第6讲 气隙的击穿特性.ppt

高电压技术 主要内容 气隙的击穿时间 持续作用电压下空气的击穿电压 雷电冲击电压下空气的击穿电压及伏秒特性 操作冲击电压下空气的击穿电压 提高气体间隙击穿电压的措施 影响空气间隙放电电压的因素主要： 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 一、气隙的击穿时间 最低静态击穿电压U0 击穿时间tb 升压时间t0 、统计时延ts 、放电发展时间tf 、放电时延 tl 短间隙(1厘米以下) tfts ，平均统计时延 较长的间隙中 tl主要决定于tf 间隙上外施电压增加，放电发展时间也会减小 持续作用电压 直流电压、工频电压 与电压的变化速度相比，放电发展所需时间可以忽略不计 。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，间隙击穿 非持续作用电压 操作过电压、雷电过电压 持续时间极短（以微秒计），放电发展速度不能忽略不计，间隙的击穿特性具有新的特点 二、持续作用电压下空气的击穿电压 均匀电场中的击穿电压 1. 直流、工频击穿电压（峰值）都相同。击穿电压的分散性较小 2. 均匀电场中空气的击穿电压(峰值)，相应的经验公式为 式中 S ?? 间隙距离，（cm） ? ?? 空气相对密度 当S不过于小时（S 1cm），均匀电场中空气的电气强度（峰值）大致等于30kV/cm 二、持续作用电压下空气的击穿电压 稍不均匀电场中的击穿电压 1. 不能形成稳定的电晕放电 2. 电场不对称时，极性效应不很明显 3. 直流、工频下的击穿电压(幅值) 都相同，击穿电压的分散性也不大 4. 击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高 球—球间隙，球—板间隙，同轴圆柱间隙 球—球间隙 当d＜D/4，电场相当均匀，直流电压、工频电压及冲击电压作用下，击穿电压都相同 当d＞D/4，大地对电场的畸变作用使间隙电场分布不对称，Ub有极性效应 电场最强的电极为负极性时的击穿电压略低于正极性时的数值 同一间隙距离下，球电极直径越大，由于电场均匀程度增加，击穿电压也越高 二、持续作用电压下空气的击穿电压 电场极不均匀的极端情况典型电极来研究 棒(尖)—板 ：电场分布不对称 棒(尖)—棒(尖) ：电场分布对称 直流、工频间的差别比较明显，分散性较大，且极性效应显著 1. 直流电压下的击穿电压 极性效应：尖—尖电极间的击穿电压介于极性不同的尖—板电极之间 棒—板间隙：棒具有正极性时，平均击穿场强约为4.5kV/cm；棒具有负极性时约为l0kV/cm 棒—棒间隙的平均击穿场强约为4.8~5.0kV/cm 2. 工频电压下的击穿电压 击穿在棒的极性为正、电压达到幅值时发生 除了起始部分外，击穿电压和距离近似直线关系 棒—棒间隙的平均击穿场强约为5.36kV/cm(幅值)，棒—板间隙的约为4.8kV/cm(幅值) “饱和现象” ：距离加大，平均击穿场强明显降低，棒—板间隙尤为严重 d＝1m， 5 kV/cm d＝l０m，2 kV/cm 三、雷电冲击电压下空气的击穿电压及伏秒特性 1. 雷电流是冲击波形的，故由雷闪放电引起的高电压也具有冲击波形 2. 雷电冲击电压标准波形 Tl＝1.2?s（?30%） T2＝50?s（?20%） 3. 雷电冲击50％击穿电压 在多次施加电压时，其中半数导致击穿的电压，工程上以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性 4. 伏秒特性 伏秒特性的制订方法 工程上用间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系来表征间隙在冲击电压下的击穿特性 伏秒特性用实验方法求取 放电时间具有分散性，实际上伏秒特性是以上、下包线为界的一个带状区域 四、操作冲击电压下空气的击穿电压 1. 操作冲击电压推荐波形 2. 操作冲击50％击穿电压 极不均匀电场中的击穿电压 极不均匀电场中的操作击穿有许多特点 特点 极性效应 极不均匀电场中同样有极性效应。正极性下50％击穿电压比负极性下低，所以也更危险 电场分布的影响 “邻近效应” ：接地物体靠近放电间隙会显著降低其正极性击穿电压，但能多少提高一些负极性击穿电压 电极形状对间隙的击穿电压也有很大影响 3.波形的