高电压技术3,4浅析.ppt

§3 气隙的电气强度 第一节 气隙的击穿时间 第二节 气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布 第三节 大气条件对气隙击穿电压的影响 第四节 较均匀/不均匀电场气隙的击穿电压 第五节 提高气隙击穿电压的方法 §4.固体、液体和组合绝缘的电气强度 第一节 固体介质的击穿特性 第二节 液体电介质的击穿特性 第三节 组合绝缘 §4.1固体电介质的击穿特性 一.固体击穿理论 固体电介质的击穿有两种不同的性质： 第一种是类似于气体电介质那样，由于电场的作用使电介质中的某些带电质点积聚的数量和移动的速度达到一定程度时，使电介质失去了绝缘的性能，形成导电通道，这样的击穿称为电击穿。 第二种是在电场的作用下，由于电介质损耗和泄漏等原因而使固体电介质内发出的热量大于散失的热量，使介质温度不断上升，最终造成介质本身的破坏，转化成导电通道，这样的击穿称为热击穿。 静态击穿电压U0——长时间作用在间隙上能使间隙击穿的最低电压。 击穿时间tb——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。 (1)升压时间t。——电压从零升到静态击穿电压U0所需的时间。 (2)统计时延ts——从电压达到U0的瞬时起到气隙中形成第一个有效电子为止的时间。 (3)放电发展时间tf——从形成第一个有效电子的瞬时起到气隙完全被击穿为止的时间。 (4) t1=ts+tf t1——放电时延 §3.2气隙的伏秒特性 一.电压波形 1.直流电压 直流试验电压大都由交流整流而得，其波形必然有一定的脉动，通常所称的电压值是指平均值。直流电压的脉动幅值是最大值与最小值之差的—半。纹波系数为脉动幅值与平均值之比。国家标准规定被试品上直流试验电压的纹波系数应不大于3％。 2.工频交流电压 工频交流试验电压应近似为正弦波，正负两半波相同，其峰值与有效值之比应在 以内。频率一般在 45—65Hz范围内。 3.雷电冲击电压——为了模拟雷电电压而制定的 ①标准的雷电冲击全波：非周期的双指数波 1.2/50us 参数：视在波前时间 视在半峰值时间 峰值允许误差 ②截波：模拟雷电冲击波被某处放电而截断的波形 参数：视在波前时间 截断时间 截波峰值Uc；截断时间Uj 4.操作冲击电压：模拟电力系统中的操作过电压波 250/2500us 参数：波前时间 半峰值时间 峰值允差 二、伏秒特性 1.概念 气隙的伏秒特性——在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性。 伏秒特性曲线——表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线。 50%冲击击穿电压 （U50% )——指某气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。 冲击系数β——U50% 与 静态击穿电压Us 之比称为冲击系数 β。均匀和稍不均匀电场下冲击击穿电压的分散性很小， 冲击系数 β≈1。极不均匀电场中由于放电时延较长，冲击系数 β 均大于1。 2.伏秒特性曲线的制作 ① 保持一定的冲击电压波形不变，而逐级升高电压，以电压为纵坐标，时间为横坐标， 电压较低时，击穿一般发生在波尾，取该电压的峰值与击穿时刻，得到相应的点； 电压较高时，击穿一般发生在波头，取击穿时刻的电压值及该时刻，得到相应的点； 把这些相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的“伏秒特性曲线”。 ② 实际上伏秒特性具有统计分散性，是一个以上下包线为界的带状区域。工程上，通常取“50%伏秒特性曲线”来表征一个气隙的冲击击穿特性。 3.应用：在保护设备和被保护设备的绝缘配合上具有重要的意义。是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合的依据 。 举例：如果一个电压同时作用在两个并联的气隙S1和S2上，其中一个气隙先被击穿了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会再被击穿了。这个原则如用于保护装置和被保护设备，那就是前者保护了后备。设前者的伏秒特性以S2记之，后者的以S1记之，如图3-2-6情况。 三.气隙击穿电压的概率分布 不论是在何种电压作用下，气隙的击穿电压都有一定的分散性，即“击穿概率分布特性”。研究表明，气隙击穿的几率分布接近正态分布，通常可以用U50%和变异系数Z来表示。 用作绝缘的气隙，人们所关心的不仅是其U50%击穿电压，更重要的是其耐受电压即能确保耐受而不被击穿的电压。100%的耐受电压是很难