国家电网高压电培训 第二章 气体放电过程及其击穿特性

(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
※影响空气间隙击穿场强的主要因素? 3.气体的状态等因素有关（温度、气压、湿度）
●标准大气条件
大气压力 P0=101.3kpa 温度 湿度
200 C
h0=11g/m3
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
①相对密度的影响
p
相对密度δ
δ=0.289---T
学习内容：
(一) 击穿?击穿电压?击穿场强? (二) 击穿过程?（放电机理） (三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素? (四) 提高气体间隙击穿场强的方法?
(五) 沿面放电
(六) SF6气体的特性
(一) 击穿? 击穿电压? 击穿场强?
击穿：当施加于电介质的电压达到某临界值时，通过介质的 电流会急剧增加，电介质完全失去绝缘性能，这种现 象称为电介质的击穿。 击穿电压：导致电介质击穿的最低临界电压称为击穿电压。
①
50%冲击放电电压U50%
反映间隙的耐受冲击电压的特性。
即在多次施加某一冲击电压时， 击穿概率为50%时的电压。 同一波形、不同幅值的冲击电 压下，间隙上出现的电压最大 值和放电时间的关系曲线
②
伏秒特性
比较不同设备绝缘的冲击击穿特性
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
S1被保护设备的伏秒特性曲线，S2保护设备的伏秒特性曲线
δd值较大时则要用流注理论来解释。
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
※影响空气间隙击穿场强的主要因素? 1.电场的均匀程度 2.外加电压的种类
3.气体的状态等因素有关
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
※影响空气间隙击穿场强的主要因素? 1.电场的均匀程度（均匀、稍不均匀、极不均匀） 2.外加电压的种类（交流、直流、冲击电压）
种自持放电形式。
电晕放电
2.电晕放电的危害、对策及其利用 ①损耗；②干扰；③氧化、腐蚀
3. 抑制电晕放电的对策 从根本上设法限制和降低电极表面的电场强度。
如：输电线路的导线选择，电气设备电极形状的改善。
极性效应


极不均匀电场中（棒-板间隙）
棒为正极性时，电晕起始电压比负极性时略高； 棒为负极性时，击穿电压较正极性时为高。
①极性效应不显著；
②电晕不稳定； ③击穿电压分散性不 大
①有极性效应；
②有稳定的电晕； ③击穿电压分散性大
电晕放电
1.电晕放电：在极不均匀场中，当电压
升高到一定程度后，在空气间隙完全
击穿之前，大曲率电极(高场强电极) 附近会有薄薄的发光层，这种放电现 象称为电晕。 电晕放电是极不均匀电场所特有的一
3.气体的状态等因素有关（温度、气压、湿度）
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
※影响空气间隙击穿场强的主要因素? 1.电场的均匀程度（均匀、稍不均匀、极不均匀） Ub均匀＞Ub稍不均匀＞Ub极不均匀
均匀电场中的击穿 ①无极性效应； ②无电晕； ③击穿电压分散性 小 稍不均匀电场的击穿 极不均匀电场中的击穿
3.巴申定律 当气体和电极材料一定时， 气隙的击穿电压是气体的 相对密度δ和气隙距离 d
乘 积 的 函 数 ， 即 Ub ＝ f
（δd）
Ub的极小值不是出现在常 压下，而是出现在低气压，即 空气相对密度很小的情况下。
(二) 击穿过程?
4.流注理论 流注理论认为电子的碰撞游离和空间光游离是形成自 持放电的主要因素。 放电简单流程图:
波长时间T2: T2=(50 20%) μs 标准波形通常用符号 表示
T1-波前时间；
T2-半峰值时间

1.2 / 50s
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
▲.间隙击穿要满足二个条件
a.足够高的电压幅值
b.足够长的电压作用时间 50%冲击放电电压U50% 伏秒特性
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
※影响空气间隙击穿场强的主要因素?
2.外加电压的种类（交流、直流、冲击电压） Ub冲击＞Ub直流＞Ub交流
冲击电压：波形具有单次脉冲性质，作用时间极为短暂的电压。
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
标准雷电冲击电压波形
波头时间T1：T1=(1.2 30%)μs
(KV)
击穿场强：电介质单位厚度上所承受的击穿电压称为击穿电 场强度，简称击穿强度，又叫绝缘强度或耐电强度。 (KV/cm)
(二) 击穿过程?
1.带电质点的产生与消失 ①产生 带电质点？←电离←
阴极表面游离√ 气体分子本身发生游离
碰撞游离√ 光游离√ 热游离√
电离(游离)是指电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程。
一部分：电介质的击穿
项目内容： 1.气体介质的击穿； 2.液体介质的击穿； 3.固体介质的击穿。 主要知识点： 1.介质击穿现象及相关概念； 2．介质击穿过程； 3.影响介质击穿电压的因素；
4.提高介质击穿特性的方法。
相间绝缘以气 体作为绝缘材料
输电线路以气体 作为绝缘材料
第二章 气体放电过程及其击穿特性
有效电子(经碰撞游离)-----电子崩(畸变电场)-----发射光子(在强电 场作用下)-----产生新的电子崩(二次崩)-----形成混质通道(流注)----由阳极向阴极(阳极流注)或由阴极向阳极(阴极流注)击穿.
(二) 击穿过程?
只有电子崩过程是不会发生自持放电的。要达到自持放电 的条件，必须在气隙内初始电子崩消失前产生新的电子（二 次电子）来取代外电离因素产生的初始电子。 实验现象表明，二次电子的产生机制与δd有关。 δd值较小时自持放电的条件可用汤逊理论来说明；
当δ在0.95到1.05之间时,空气间隙的击穿电压U 与δ成正比 U= δU0
(三) 影响空气间隙击穿场强的主要因素?
②
湿度的影响
(1). 均匀或稍不均匀电场 湿度的增加而略有增加,但程度极微,可以不校正 (2). 极不均匀电场 由于平均场强较低,湿度增加后,水分子易吸附电 子而形成质量较大的负离子,运动速度,减慢游离 能力大大降低,使击穿电压增大.因此需要校正.
(二) 击穿过程?
1.带电质点的产生与消失
电荷的定向移动√ ②消失 扩散√ 复合√
(二) 击穿过程?（放电机理）
2.汤逊理论
汤逊理论认为，δd较 小时，气体间隙的击穿主 要由电子的碰撞游离和正 离子撞击阴极表面造成的
电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推 进而形成的一群电子
表面游离所引起。
(二) 击穿过程?