第3章 气体间隙的击穿强度[课堂课资]
气体间隙的击穿强度
钢 铜
铝 锌
稍不均匀电场中高真空的直 流击穿电压与电极材料的关
系 在完全相同的实验条件下,击穿电压随电极材料熔点的 提高而增大,因为强场发射电流达到临界电流密度,致使金 属微细突起物迅速熔化成金属蒸气导致击穿。
钢电极T=293K 铜电极T=80K 铜电极T=293K
电极材料与电极温度对高真空交流击穿 对电极电采压取的冷影却响措施具有与提高电极材料熔点相同的 效果,也可使击穿电压提高。
(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。
U b=Em
d f
➢ 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
棒-棒和棒-板空气间隙 的工频
(3)极不均匀电场中屏障的使用
直流电压下尖-板空气间隙的
击穿电压和屏障位置的关系
屏障应靠近尖电极,使比较均
正尖-板间隙中屏障
匀的电场区扩大。但离尖电极过
屏障的靠作近用尖电极或板 近时,屏障上空间电荷的分布将
电极时,屏障效应消失,正、 变得不均匀而使屏障效应减弱,
负极性下出现很大差别。 因此屏障有一最佳位置。
400 100
10
10.01 0.1
1
10 d/cm
Ub=24.22 d+6.08 d (kV )
(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。
➢ 稍不均匀电场中的击穿
《高电压工程基础(第2版)》大纲(40学时)
《高电压工程基础》教学大纲课程学时:40学时(讲授36+实践4)适用专业: 电气工程及其自动化先修课程:电路、发电厂电气主系统等教材:《高电压工程基础》(第二版),施围,邱毓昌,张乔根. 机械工业出版社,2014参考书 1. 《电气工程基础》,(第二版)王锡凡主编,西安交通大学出版社,20092. 《高电压绝缘技术》,严璋,中国电力出版社,20023. 《高电压工程》,梁曦东,清华大学出版社,2004一、课程的性质、目的及任务《高电压工程基础》是电气工程及其自动化专业一门重要的专业课程,该课程理论性和实践性并重,着重强调工程应用中的理论知识。
通过对本课程的学习,使学生掌握气体放电的基本理论、液体和固体电介质的电气特性,掌握电气设备绝缘试验的相关知识,以及电力系统过电压产生机理及抑制措施等基本知识,具有从事绝缘、高电压技术等领域的设计、安装、运行、试验,及研究工作的专业知识基础。
二、教学内容及基本要求第1章绪论(1)教学内容1.1 高压输电的必要性;1.2 我国电力工业的发展;1.3电力工业对高电压技术发展的促进作用;1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用;1.5 高电压技术在其他领域的应用。
(2)基本要求掌握我国输电线路电压等级的划分;掌握高压输电产生的背景及高压输电的必要性;掌握分裂导线的结构及优点;了解高电压技术在其他领域的应用;了解高电压技术中的新技术;了解我国电力工业的发展。
- 1 -第2章气体放电的基本物理过程(1)教学内容2.1 带电质点的产生与消失;2.2 放电的电子崩阶段;2.3 自持放电条件;2.4 不均匀电场中气体放电的特点。
(2)基本要求掌握气体中带电粒子的产生与消失;掌握气体的自持放电现象和流注放电理论、气隙的击穿特性及提高气体间隙抗电强度的方法;pd值较大和pd值较小时放电现象的异同,以及各自的自持放电条件;理解输电线上的电晕放电以及绝缘子表面的气体放电。
第3章气体间隙的击穿强度(1)教学内容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;3.5 SF6气体间隙中的击穿;3.6 提高气隙击穿电压的措施。
第三章 气隙的电气强度
第三章气隙的电气强度第三章气隙的电气强度本章节的教学内容要求:冲击电压下的气息击穿:标准波形,放电时间,伏秒特性及其实际意义,50%冲击击穿电压,放电的分散性。
