稍不均匀电场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极不均匀电场气隙的击穿特性“棒

5、－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：极不均匀电场气隙的击穿特性一、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。极不均匀电场气隙的击穿特性极不均匀电场气隙的击穿特性二、工频交流电压升压方式：电压慢电压慢慢升高，直至发生击穿。升压的速率一般控制在每秒升高预期击穿电压值的3％。“

6、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。极不均匀电场气隙的击穿特性图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。极不均匀电场气隙的击穿特性从图中可以看出，随着气隙长度的增大，“棒-板”气隙的平均击穿场强明显降低，即存在“饱和”现象。极不

7、均匀电场气隙的击穿特性当气隙的击穿场强“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%。极不均匀电场气隙的击穿特性在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、雷电冲击电压极不均匀电场气隙的击穿特性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，棒极为正极性的击穿电压比负极性时数值低得多。“棒－板”气隙