第三章气隙的电气强度案例.ppt

第三章 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 §3.1 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 §3.2 气隙的伏秒特性 一. 电压波形 （一）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，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％。 （二）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。 （ 三） 标准雷电冲击电压波 用来模拟雷电过电压波，采用非周期性双指数波。T1——视在波前时间； T2——视在半峰值时间 ；Um——冲击电压峰值 国际电工委员会(IEC)和我国国家标准规定为： T1=1.2μs ±30% ；T2=50μs±20% 通常写成1.2/50μs。 （四） 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落后出现的截尾冲击波，如图。IEC标准和我国国家标准规定为：T1=1.2μs ±30% ；Tc=2～5μs 。可写成1.2/ 2～5μs . （五） 标准操作冲击电压波 用来等效模拟电力系统中操作过电压波，一般也用非周期性双指数波。波前时间Tcr=250μs±20%；半峰值时间T2=2500μs±60% 。可写成250/2500μs冲击波。 当在试验中上述波形不能满足要求时，推荐采用100/2500μs 和 500/2500μs 冲击波。此外还建议采用一种衰减震荡波[下右图]，第一个半波的持续时间在2000～3000μs之间，极性相反的第二个半波的峰值约为第一个半波峰值的80% 标准操作冲击电压波 二、伏秒特性 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。 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。 （一）伏秒特性曲线的制作 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 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-U0% 2-U50% 1-U100% （二）伏秒特性的用途 间隙伏秒特性的形状决定于电极间电场分布 伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义 3-2-6 Ｓ２对Ｓ1 起保护作用 3-2-7在高幅值冲击电压作用下， Ｓ２不起保护作用 三. 气隙击穿电压的概率分布 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。 100%的耐受电压是很难测的（要做无穷次的实验），实际中常用很高耐受几率(例如99％以上)的电压作为耐受电压。 由于大气的压力、温度、湿度等条件会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，影响气隙的击穿电压Ub。 一、 我国的国家标准所规定的标准大气条件为： 压力 p0 =101.3kpa； 温度 t0 =20℃ 或 T0 = 293K； 绝对湿度 hc =11g / m3 。 §3.3大气条件对气隙击穿电压的影响 二、大气条件对击穿电压影响 气隙的击穿电压随大气密度或湿度的增加而升高 原因： ①大气密度升高而击穿电压升高：随着空气密度的增大，气体中自由电子的平均自由程缩短了，不易造成撞击电离。 ②湿度的增加而击穿电压升高：水蒸汽是电负性气体，易俘获自由电子形成负离子，使自由电子的数量减少，阻碍了电离的发展。 式中: U ——实际试验条件下的气隙击穿电压 U0 ——标准大气条件下的气隙击穿电压