二章 气体介质的电气强度.pptVIP

第二章气体介质的电气强度 4.采用高气压 气体压力提高后，气体的密度加大，减少了电子的平均自由行程，从而削弱了碰撞游离的过程。如高压空气断路器和高压标准电容器等 5.采用高强度气体 SF6气体属强电负性气体,容易吸附电子成为 负离子,从而削弱了游离过程.提高压力后可 相当于一般液体或固体绝缘的绝缘强度. 它是一种无色、无味、无臭、无毒、不燃的 不活泼气体，化学性能非常稳定，无腐蚀作 用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是 空气的100倍，故极适用于高压断路器中 6.采用真空 气体间隙中压力很低时，电子的平均自由行程已增大到极间空间很难产生碰撞游离的程度。如真空电容器、真空断路器等 真空电容器 真空断路器 §2.5 六氟化硫和气体绝缘电气设备 户外式（outdoor）SF6气体绝缘负荷开关 SF6气体绝缘金属封闭开关柜 为什么使用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质？ 电气强度好（空气的2.5倍） 灭弧性能佳（空气的100倍） 对电场的均匀程度更为敏感（相对于空气） 1.六氟化硫的绝缘性能 均匀电场中SF6的击穿 电负性气体的有效碰撞电离系数： 电子附着系数 电负性气体流注自持放电条件 击穿电压 均匀电场中SF6的击穿 稍不均匀电场中SF6的击穿 击穿场强不与气压成正比（均匀电场中成正比） 极性对于气隙击穿电压的影响与极不均匀电场中的情况相反（负极性下的击穿电压低） 极不均匀电场中SF6的击穿 冲击电压 工频交流电压（峰值） 0.1 0.2 0.3 0.4 空间电 荷运动 极不均匀电场中SF6击穿的异常现象 “驼峰”现象（工频曲线） “驼峰” 区段内雷电冲击击穿电压明显低于静态击穿电压（冲击系数低至0.6） 影响击穿场强的其它因素 为什么气体绝缘电气设备的设计场强远低于理论击穿场强？ 电极表面缺陷： 电极表面加工粗糙（以粗糙度Ra衡量） 电极表面随机缺陷（与面积有关） 导电微粒： 作用与电极 表面缺陷相似 固定微粒和自由微粒 在极间跳动 导致的危害更大 2.六氟化硫理化特性方面 的若干问题 为什么SF6气体是唯一在工程上得到广泛应用的强电负性气体？ 高电气强度+良好的理化性能 液化问题（液化温度较低，一般不存在液化问题） 毒性分解物（且具有一定的腐蚀性，通常采用吸附剂（活性氧化铝与分子筛）吸附） 含水量（危害极大） 3. SF6混合气体 纯SF6气体的缺点： 价格较高，液化温度不够低，对电场不均匀度太敏感 催生了SF6混合气体的出现，目前工业上获得应用的是SF6-N2混合气体 RES 1.0 1.0 N2- SF6混合气体中SF6气体的含量 * * 为什么要研究气体介质的电气强度？ 气体介质的电气强度与哪些因素有关？ 1.气隙的电气强度与电场形式有关 相对于均匀电场和稍不均匀电场，极不均匀电场更容易被击穿。 2.气隙的电气强度与所加电压的类型有关 工频交流电压 直流电压 雷电过电压 操作过电压 冲击系数β d §2.１均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性 1.均匀电场气隙的击穿特性 Ub：击穿电压 Eb：平均击穿场强 Ub Eb Ub Eb 击穿电压的经验公式： 击穿电压的峰值（kV） 空气的相对密度 极间距离（cm） 注：很显然此式符合巴申定律 击穿场强的经验公式： 注：由此式可以估算出，在极间距离在1至10cm范围内，击穿场强约为30 1.稍不均匀电场气隙的击穿特性 工程上常见的两类稍不均匀电场： 球间隙 同轴圆桶 球间隙（球隙测压器） Ub d D25 D50 D75 注：由此图可以看出，在dD/4时，球间隙的电场形式类似与均匀电场 同轴圆桶（标准电容器或分相封闭母线桶） 注：当内桶半径比较小时，气隙电场为极不均匀电场。 R=10 Ub r(cm) Uc Ub 击穿电压 电晕起始电压 极不均匀电场 不均匀电场 §2.2极不均匀电场气隙的击穿特性 典型的极不均匀电场 棒－棒气隙 棒－板气隙 具有完全的对称性 具有最大的对称性 注：工程实际中的不均匀电场的击穿特性界于这两者之间。 1.直流电压 d Ub 棒－棒气隙 棒－板气隙（正） 棒－板气隙（负） 极间距离较短时的气隙击穿特性 about 20kV/cm about 7.5kV/cm 10cm 棒－板气隙（正） 棒－板气隙（负） d Ub 极间距离较长时的气隙击穿特性 10kV/cm左右 4.5kV/cm左右 300cm HIGH VOLTAGE DC CURRENT TRANSIMISSION 2.工频交流电压 棒－棒气隙 棒－板气隙 d Ub 极间距离较短时的气隙击穿特性 250cm 注：各种气隙的工频击穿电压分散性一般不大，其标准差不会超过2％－3％。 棒－棒气隙 棒－板气隙 d Ub 极间距离较长时的气隙击穿特性 14m 导线－杆塔气隙 导线－导线气