2不均匀中气体的击穿，冲击电压下气隙的击穿.ppt

* * 第三节 极不均匀场中气体的放电过程 电场的类型：均匀场、稍不均匀场和极不均匀场。 各种结构的电场不均匀度，用不均匀系数f区分，它等于最 大电场强度Emax和平均电场强度Eav的比值。 对于均匀场，一旦自持放电，就意味着击穿，f=1； 对于稍不均匀场，存在不稳定的电晕放电，一般出现电晕 放电，很快就击穿，f2; 对于极不均匀场，存在稳定的电晕放电，往往并没用击穿， f4以上。 极不均匀场放电特点： 1、电晕放电 2、极性效应 一、电晕放电 1、定义：电场极不均匀时，在大曲率电极附近空间局部场强首先达到引起强烈游离的数值，使其附近很薄一层空气中形成自持放电，产生薄薄的淡紫色发光层。该放电仅局限在大曲率电极周围很小范围内，而整个气隙尚未击穿，这种现象即为电晕放电。 刚开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压或起晕电压。 电晕放电的起始电压一般用经验公式来推算，流传最广的是皮克公式，电晕起始场强近似为： 2、特点：电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式，电晕起始电压低于击穿电压，电场越不均匀其差值越大。 危害： 电晕放电引起光、声、热等效应使空气发生化学反应，不但消耗能量，还产生臭氧和氧化氮等有害气体，腐蚀金具和有机绝缘物。坏天气要比好天气时的电晕损耗大得多。 电晕放电中，由于电子崩和流注不断消失、出现造成的放电脉冲会产生高频电磁波，对无线电和广播产生干扰。 电晕放电还会产生可闻噪声。 消除方法：改进电极形状；减小电极曲率——如电极采用大尺寸球面， 超高压线路采用扩径导线等。 有利方面： 降低输电线上的雷电或操作冲击波的幅值和波前陡度。 电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等工业设施中得到广泛应用。 某些场合可改善电场分布。 2、分析： 以极不均匀“棒－板”气隙电场为例。 (a) 正尖——负板 电子崩头部的电子到达棒极后即被中和，留在棒极附近的为正空间电荷。这些正离子向阴极移动速度很慢，削弱了棒极附近的电场，使棒极附近难以形成流注，自持放电难以实现，故起晕电压较高。而它们同时加强了朝向极板的电场，促进放电向前发展，故击穿电压较低。 二、极性效应 电极形状不对称的极不均匀场中，大曲率电极极性不同时，间隙击穿电压和起晕电压各不相同。 即：Ub-→|+Ub+→|- 1、定义： (a) 负尖——正板 电子崩将由棒极表面出发向阳极板发展，崩头的电子在离开强场（电晕）区后，大多形成负离子且浓度小，对电场影响不大。留在棒极附近是大批正离子，将加强棒极表面附近的电场，容易形成自持放电，所以其起晕电压较低。间隙深处的电场被消弱，使流注不易向前发展，间隙的击穿电压要比正极性时高得多。 工程实际中，输电线路外绝缘和高压电器的外绝缘都属于极不均匀电场分布，在交流电压下的击穿都发生在正半波； 因此考核绝缘冲击特性时应施加正极性的冲击电压。 三、极不均匀场放电特点 无论尖极极性如何，放电总是从尖极开始。 尖极附近总是留下空间电荷 存在极性效应：Ub-→|+ Ub+→|- 第四节 冲击电压下气体的击穿过程 一、冲击波形及特点 冲击波： ①雷电冲击波 ②操作冲击波 1、标准雷电冲击电压波： IEC和国标规定： T1=1.2μs±30％ T2=50μs±20% 可写为±1.20/50μs 标准雷电冲击电压波 T1——视在波前时间 T2——视在半峰值时间 用来模拟雷电过电压波，采用的是双指数波，表征为： 2、标准雷电截波： 用来模拟雷电过电压引起气隙击穿或外绝缘闪络后出现的截尾冲击波。 IEC和国标规定： T1=1.2μs±30％；Tc=2~5μs； 可写为±1.20/2~5μs 冲击波的特点： 高幅值、高陡度、 短时间 3、标准操作冲击电压波： 用来模拟电力系统内部的操作过电压波，也采用双指数波，但波前时间和半峰值时间都比雷电冲击电压波长得多。 IEC和国标规定： Tcr=250μs±20％ T2=2500μs±60% 可写为250/2500μs 二、冲击放电特点 足够大的电场强度或足够高的电压。 在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子。 需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿。 1、完成气隙击穿的三个必备条件： 完成击穿所需放电时间很短（微秒级）： 直流电压、工频交流等持续作用的电压，满足上述三个条件不成问题； 当所加电压为变化速度很快、作用时间很短的冲击电压时，因有效作用时间短，放电时间就变成一个重要因素。 总放电时间 tb=t0＋ts＋tf 2、放电时间的组成： t1＝ts＋tf 称为放电时延 t0－气隙在持续电压下的击穿电压为Us，为所加电压从0上升到Us的时间； ts－从电压达到U0瞬时起到气隙中出现第一个有效电子为止的时间称为统