高电压技术-气隙的击穿特性教学内容.ppt

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1、高电压技术-气隙的击穿特性1、均匀电场中的击穿电压：a、分散性小直流、交流、50%冲击击穿电压基本相同b、均匀电场中空气的电气强度大致为30kV(峰值)/cm经验公式为：d：间隙距离；：空气相对密度一、持续作用电压下气隙的击穿特性2、稍不均匀电场中的击穿电压a、与均匀电场相似，分散性很小不同电压波形作用下，击穿电压（峰值、U击50%）基本相同b、不同于极不均匀电场，直到击穿为止不发生电晕C、稍不均匀电场不对称时，虽有极性效应，但不明显见397、398页的击穿电压表（注意：当球间距离大于0.5D时，不是线性关系）3、极不均匀电场的击穿电

2、压a、直流电压下的击穿电压显著特征：极性效应平均击穿场强：正极性棒-板间隙：4.5kV/cm负极性棒-板间隙：10kV/cm正极性棒-棒间隙：4.8kV/cm负极性棒-板间隙：5.0kV/cm（略微不对称）b、交流电场下的击穿电压特点：1、棒-板间隙击穿总是在棒的极性为正、电压达到峰值时发生，击穿电压与直流正极性击穿电压相近2、除起始部分外，击穿电压与距离近似成直线关系，但大间隙下击穿电压有饱和趋势3、平均击穿场强棒-棒间隙：3.8kV(有效值)/cm5.36kV(峰值)/cm棒-板间隙：3.35kV(有效值)/cm4.8kV(峰值)

3、/cm显著特征：饱和特性二、冲击电压作用下气隙的击穿特性1、冲击电压波形a、雷电冲击电压波OC为视在播前OF为视在播前时间OG为视在半峰值时间（也称为波尾时间）国标规定：b、操作冲击电压波国标规定：2.放电时延统计时延：从电压达到的瞬时起到气隙出现第一个有效电子止放电发展时间：从形成第一个有效电子的瞬时起到到气息完全击穿止升压时间：电压从零升到静态击穿电压的时间放电时延特点：a、小间隙、均匀场：短，占主要部分b、大间隙、极不均匀场：长，占主要部分C、随着冲击电压幅值的不断升高，将越来越短间隙中出现一个能引起电离过程并最终导致击穿的电子

4、称为有效电子统计时延服从统计规律的原因：1）、有效电子的出现具有统计特性，有些自由电子被中和，有些可能扩散到间隙外。2）、有些电子虽然也引起电离过程，但由于各种不利因素的巧合，电离可能中途衰亡而终止3、气隙的伏秒特性同一个气隙，在峰值较低但延续时间较长的冲击电压作用下可能击穿，而在峰值较高但延续时间较短的冲击电压作用下可能反而不击穿，因此该气息的耐电性能要用冲击电压峰值和击穿时间两者共同来表示1）极不均匀电场（大间隙）平均击穿场强较低，放电时延较长，只有大大提高电压，才能缩短放电时延。∴S向左上角上翘2）较均匀电场（小间隙）间隙各处场

5、强相差不大，一但出现电离，很快贯穿整个间隙，放电时延短。∴S只能在很小的时间内向上翘4、不同电场气隙伏秒特性比较5、伏秒特性的应用两者配合，S2可以保护S1两者不能配合，不能互相保护S1S2三、击穿电压的统计概率：和相对标准偏差相对标准偏差：工频：雷电冲击：操作冲击：（分散性越来越大），100%耐受电压很难找到σσU16%U50%U84%P(%)U击1008450160不击穿击穿气隙击穿电压的正态分布四、不同气体状态和种类气隙的击穿特性1、大气状态(气温、气压、湿度等因素)对气隙击穿电压的影响a、空气密度的影响：气隙击穿电压与密度成正

6、比b、空气湿度的影响：气隙击穿电压与湿度成正比实际状态气隙的击穿电压U和其在标准状态下的击穿电压U0有如下换算关系：—空气密度修正系数；—湿度修正系数2、高强度气体其电气强度是空气耐电强度的2.3~2.5倍,其原因为：1、分子量大（为146），密度大（相同条件下，是空气的5倍），属重气体。2、具有负电性，易俘获电子，减少了引起电离的电子数。SF6绝缘的全封闭组合电器：除变压器外变电站所有设备被封闭在金属容器内，里边充有3~4个大气压的SF6气体，大大缩小了高压电气设备所需的空间。目前也出现气体绝缘变压器。五、提高气隙击穿电压的方法1、

7、改进电极形状以改善电场分布增大电极曲率半径来减小表面场强。如变压器套管端部加球形屏蔽罩；采用扩径导线（截面相同，半径增大）等。改善电极边缘以消除边缘效应。电极边缘做成弧形，或尽量使其与某等位面相近。使电圾具有最佳外形以此改善其电场分布。如穿墙高压引线上加金属扁球，墙洞边缘做成近似垂接线旋转体。２、利用空间电荷以改善电场分布a、工频电压下的细线效应导线直径很小时，导线周围容易形成比较均匀的电晕层，使电场分布改善了，从而提高了击穿电压。但实验表明，雷电冲击电压下就没有细线效应了。在击穿电压曲线的直线部分，不同直径导线—板间隙的击穿电压都接

8、近于尖—板间隙的数值。这主要是由于雷电冲击电压作用时间太短，来不及形成充分的空间电荷层之故。b、极间障的采用３、增高气压（巴申定律的应用）提高气压可以减小电子的平均自由行程，削弱电离过程，从而提高气体的电气强度。例如，大