大气条件的影响及换算方法,提高气体间隙击穿的措施沿面放电:均匀与不均匀电场中沿面放电的基本过程和影响因素分析,提高沿面放电电压的方法。
§3-1气隙的击穿时间静态击穿电压:长时间作用在气隙上能使得气隙击穿的最低电压。
如果所加电压的瞬时值是变化的,或者所加电压的延续时间很短,则该气隙的击穿电压就不同于静态击穿电压(一般高于)静态击穿电压。
所以,应该说,对于某一气隙,当不同波形的电压作用时,将有相应不同的击穿时间和击穿电压。
一.静态击穿电压U0使气隙击穿的最小电压二.击穿时间tb从加压的瞬时起到气隙完全击穿为止的总时间由三部分组成1.t0 (升压时间):电压从零升到静态击穿电压U0所需的时间2.ts (统计时延):从电压达到U0 的瞬时起到气隙中形成第一个有效电子为止的时间。
3.tf (放电形成(发展)时延)从产生第一个有效电子的瞬时到气隙完全被击穿为止的时间这里所讲的有效电子是指该电子能发展一系列的电离过程,最后导致间隙完全击穿的那个电子。
气隙中出现的自由电子并不一定能成为有效的电子(有效电子--能发展一系列的游离过uU程,最后导致间隙完全击穿的那个电子)。
这是因为下列原因:有效电子:形成负离子扩散到间隙外游离中途衰亡4.tl (放电时延):tl =ts +tftl 的特点:根据电场的不同,tl具有分散性和随机性(1)在短间隙、均匀场中tf〈〈ts→tl =ts即:均匀电场的放电时延tl 主要是产生有效电子的时间,ts的长短具有统计性质,可取其平均值,称为平均统计时延。
影响ts的因素:电极材料、外施电压、短波光照射、电场情况(2)在长间隙不均匀场中,由于电场的不均匀性容易产生有效电子,使tf 〉〉ts →tl =tf即:不均匀长间隙电场中,先导放电的发展占放电时延的主要部分影响tf 的因素:间隙长度、电场均匀度、外加电压§3-2气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布一.标准试验电压波形对于不同性质、不同波形的电压,气隙的击穿电压是不同的。
高电压技术复习大纲-2012 (1)
第四章 气体中沿固体绝缘表面的放电
• 第三节 极不均匀电场中的沿面放电 o 弱垂直电场分量情况下,提高沿面闪络电压的途径?具 体措施? o 说明为什么加装均压环后绝缘子柱电压分布可以得到改 善 o 分析线路绝缘子串电压分布的等效电路?均压环如何改 善电压分布?
第四章 气体中沿固体绝缘表面的放电
• 第四节 受潮表面的沿面放电 o 名词解释:
• 第五节 脏污绝缘表面的沿面放电 o 名词解释:
o 污闪电压;污层等值附盐密度;单位爬电距离
o 干燥情况下绝缘子表面污层对闪络电压是否有影响? o 什么情况下绝缘子表面污层对闪络电压有显著影响?为 什么? o 为什么污闪事故对电力系统的危害特别大? o 简单描述污闪的发展过程 o 污闪与其他沿面闪络过程的最大不同之处是? o 污闪发展过程中,局部电弧能否发展成闪络取决于哪些 因素? o 影响污闪电压的因素有哪些? o 实验室进行人工污秽试验时,如何确定污闪电压?具体 步骤?对污闪试验所用电源的内阻抗有何要求?
o 湿闪络电压;
o 介质表面发生凝露时,沿面闪络电压降如何变化?是否 发生凝露与什么因素有关? o 低温下为什么相对湿度增加不会显著降低闪络电压? o 湿闪络电压与干闪络电压的关系? o 提高绝缘子湿闪电压的措施? o 为什么户外绝缘子都有伞裙? o 为什么伞裙宽度进一步增大并不能提高湿闪电压?
第四章 气体中沿固体绝缘表面的放电
o GIS的母线筒和测量电压用的球间隙属于什么类型的电 场?高压输电线路?套管? o 如何描述电场的不均匀性?以稍不均匀场和极不均匀场 为例予以说明 o 极不均匀场区别于均匀场的放电现象是? o 同样间隙距离下,稍不均匀场间隙的击穿电压比均匀场 间隙的要高还是低? o 电晕放电是自持还是非自持放电? o 极不均匀场间隙中自持放电条件是? o 电晕放电的危害、降低电晕放电的措施与电晕放电的有 利之处?
