2电介质的击穿特性教材.ppt

电气绝缘 教材：《高电压技术》沈其工等 主编 主讲： 王 峰 第二章 电介质的击穿特性 当绝缘间隙的电压过高时，电介质会由绝缘状态转变为良导体，这种状态称为电介质的击穿。 击穿电压：间隙击穿时的最低临界电压。 击穿场强：间隙击穿电压与间隙距离之比。 第一节 气体放电的基本概念 (2)气体放电的形式：气体中流通电流的各种形式。 辉光放电：充溢电极空间，电流密度小1-5mA/cm2, 正伏安特性，绝缘状态； 电晕放电：高场强附近出现发光薄层， 通道仍是绝缘状态； 火花放电：贯通两极细亮断续放电通道，间歇击穿； 电弧放电：持续贯通两极细亮放电通道，完全击穿； 二、气体带电质点的产生： 1、气体分子本身的游离 游离：在电场的作用下中性质点中电子摆脱原子核的束缚成为自由电子的过程。 游离形式：碰撞游离、光游离、热游离 2、金属表面游离： 金属中的电子摆脱金属表面的位能势垒的束缚成为自由电子的过程。 第二节 均匀电场中的气体放电 一、汤生理论（ps较小） 1903年英国物理学家（J.S.Townseen）提出气体放电理论，尽管适用范围有限，但对放电机理的阐述具有普遍意义，至今仍是放电物理的基础理论。 三、流注理论（ δS较大）（1939年，雷泽（H.Reather）提出） 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况。同时该理论注意到空间电荷对电场畸变的作用。 维持条件：电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素。 四、持续性电压作用下均匀电场气体间隙的击穿电压 均匀电场气体间隙的击穿场强： 30kV/cm 均匀电场空气间隙的击穿电压 经验公式： 第三节 不均匀电场中气体的击穿过程 一、极不均匀电场中气体间隙的放电特性 1 、电晕放电： 极不均匀电场中特有的气体放电现象。不均匀电场中，气隙上电压升高至某一临界值时，在曲率半径较小的尖电极附近空间，局部场强将首先达到引起强烈游离的数值，在这局部区域内形成自持放电。 2、极性效应： 对于电极形状不对称的不均匀电场气隙，如棒-板间隙，棒电极的极性不同时，间隙的起晕电压和击穿电压的大小也不同。这种击穿现象称为极性效应。 2、极性效应： 对于电极形状不对称的不均匀电场气隙，如棒-板间隙，棒电极的极性不同时，间隙的起晕电压和击穿电压的大小也不同。这种击穿现象称为极性效应。 原因：棒电极的极性不同时，间隙中的空间电荷对外电场的畸变作用不同。 棒电极为正时：起晕电压高，击穿电压较低。 棒电极为负时：起晕电压低，击穿电压较高。 二、长间隙（1m）极不均匀电场气体间隙的击穿过程 先导通道：从流注通道根部出发形成的一段炽热的高游离火花通道，这种具有热游离过程的通道称为先导通道。 第四节、雷电冲击电压下气体间隙的击穿特性 为了检验绝缘耐受雷电冲击电压的能力，在实验室中可以利用冲击电压发生器产生冲击高压，以模拟雷电放电引起的过电压。 规定：标准雷电冲击波形：1.2us/50us。（波前时间1.2us，半峰值时间50us） 第六节 大气条件对空气间隙击穿电压的影响 结论： 温度升高、气隙的击穿电压下降； 湿度升高、气隙的击穿电压升高； 海拔高度升高、气隙的击穿电压降低； 气压升高、气隙的击穿电压升高。 第七节 SF6气体的击穿特性 二、SF6气体在极不均匀电场中的击穿特性 驼峰现象。冲击系数可能小于1 三、SF6气体在稍不均匀电场中的击穿特性 四、 SF6气体绝缘GIS中的快速暂态过电压（VFTO） 五、 SF6的运行与维护（防止和清除污染，保持气体的纯度；防止液化） 第八节 提高气体间隙电气强度的方法 一、改善电场分布 1、改进电极形状，增大电极曲率半径 2、极不均匀电场中采用屏障改善电场分布 二、削弱游离过程 1、采用高气压气体 2、采用强电负性气体（高电气强度） 3、高真空的采用 第九节 气体中沿固体绝缘表面的放电（沿面放电） 沿面放电：沿着固体电介质表面的气体发生的放电现象。 闪络：当沿面放电发展成贯通两极的放电时，称为闪络。 沿面闪络电压比固体或者气体介质单独存在时的击穿电压都低，可见一个绝缘装置的实际耐压能力是取决于它的沿面闪络电压的。它与设备表面的干燥、潮湿、清洁、污染有较大关系。 一、绝缘子染污状态下的沿面放电： 污闪过程：积污-受潮-干区形成-局部电弧的出现和发展。 污层受潮条件：多雾，毛毛雨，易凝露地区，融雪的气象条件。 二、防止污闪的措施 （1）定期或不定期的清扫 （2）使用防污