2 气体击穿理论分析和气体间隙绝缘.ppt

第二章 气体击穿理论分析和气体间隙绝缘 波形的影响 在一定波前时间范围内，U50%甚至会比工频击穿电压低，呈现出“U形曲线”。故对于220kV的超高压输电系统和电力设备，应按操作过电压的电气特性进行绝缘设计。 “U形曲线”是放电时延和空间电荷(形成及迁移)这两类不同因素的影响所造成的。教材P36 对应极小值的波前时间随着间隙距离加大而增加。对7m以下的间隙，在50～200μs这段时间内，气息的击穿最易发生。 第七节 操作冲击电压下气体的击穿特性 分散性大 波前时间在数十到数百位秒之间：U50%的标准偏差约为5%。波前时间超过1000μs以后，可达8％。 50％击穿电压极小值的经验公式 第七节 操作冲击电压下气体的击穿特性 返回 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 （一）SF6的物理化学特性 无色、无味的气体，具有较高的电气强度，优良的灭弧性能，良好的冷却特性，不可燃； SF6击穿电压是空气的3倍，灭弧性能大约是空气的100倍 SF6分子中，6个氟原子围绕硫原子对称排布成正八面体，化学性能稳定 纯SF6是一种无毒气体，但它会因引起窒息对人身造成威胁；若纯度不够，会含有SF4、S2F10、HF、SO2等杂质，这些杂质有毒；另外SF6因放电而产生的一些分解物也是有毒的。 要对一个断路器或其他设备更换SF6时，要带防毒面具 20℃充气压力0.45MPa，液化温度－40℃；20℃充气压力0.75MPa，液化温度－25℃。高寒地区需采用加热措施。 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 （二）SF6的绝缘性能 均匀和稍不均匀电场中SF6的击穿特性 击穿过程 α过程＋电子附着过程η 电子碰撞中性粒子发生电离，产生大量自由电子 同时又被SF6分子吸附成负离子，使自由电子数减少，阻碍放电的形成和发展 电子附着系数η——一个电子沿电场方向运动1cm的行程所发生的电子附着次数平均值 yi ta 电负性气体有效碰撞电离系数 均匀电场中电子崩的增长规律 式中：n0—阴极表面的初始电子数； na—到达阳极时的电子数。 自持放电条件 强电负性气体所处的条件为流注放电范畴 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 SF6气体的击穿电压 由实验，常数K =10.5 相应的击穿电压为 Ub= 88.5pd+0.38 (kV) 式中： p—气压，Mpa ； d—极间距离，mm。 在工程中，通常pd1MP·mm，→ Ub≈88.5pd 在稍不均匀电场中击穿场强不与气压成正比，而是增加的少一些。负极性时的击穿电压反而比正极性时低10%左右。 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 极不均匀电场中SF6的击穿特性 电场不均匀程度对SF6击穿电压的影响远比对空气的影响大 40 80 120 160 0.1 0.2 0.3 0.4 p(MPa） Ub（kV） 工频交流电压（峰值） +1.5/40μs冲击电压 图2-18 异常情况 工频击穿电压随气压的变化，曲线存在“驼峰”（0.1-0.2MPa工作气压下）； “驼峰”区雷电冲击电压明显低于静态击穿电压。 注意： SF6只用于均匀或稍不均匀电场，不能用于极不均匀电场。 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 （三）SF6混合气体 纯SF6气体的缺陷 价格高；液化温度不够低；对电场的均匀度太敏感 SF6混合气体 将SF6气体和别的气体（N2、CO2）按一定容积比混合 混合后要考虑的问题： 混合后其灭弧性能、绝缘性能如何？ 混合后气体的物理化学特性如何？（是否极易液化？有毒？） 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 SF6—N2混合气体 横坐标：SF6百分含量； 纵坐标：混合后气体的击穿场强与纯SF6击穿场强的比值 当SF6占80%，N2占20%时：混合气体的击穿场强还是纯SF6击穿场强的90%以上； 当SF6占60%，N2占40%时：混合气体的击穿场强是纯SF6击穿场强的90%左右； SF6—N2混合气体特点： 能较好保持纯SF6的绝缘性能； 更好的物理化学特性(液化温度低) 能取得很大的经济效益。 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 （四）气体绝缘电气设备 封闭式绝缘组合电器（GIS） GIS 由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感器、避雷器、母线、连线和出线终端等部件组合而成，全部封闭在充SF6 气体的金属外壳中。 GIS具有下列突出优点： 大大节省占地面积和空间体积（SF6绝缘性能好，大大减少设备与设备、设备对地的距离）。 运行安全可靠。 有利于环保，使运行人员不受电场和磁场的影响。 安装工作量小、检修周期长。 第八节 SF6和气体绝缘电气设备 第