气体间隙的击穿
颗粒的大小和分布对击穿电压有显著 影响。大而密集的颗粒会导致局部电 场增强,从而降低整体的击穿电压。
04
气体间隙击穿的预防与控制
提高气体纯度与压力
总结词
提高气体纯度与压力可以有效降低气体间隙的击穿概率。
详细描述
气体纯度越高,气体间隙中的杂质和污染物就越少,从而降低了气体间隙的击穿概率。同时,提高气体的压力也 可以增加气体分子的密度,进一步降低击穿的可能性。
击穿过程具有瞬时性、随机性和复杂 性,与气体压力、温度、气体类型、 电极形状和电压波形等因素有关。
气体间隙击穿的物理过程
电场增强
在强电场的作用下,气体分子中 的电子被激发,形成传导电流。
电离与雪崩效应
随着电场的增强,气体分子中的 电子被加速并获得足够的能量, 与气体分子碰撞产生电离,形成 更多的电子和正离子,导致电流
迅速增加。
放电通道的形成
当电流达到一定阈值时,放电通 道形成,气体间隙由绝缘状态变
为导电状态。
气体间隙击穿的应用领域
01
02
03
高压设备
气体间隙击穿在高压设备 中有着广泛的应用,如高 压变压器、断路器、绝缘 子等。
电子设备
气体间隙击穿在电子设备 中也有着重要的应用,如 电容器、电子管、晶体管 等。
水平和击穿阈值。
详细描述
新型气体介质如氩气、氦气等惰性气体,以及混合气体如SF6、CF4等,由于其高电负 性和不活泼的化学性质,具有很好的绝缘性能和耐电弧侵蚀能力。这些新型气体介质在 高压电气设备中广泛应用,如GIS、变压器、断路器等,以提高设备的绝缘水平和运行
可靠性。
高电压气体间隙的击穿特性研究
在高温下,气体分子 会吸收热量并获得足 够的能量,从而发生 热电离。
高电压 第3章 气体介质的电气强度
1-U0%
2-U100%
3-U50%
图3-13 空气间隙冲击伏-秒特性示意图
二、伏秒特性的用途
1. 间隙伏秒特性的形状决定于 电极间电场分布 2. 伏秒特性对于比较不同设备 绝缘的冲击击穿特性具有重 要意义 3. 伏-秒特性比50%击穿电压 提供了更完整的击穿特性数 据,因而在绝缘配合中伏- 秒特性具有重要意义
击电压来进行高压试验
我国采用如图所示的±250/2500us标准操作冲 击波形。
四、操作冲击电压 下的击穿
电力系统在操作或发生事故时,因状态发生突然变
化引起电感和电容回路的振荡产生过电压,称为操 作过电压,操作过电压峰值有时可高达最大相电压 的3-3.5倍
额定电压超过220kV的超高压输电系统,应
按操作过电压下的电气特性进行绝缘设计
超高压电力设备(>330kV)也应采用操作冲
图3-6 空气中尖-板和尖-尖电极的直流 击穿电压与间距的关系
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%。 • “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3-12 确定间隙伏-秒特性的方法
一、伏秒特性曲线的制作
保持一定的冲击电压波 形不变,而逐级升高电
压,以电压为纵坐标, 时间为横坐标 电压较低时,击穿一般 发生在波尾,取该电压 的峰值与击穿时刻,得 到相应的点 电压较高时,击穿一般 发生在波头,取击穿时 刻的电压值及该时刻, 得到相应的点
图3-8 标准雷电冲击电压波形 T1-波前时间 T2-半峰值时间 Umax-冲击电压峰值
高电压工程基础(第3章)
• • • •
3. 采用高气压 • 巴申定律 • 需要设备外壳的密封性和机械强度提出很高的要求 4. 采用高抗电强度的气体 • 在气体电介质中,有一些含卤族元素的强电负件气 体,如六氟化硫(SF6)、氟里昂(CCl2F2)等,因其具有 强烈的吸附效应。所以在相同的压力下具有比空气高 得多的抗电强度.因此被称为高抗电强度的气体。 5. 采用高真空 • 真空间隙的击穿电压大致与间隙距离的平方根成正比
• 3.伏秒特性 • 工程上用气隙击穿期间出现的冲击电压的最大值和放电时 间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性,称为伏秒 特性。 • 实际上,由于放电时间的分散性.在每一电压下可得到 一系列放电时间。所以伏秒特性曲线是一个带状区域、通 常使用的是平均伏秒特性曲线。 • 均匀和稍不均匀电场气隙的伏秒特性曲线比较平坦,其放 电形成时延较短,比较稳定, • 极不均匀电场气隙的伏秒特性曲线比较陡峭。 • 保护设备(避雷器或间隙)需要伏秒特性曲线尽可能平坦, 并且位于被保护设备的伏秒特性之下且二者永不相交。
第三章 气体电介质的击穿特性
• 根据气体放电理论,可以说明气体放电的基本物 理过程.有助于分析各种气体间隙在各种高电压 下的放电机理和击穿规律。但由于气体放电的发 展过程比较复杂.影响因素较多,气隙击穿的分 散性较大,所以要想利用理论计算的方法来获取 各种气隙的击穿电压相当困难。因此通常都是采 用试验的方法来得到某些典型电极所构成的气隙 在各种电压下的击穿特性,以满足工程设计的需 要。 • 气隙的电场形式对气隙的击穿特性影响较大。此 外气隙所加电压的类型对气隙的击穿特性也有很 大关系。
三、极不均匀电场气隙在稳态电压下的击穿 特性 • 在极不均匀电场的气隙中,“棒一板”间 隙和“棒一棒”间隙具有典型意义。前者 具有最大的不对称性,后者则具有完全的 对称性。其他类型的极不均匀电场气隙的 击穿特性均介于这两种典型气隙的击穿特 性之间。
第三章 气隙的电气强度
第三章 气隙的电气强度本章节的教学内容要求:冲击电压下的气息击穿:标准波形,放电时间,伏秒特性及其实际意义,50%冲击击穿电压,放电的分散性。
