气体电介质的击穿特性演示文稿

气体电介质的击穿特性演示 文稿
（优选）气体电介质的击穿 特性
知识点
电晕放电 极性效应 先导 主放电 雷击冲击电压的波形 伏秒特性 流注的形成和发展 沿面放电
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1 电晕放电
电晕的产生 极不均匀电场中，间隙中的最大场强比平均场强大得多。外加电压比
较低的时候，曲率大（曲率半径较小）的电极附近电场强度已足够大 可引起强烈的游离，在这局部的强场区形成放电。这种仅仅发生在强 场区的局部放电称为电晕放电。 电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式。
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短间隙不均匀电场中的放电过程
指间隙距离不超过1m的间隙，以棒板间隙为 例。
由于正流注所形成的空间电荷总是加强流注 通道头部前方的电场，所以正流注的发展是 连续的，速度很快。
棒极为负时流注的发展实际上是阶段式的， 其平均速度比正棒极流注小得多，击穿同一 间隙所需的外电压要高得多。
用，其击穿电压（峰值）都相同，且分散性很小。
Ub＝24.22 d＋6.08 d (kV )
在标准大气条件下（d为1cm左右时)，均匀电场
中空气的电气强度约为30kV/cm（峰值）。
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二、稍不均匀电场中的击穿电压
不均匀系数：间隙中的最大场强与平均场强之比， 稍不均匀电场<4
稍不均匀电场中各处的场强差异不大，间隙中任何一处若出 现自持放电，必将立即导致整个间隙的击穿。所以对于稍不均 匀电场，任何一处自持放电的条件，就是整个间隙击穿的条件。 1. 电场不对称时，击穿电压有弱极性效应。 2. 击穿前有电晕发生，但不稳定，一旦出现电晕，立即导致整个 间隙击穿。 3. 间隙距离一般不很大，放电发展所需时间短。直流击穿电压、 交流击穿电压、正负50%冲击击穿电压几乎一致，且分散性不 大。
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长间隙不均匀电场中的放电过程
（d＞1m时） 1.先导放电阶段
具有热游离过程的通道称为先 导通道。
2.主放电阶段
温度更高、电导更大，轴向电
场更小的等离子体火花通道。
此时，间隙接近于短路状态，
气隙完全丧失了绝缘性能。
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结论： a、长间隙的放电通常分为电子崩、流注、先导放电和主放
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持续电压指直流电压或工频交流电压
特点：电压变化的速度和间隙中放电发展的速度相比极 小，故放电发展所需的时间可以忽略不计，只要作用于 间隙的电压达到击穿电压，间隙就会发生击穿。
直流电压：直流中所含脉动分类的脉动系数（脉动幅值 与直流电压的平均值之比）不大于3%。直流电压的大型 指直流电压的平均值。
电四个阶段。 b、短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩、流注
和主放电三个阶段。 c、长间隙放电时，炽热的导电通道是在放电发展的过程中
建立的，而不是在整个间隙被流注通道贯穿后建立的，先 导过程与主放电过程就发展得越充分，所以长间隙的平均 击穿场强远小于短间隙的平均击穿场强。
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持续电压作用下空气的击穿电压
空气间隙的击穿场强主要取决于外加电压的 种类、电场的均匀程度及气体的状态。 电力工程中的空气间隙一般会受到三种电压的作 用：
持续电压、雷电冲击电压、操作冲击电压
持续电压作用下间隙的击穿电压与放电发展 的时间无关，在电场形式、气体的状态等其他 条件不变的情况下，只取决于间隙的距离
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稍不均匀电场的击穿电压与电场均匀度关 系极大，没有能概括各种电极结构的统一的经 验公式。通常是对一些典型的电极结构做出一 批实验数据，实际的电极结构只能从典型电极 中选取类似结构进行估算。 电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压越高， 其极限就是均匀电场中的击穿电压。
0.3 )(kV / cm)
r
m：导线表面粗糙系数与气象系数的乘 积; δ:空气相对密度； r: 导线半径（cm）
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3、电晕放电的效应 （1）电晕电流具有高频脉冲性质，对无线电通讯产生干扰。 （2）电晕使空气发生化学反应，产生O3、NO、NO2。 （3）产生能量损耗。电晕损耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因
降低电晕的方法： 从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度。
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3 极性效应
在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的 那个电极表面开始，与该电极极性无关。
对于电极形状不对称的不均匀电场气隙，如棒— —板间隙，棒电极的极性不同时，间隙的起晕电 压和击穿电压的大小也不同。这种现象称为极性 效应。
素，坏天气时电晕损耗要比好天气时大得多。
对于500－750kV的超高压输电线路，在天气好时电晕损耗一般不超
过几个W/km，而在坏天气时，可以达到100 W/km以上。
因此在设计超高压线路时，需要根据不同天气条件下电晕损耗的实测
数据和线路参数，以及沿线路各种气象条件的出现概率等对线路的电晕
损耗进行估算
击穿电压较低。
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负棒—正板 阴极表面游离产生的电子通过强场区形成电子崩，电子向板极运动进入 弱场区后不再引起游离，并大多形成负离子。因其浓度小，对电场影响小。 正空间电荷加强了棒极附近的电场，易形成自持放电，故起晕电压低。朝 向板极方向的电场被减弱，流注不易发展，故击穿电压较高。
交流电压：波形接近正弦波，正、负两半波相同，峰值
与有效值之比为 2，偏差不超过 5%。
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一、均匀电场中的击穿电压
1. 因电场对称，所以击穿电压无极性效应。 2. 因击穿前间隙各处场强相等，击穿前无电晕发生，起
始放电电压等于击穿电压。 3. 不论何种电压（直流、交流、正负50%冲击电压）作
电晕放电的现象
薄薄的发光层；
伴有“咝咝”放电声；
发出臭氧气味。
2 电晕放电的起始电压和起始场强
起始电压
开始出现电晕时的电压
起始场强
开始出现电晕时电极表面的场强
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输电线路的电晕起始场强与导线半径及空气密度
有关，一般用经验公式来推算，应用最广的是皮克
公式：
Ec 30m (1
原因：棒电极的极性不同时，间隙中的空间电荷 对外电场的畸变作用不同。
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正棒—负板间隙
当电子崩发展到棒极时，电子进入棒极中和。正离子留在棒
极附近以较慢速度向板极运动，正空间电荷使紧贴棒极附近的
电场减弱，不易形成流注，放电难以自持，故起晕电压高。而
正空间电荷加强了朝向板极的电场，有利于流注向板发展，故