第3章-气体间隙的击穿强度.ppt

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1、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气体击穿电压与电场分布有关均匀、稍不均匀、极不均匀气体击穿电压与电压形式有关直流、交流、雷电冲击、操作冲击气体击穿电压与气体种类有关空气、电负性气体气体击穿电压与气体状态有关气体的气压、温度、湿度、海拔高度影响气体间隙击穿电压的主要因素气体放电理论可以解释规律，不能准确计算间隙击穿电压。怎么办呢？典型电极结构实际电极布置试验数据3.1稳态电压下的击穿稳态电压：直流与工频电

2、压均为持续作用的电压，这类电压随时间的变化率很小，在放电发展所需时间内（以微秒计），外施电压的变化可忽略不计的电压。3.1.1均匀电场中的击穿均匀场工程实践中非常少见！为什么呢？静电电压表式中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。在均匀电场中，从自持放电开始到间隙完全击穿的放电时延可以忽略不计，因此相同间隙的直流击穿电压与工频击穿电压（幅值）都相同，且击穿电压的分散性也较小。均匀电场中空气间隙的击穿电压经验公式为：（kV）图稳态电压作用时空气间隙的击穿电压的峰值Ub与极间距离d的关系均匀电场的击穿特点是击穿前

3、无电晕，无极性效应，直流、交流、正负冲击电压的击穿电压是相同的，均可用此经验公式计算。Ub随着d的增大而显著增加；Eb基本不变，但随着d过大，电场的均匀强度减弱，则Eb会稍稍下降。在d=1～10cm的范围内，其击穿场强约30kV/cm。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。⒈特点击穿前不能形成稳定的电晕放电；电场不对称时，有极性效应，不很明显；直流、工频下的击穿电压(幅值)以及50％冲击击穿电压相同，分散性

4、不大；击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高。典型电极球—球间隙、球—板间隙、圆柱—板、同轴圆柱间隙3.1.2稍不均匀电场中的击穿加拿大魁北克省水电局研究所高电压试验室尺寸82×67×51.2m3（1）球间隙（eg：高压实验室中的测量球隙）11若两球对称布置，其中任何一球都不接地，测量对地对称的直流电压时，无极性效应，但通常是一球接地使用，如图1.12所示，由于大地的影响，电场分布不对称，因而有极性效应。12图3-3一球接地时，直径为D的球隙的击穿电压Ub与间隙距离d的关系当d

5、；dD/4时，电场不均匀度增大，大地对球隙中电场分布的影响加大，平均击穿场强减小，击穿电压的分散性增大。极性效应：稍不均匀电场中，电晕起始电压就是其击穿电压，所以起晕电压较低的负极性下击穿电压略低于正极性下的数值。（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

6、的范围内）。d:间距f:不均匀系数Em:最大场强同轴圆柱击穿电压随r变化出现极大值可解释为：当r很大时虽然电场均匀度接近1，但因气隙距离d＝（R－r）很小，所以Ub很低；若r过小，虽然此时d增大，但由于电场不均匀度增大，也会使Ub下降。（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。3.1.3极不均匀场中的击穿在间隙很大时，不同形状电极的间隙击穿电压差别并不大，在一极接地时都接近于棒-板电极击穿数据。因此通常选取尖-板和尖-尖作为典型电极，分别用来估算工程中不对称布置和对称布置时所需的绝缘距离。不

7、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。在各种各样的极不均匀电场气隙中：“棒－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。+-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—棒间隙的击穿电压介于两者之间。（间隙距离减小，不均匀度减小）极不均匀电场的击穿特性－直流电压“棒一棒”气隙的工频击穿电压要比“棒一板”气隙高一

8、些，因为相对而言，“棒－棒”气隙的电场要比“棒一板”