气体介质的电气强度知识

2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
4. 操作冲击电压
250/ 2500s
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
4. 操作冲击电压
源自文库
第2节 极不均匀电场气隙的击穿特性
4. 操作冲击电压
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
4. 操作冲击电压
特点：
1、50%的操作冲击电压依赖于冲击电压的上升时间Tcr。
2、50%的操作冲击电压并非介于雷电冲击电压和工频 交流击穿电压之间。它远低于雷电冲击电压，甚至在某 些上升时间范围内，还低于工频交流击穿电压。
3. 雷电冲击电压
1.2 / 50s
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
3. 雷电冲击电压
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
3. 雷电冲击电压
特点：
1、棒-板间隙冲击击穿电压具有明显的极性效应；正棒击 穿电压比负棒低得多。
2、棒-棒间隙也有不大的极性效应，这是由于大地的影响， 使不接地的那个电极附近电场增强。
3、饱和特性
4、分散性更大（可以理解为伏秒特性带宽更宽）。
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
为何要对不同大气条件下的击穿特性进行校正
高海拔地区的 高纬度地区 沿海地区
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
我国国标规定的标准大气条件
压力：101.3 kPa 温度：293 K 绝对湿度：11 g/m³
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
常见的极不均匀电场气隙
工程上的极不均匀电场气隙，均可以用两类极端 的模型表示，实际的工程应用可依据这两类电场类 型的测量值进行推算：
b).棒-板电极（完全不对称结构）
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
1. 直流电压
稍短间隙
显著特征：极性效应
平均击穿场强：
正极性棒-板间隙： 7.5kV/cm
d：间隙距离； ：空气相对密度
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性
稍不均匀电场中的击穿电压
a、典型的稍不均匀电场
球隙、同轴圆筒、气体绝缘组合电器中的分相封闭母线筒
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性
稍不均匀电场中的击穿电压
以球隙为例分析击穿特性
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性
稍均匀电场中的击穿电压
2.4 提高气体介质电气强度的方法
1、改进电极形状以改善电场分布 2、利用空间电荷改善电场分布 3、采用介质阻挡方法 4、采用高气压的方法 5、采用高电气强度气体 6、采用高真空
2.4 提高气体介质电气强度的方法
1、改进电极形状以改善电场分布
电场均匀——击穿场强高——通过改善电极形状均匀电场
特点： 1、棒-板间隙击穿总是在棒的极性 为正时击穿。
2、击穿电压与距离近似成直线关 系，大间隙下击穿电压有饱和趋势 （见后页）
3、平均击穿场强 棒-棒间隙：3.8kV(有效值)/cm
棒-板间隙：3.35kV(有效值)/cm
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
显著特征：饱和特性
长 间 隙
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
1. 对空气密度的校正
p
Kd
=
δ
=
2.9 T
适用于短气隙(<1 m)
Kd = δm
适用于长气隙情况
式中的m是与电极形状、气隙长度、电压类型及极性 有关的值，应用时可查阅国家标准。
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
2. 对湿度的校正
大气中的水分可以吸附电子形成负离子，抑制放电的发生。
均匀电场或稍不均匀电场：湿度对这类电场的影响不大。
极不均匀电场：湿度对这类电场的影响较大。需用湿度校
正因数加以修正。 Kh = k ω
k与绝对湿度和电压类型有关
与电极形状、气隙长度、电压类型及其极性有关
第3节 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
3. 对海拔高度的校正
我国幅员辽阔，运行于高海拔地区的电力设施不占少数。 特别是近年来的西部开发和青藏铁路的建设，大量的电气 设备涌入西部的高海拔地区。
以球隙为例分析击穿特性
关键点
d1 <
D4
D越大，电场越均匀，击穿场强越高
直流、交流、冲击电压基本相同
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
常见的极不均匀电场气隙
工程上的极不均匀电场气隙，均可以用两类极端 的模型表示，实际的工程应用可依据这两类电场类 型的测量值进行推算：
a).棒-棒电极（完全对称结构）
U = KaU p 1
Ka = 1.1- H ? 10-4
1000 m<H<4000 m
2.4 提高气体介质电气强度的方法
绝缘安全：气隙尽可能大。 设备尺寸：经济性，实用性——气隙尽量小一些。
如何调和上述矛盾：思路/途径/原则 1. 改善气隙中的电场分布，使之尽量均匀； 2. 设法削弱或抑制气体介质的电离过程。
大气条件改变，如在高海 拔地区，气压、气体密度、 温度、湿度等条件均改变。 在此条件下测量的气隙击 穿数据与在标准大气条件 下所测数据不具有可比性。
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
采用校正的方法
U =Kd gKh gU0
Kd 空气密度校正因数 Kh 湿度校正因数
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
负极性棒-板间隙： 20kV/cm
棒-棒间隙：8.5kV/cm
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
1. 直流电压
较长间隙
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
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
2. 工频交流电压
气体介质的电气强度
气体放电的物理过程：气体中带电质点的产生、汤逊放 电、流注放电、电晕放电、沿面放电（微观特性） 工程上，要用击穿特性表示（击穿场强，击穿电压） （宏观特性）
气体介质的电气强度
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性 2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性 2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正 2.4 提高气体介质电气强度的方法 2.5 六氟化硫和气体绝缘电气设备
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性
均匀电场中的击穿电压
平行板电极(消除边缘效应) 工程上很少有极间距很大的均匀电场气隙
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性
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： Ub = 24.22δd +6.08 δd kV( 峰值 )