大气条件的影响及换算方法,提高气体间隙击穿的措施沿面放电:均匀与不均匀电场中沿面放电的基本过程和影响因素分析,提高沿面放电电压的方法。
§3-1气隙的击穿时间静态击穿电压:长时间作用在气隙上能使得气隙击穿的最低电压。
如果所加电压的瞬时值是变化的,或者所加电压的延续时间很短,则该气隙的击穿电压就不同于静态击穿电压(一般高于)静态击穿电压。
所以,应该说,对于某一气隙,当不同波形的电压作用时,将有相应不同的击穿时间和击穿电压。
一.静态击穿电压U0使气隙击穿的最小电压二.击穿时间tb从加压的瞬时起到气隙完全击穿为止的总时间由三部分组成1.t0 (升压时间):电压从零升到静态击穿电压U0所需的时间2.ts (统计时延):从电压达到U0 的瞬时起到气隙中形成第一个有效电子为止的时间。
3.tf (放电形成(发展)时延)从产生第一个有效电子的瞬时到气隙完全被击穿为止的时间这里所讲的有效电子是指该电子能发展一系列的电离过程,最后导致间隙完全击穿的那个电子。
气隙中出现的自由电子并不一定能成为有效的电子(有效电子--能发展一系列的游离过程,最后导致间隙完全击穿的那个电子)。
这是因为下列原因:有效电子:形成负离子扩散到间隙外游离中途衰亡UuU4.tl (放电时延):tl =ts +tftl 的特点:根据电场的不同,tl 具有分散性和随机性(1)在短间隙、均匀场中tf 〈〈ts → tl =ts即:均匀电场的放电时延tl 主要是产生有效电子的时间,ts 的长短具有统计性质,可取其平均值,称为平均统计时延。
影响ts 的因素:电极材料、外施电压、短波光照射、电场情况(2)在长间隙不均匀场中,由于电场的不均匀性容易产生有效电子,使tf 〉〉ts → tl =tf即:不均匀长间隙电场中,先导放电的发展占放电时延的主要部分影响tf 的因素:间隙长度、电场均匀度、外加电压§3-2气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布一.标准试验电压波形对于不同性质、不同波形的电压,气隙的击穿电压是不同的。
第3章 气体间隙的击穿强度
的U50 %越准确。
U50% 与静态击穿电压U0的比值称为冲击系数 β。
均匀和稍不均匀电场下, β ≈1;
极不均匀电场中, β >1,冲击击穿电压的分散性也
较大。
因为U50% 只是在一定波形下对应于某个固定击穿时间
的击穿电压,所以它不能代表任何击穿时间下间隙的
击穿电压。即U50%不能全面反映间隙的冲击击穿特性。
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。
11
Ub/kV (峰值)
当d<D/4时,击穿特性 与均匀电场相似,无极性 效应;
正极性直流电 压与冲击电压 负极性直流电 压及冲击电压 气隙距离已超 出用以测量电 压时所推荐的 变动范围
d:间距 f:不均匀系数 Em:最大场强
d U b=Em f
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。
d U b=Em f
(3)其他形状的电极布置
2、稍不均匀电场的击穿特点
击穿前无稳定电晕、极性效应不明显、各种电压作用下的击 穿电压几乎一致。
3、极不均匀电场的击穿特点
击穿前有稳定的电晕、有明显的极性效应、各种电压波形对 击穿电压影响很大。
冲击电压 就是作用 时间极为短暂 的电 压,一般指雷电冲击和操作冲击电压。 前者是由雷电造成的 幅值高、陡度大、 作用时间极短的冲击电压;后者是由 电力系统操作或发生事故时,因状态 发生突然变化引起的持续时间较长、 幅值高于系统相电压几倍的冲击电压 。
高电压 气体间隙的击穿强度(2)
可将测得的放电电压值U换算到标准大气条件的电压值Us:
U
=
Kd Kh
Us
空气密度校正系数 湿度校正因素
Kd
= ⎜⎜⎝⎛
P Ps
⎟⎟⎠⎞
m
⎜⎛ ⎝
273 + ts 273 + t
⎟⎞n ⎠
Kh = K w
¾ 海拔H的影响
其中m、n、w及k的取值取决于电 压的形式、极性和放电距离。
U
=
K AU s
=
1.1 −
但应该指出,上述细线效应只存在于一定的间隙距离 范围之内,间隙距离超过一定值,细线也将产生刷状放 电,从而破坏比较均匀的电晕层,使击穿电压与尖-板或 尖-尖间隙的相近了。另外,此种提高击穿电压的方法仅 在持续作用电压下才有效,在雷电冲击电压下并不适用。
(3)极不均匀电场中屏障的使用 有屏障正棒击穿电压提高3~4倍;
Ub=24.22δ d+6.08 δ d (kV )
Ub = f ( pd )
高电压工程基础
3.1.2 稍不均匀电场中的击穿
(1)测量球隙 (可测量交、直流电压、及冲击高电压)
a. d<D/4时,电场均 匀,直流、交流和 冲击击穿电压相 同;
b. d>D/4时,电场不均 匀程度增大,击穿 场强下降,出现极 性效应;
有关
大气环境
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 3.5 SF6气体间隙的击穿 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(直流、工频)下的击穿
3.1.1 均匀电场中的击穿 板-板电极尺寸 eg:高压静电电压表的电极布置 远大于间隙距离
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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 范围内,其击 穿场强约30kV/cm 。
U b 24.4d 6.1 d (kV)
Ub / kV Eb /kV c·m-1
400
