高电压技术 第3章 气隙电气强度.pptVIP

教学目标 掌握气隙放电电压与放电时延的关系 了解大气条件对气隙击穿电压的影响 掌握电场形式与典型电压波形对击穿电压 的影响 掌握提高气隙击穿电压的方法 掌握沿面放电的机理、影响因素和提高闪络电压的方法 教学重点 各种气隙放电电压的特点和影响因素以及相互之间的关系 教学难点 伏秒特性的概念及相关知识 影响空气间隙放电电压的因素主要有： ? 电场情况：均匀、稍不均匀、极不均匀 ? 电压形式：直流电压、交流电压、雷电冲击电压、操作冲击电压 ? 大气条件：气压、温度、湿度 以电压形式讨论空气间隙放电电压的影响。 第一节 气隙的击穿时间 每个气隙都有它的最低静态击穿电压，即长时间作用在间隙上能使间隙击穿的最低电压，所以，欲使间隙击穿，外加电压U必须不小于这静态电压击穿电压．但这仅是必要条件，而不是允分条件，欲使间隙击穿，还必须使该电压持续作用一定的时间。 从开始加压的瞬时起到气隙完全击穿为止总的时间称为击穿时间tb，它是由三部分组成。 这里说的第一个有效电子是指该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。 tl ：放电时延 短间隙(如1cm以下)中，特别是电场比较均匀时，相比之下放电发展时间甚小，tfts这时统计时延实际上就等于放电时延，可以直接用示波器测量。由于每次放电统计时延大小不一，故通常讨论其平均值，称为平均统计时延。 较长的间隙中，放电时延主要决定于放电发展时间。在比较均匀的电场中，由于间隙中电场到处都很强，放电发展速度炔，所以放电发展时间较短。在极不均匀电场中则放电发展时间较长。显然，间隙上外施电压增加，放电发展时间也会减小。 气体间隙的击穿电压和电压种类有关。直流电压和工频电压统称为持续作用电压。这类电压的变化速度很小．相比之下放电发展所需时间可以忽略不计。电力系统中的操作过电压和大气过电压则持续时间极短、以微秒（10-6秒）计，所以实验室中也应以持续时间接短的电压来模拟这些过电压，相应地称为操作冲击电压和雷电仲击电压。在冲击电压下，放电发展速度就不能忽略不计了，这时间隙的击穿特性就具有新的特点了。所以，以下分别介绍不同种类电压作用下的击穿电压试验数据。 本节介绍持续作用电压下的击穿电压。不少情况下间隙的距离由持续作用电压决定。持续电压作用下，当气体状态不变时，一定距离的间隙的击穿电压具有确定的数值，当间隙上的电压升高达到击穿电压时，则间隙击穿，使电路短路。 第二节 持续作用电压下空气的击穿电压 2.1、均匀电场中的击穿电压 工程上极少遇到很大的均匀电场间隙。因为间隙距离很大时，要消除电极的边缘效应就得采用极大尺寸的电极。因此，在均匀电场中，通常只有间隙不太大时的击穿电压试验数据。 2.2 稍不均匀电场中的击穿电压 2.2.1 击穿电压实验数据 1.击穿的一般规律 工程上经常遇到的是不均匀电场。如前所述根据放电现象的待点，不均匀电场可区分为稍不均匀电场和极不均匀电场。和均匀电场中相似：稍不均匀电场中直到击穿为止不发生电晕；电场不对称时，极性效应不很明显；直流下及工频下的击穿电压(幅值)以及50％冲击击穿电压实际上也都相同，击穿电压的分散性也不大。 在稍不均匀电场中，击穿电压和电场均匀程度关系极大，所以没有能概括各种电场分布的试验数据。具体间隙的击穿电压需要通过实验才能准确确定。但从实验中可得出这样一个规律，即电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高，其极限就是均匀电场中的击穿电压。 典型的稍不均匀电场间隙：球—球间隙，球—板间隙，同轴圆柱间隙 2．球—球间隙 两球直径相同，一球接地时，球电极间击穿电压Ub和间隙距离d的关系见图。实验表明，当间隙距离d小于球极直径D的1／4时(d＜D/4)，电场相当均匀，无论是直流电压工频电压还是冲击电压作用下，其击穿电压都相同。然而当d＞D／4后，电场不均匀程度增加，大地对电场的畸变作用也加强了，从而使不接地球处电场增强，间隙中电场分布变得不对称了(图2—44)。结果不论是直流电压还是冲击电压，不接地球为正极性时的击穿电压开始变得大于负极性下的数值。工频电压下由于击穿发生在容易击穿的半周，所以其击穿电压和负极性下的相同。也就是说，稍不均匀电场中也有极性效应，而且和极不均匀电场中的极性效应相反，电场最强的电极为负极性时的击穿电压反而略低于正极性时的数值。这种现象的产生也是由于空间电荷的影响。如第五节所述，极不均匀电场棒—权间隙中，由于非自持放电形成的空间电荷的影响，负极性下电晕起始电