提高气体介质电气强度的方法ppt课件

如能在采用高气压的同时，再以某些高电气
强度气体（例如SF6气体）来代替空气，那就能获
得更好的效果。
kT
r 2 P No
No
20 Image
Image
右图为不同气压
的空气和SF6气体、电 瓷、变压器油、高真
空等的电气强度比较。
从图上可以看出：
2.8MPa的压缩空气具
有很高的击穿电压。
1-空气，气压为2.8MPa 5-电瓷
由于极不均匀电场气隙被击穿前一定先出现 电晕放电，所以在一定条件下，还可以利用放电 本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场 分布，以提高气隙的击穿电压。
No Image
No 10 Image
细线效应：在一定距离内，采用细线，利用均匀的
电晕层改善电场
No Image
No 11 Image
3、采用屏障改善电场分布（极不均匀电场） 由于气隙中的电场分布和气体放电的发展
R U g .max Ec
式中 E c ：电晕放电起始场强。
超高压输电线路上应用屏蔽原理来改善电场 分布以提高电晕起始电压的实例有：超高压线路 绝缘子串上安装的保护金具(均压环)、超高压线 路上采用的扩径导线等。
No Image
No 8 Image
No Image
No 9 Image
2、利用空间电荷改善电场分布
No Image
No 2 Image
一、改善电场分布 电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强越高。 工程上，改善电场分布主要采取的方法有： 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、极不均匀电场中采用屏蔽改善电场分布
No Image
No 3 Image
1、改进电极形状以改善电场分布 通过改进电极形状的方法来减小气隙中的最
1-空气，气压为2.8MPa 5-电瓷
2-SF6，0.7Mpa 3-高真空
6-SF6,0.1Mpa 7-空气,0.1Mpa
4-变压器油
No Image
No 22 Image
2、采用高电气强度气体
2-SF6，0.7Mpa
6-SF6,0.1Mpa
3-高真空
7-空气,0.1Mpa
4-变压器油
No Image
No 21 Image
但采用高气压会
对电气设备外壳的密
封性和机械强度提出
很高的要求，往往难
以实现。如果用SF6来 代替空气，为了达到
同样的电气强度，只
要采用 0.7MPa左右的 气压就够了。
No Image
No 16 Image
在冲击电压下，屏障的作用要小一些，因 为这时积聚在屏障上的空间电荷较少。
显然，屏障在均匀或稍Βιβλιοθήκη Baidu均匀电场的场合 就难以发挥作用了。
No Image
No 17 Image
二、消弱或抑制电离过程 工程上，主要采取的方法有：
1、采用高气压 2、采用强电负性气体 3、采用高真空
第五节 提高气体介质电 气强度的方法
No Image
No 1 Image
为了缩小电力设施的尺寸，总希望将气隙长度 或绝缘距离尽可能取得小一些，为此就应采取措施 来提高气体介质的电气强度。从实用角度出发，要 提高气隙的击穿电压，主要采用两条途径：
➢改善气隙中的电场分布，使之均匀； ➢设法削弱和抑制气体介质中的电离过程。
屏障的作用取决于它所拦住的与电晕电极同
号的空间电荷，这样就能使电晕电极与屏障之间
的空间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分
布均匀化。
No Image
No 13 Image
如图所示，虽然这时
屏障与另一电极之间的空
间电场强度反而增大了，
但其电场形状变得更象两
块平板电极之间的均匀电
场，所以整个气隙的电气
过程都与带电粒子在气隙空间的产生、运动和 分布密切有关，所以在气隙中放置形状和位置 合适、能阻碍带电粒子运动和调整空间电荷分 布的屏障，也是提高气体介质电气强度的一种 有效方法。
No Image
No 12 Image
屏障用绝缘材料制成，但它本身的绝缘性能 无关紧要，重要的是它的密封性(拦住带电粒子的 能力)。它一般安装在电晕间隙中，其表面与电力 线垂直。
大电场强度，以改善电场分布，提高气隙的击穿 电压。如：
a、增大电极的曲率半径 b、消除电极表面的毛刺、尖角
No Image
No 4 Image
a、增大电极的曲率半径 利用屏蔽来增大电极的曲率半径是一
种常用的方法。以电气强度最差的“棒一板” 气隙为例，如果在棒极的端部加装一只直径 适当的金属球，就能有效地提高气隙的击穿 电压。
强度得到了提高。
No Image
No 14 Image
有屏障气隙的击穿 电压与该屏障的安装位 置有很大的关系。以图 2—15所示的“棒一板” 气隙为例，最有利的屏
障位置在x=(1/5～1/6)d
处，这时该气隙的电气 强度在正极性直流时约 可增加为2～3倍。
No Image
No 15 Image
但当棒为负极性时， 即使屏障放在最有利 的位置，也只能略微 提高气隙的击穿电压 (例如20％)，而在大 多数位置上，反而使 击穿电压有不同程度 的降低。
No Image
No 18 Image
1、采用高气压
在常压下空气的电气强度是比较低的，约为 30kV/cm。即使采取上述各种措施来尽可能改善电 场，其平均击穿场强也不可能超越这一极限，可见 常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的 电气强度低得多。
No Image
No 19 Image
如果把空气加以压缩，使气压大大超过 0.1MPa(1atm)，那么它的电气强度也能得到显著 的提高。这主要是因为提高气压可以大大减小电 子的自由行程长度，从而削弱和抑制了电离过程。
No Image
No 5 Image
右图表明采用不 同直径屏蔽球时的效 果，例如在极间距离 为100cm时，采用一直 径 为 75cm 的 球 形 屏 蔽 极就可使气隙的击穿 电压约提高1倍。
No Image
No 6 Image
b、消除电极表面的毛刺、尖角
许多高压电气装置的高压出线端(例如电力设备
高压套管导杆上端)具有尖锐的形状，往往需要加装
屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕
起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始
电压
U
大于装置的最大对地工作电压U
c
g .max
，即：
Uc Ug.max
No Image
No 7 Image
最简单的屏蔽罩当然是球形屏蔽极，它的半
径R 按下式选择：