200 100
80 60 40
20
10 8 6 4
U b=Em
d f
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。
精制知识
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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。
d:间距 f:不均匀系数 Em:最大场强
精制知识
13
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。
U b=Em
d f
精制知识
14
(3)其他形状的电极布置
场分布的影响加大,平均
正极性直流电 压与冲击电压
负极性直流电 压及冲击电压
气隙距离已超 出用以测量电 压时所推荐的 变动范围
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
d/cm
较低的负极性下击穿电压
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
精制知识
10
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。
11
精制知识
11
Ub/kV (峰值)
当d<D/4时,击穿特性
与均匀电场相似,无极性 效应;
dD/4时,电场不均匀
度增大,大地对球隙中电
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。
精制知识
16
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。
精制知识
17
极不均匀电场的击穿特性-直流电压
+
-
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
精制均知识匀度减小)
18
“棒一棒”气隙的工频击穿电压要比“棒一板”气隙高 一些,因为相对而言,“棒 -棒”气隙的电场要比
“棒一板”气隙稍微均匀一些,(后者的最大场强区完 全集中在棒板附近,而前者则由两个棒极来分摊 )
⒈ 特点
① 击穿前不能形成稳定的电晕放电;
② 电场不对称时,有极性效应,不很明显;
③ 直流、工频下的击穿电压(幅值)以及50%冲击击穿电压相同 ,分散性不大;
④ 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。
精制知识
9
(1)球间隙 (eg:高压实验室中的测量球隙)
加拿大魁北克省水电局 研究所高电压试验室 尺寸 82×67×51.2 m3
2
1 0.01
Eb
Ub
0.04
0.1
0.4
12
4
100 80 60 40
20
10 8 6 4
2
1
10 d / cm
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无电晕,无极性效应,直流、交 流、正负冲击电压的击穿电压精是制知相识同的,均可用此经验公式计6 算。
略低于正极性下的数值。
精制知识
12 12
(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。
U b=Em
d f
(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)。
精制知识
7
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。
精制知识
8
3.1.2 稍不均匀电场中的击穿
典型电极 球—球间隙、球—板间隙、圆柱—板、同轴圆柱间隙
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 3.5 SF6气体间隙中的击穿 3.6 提高气体间隙击穿电压的措施
精制知识
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影响气体间隙击穿电压的主要因素 ① 气体击穿电压与电场分布有关
均匀、稍不均匀、极不均匀 ② 气体击穿电压与电压形式有关
精制知识
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3.1.1 均匀电场中的击穿
静电电压表
均匀场工程实践中非 常少见!为什么呢?
均匀电场中空气的击穿场强 (峰值)为30kV/cm。精制知识
Ub 24.22d 6.08 d
式中 d —间隙距离,cm; δ —空气相对密度。 5
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:
直流、交流、雷电冲击、操作冲击 ③ 气体击穿电压与气体种类有关
空气、电负性气体 ④ 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
精制知识
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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 试验数据
实际电极布置
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3.1 稳态电压下的击穿
稳态电压:直流与工频电压均为持续作用 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。