吴广宁 高电压 1.2 西南交大 电气.ppt

空气间隙放电电压的影响因素如下： 电场情况 电压形式 大气条件 1.2.1 持续作用电压下的击穿 1.2.2 雷电冲击电压下的击穿 1.2.3 操作冲击电压下空气的绝缘特性 1.2.4 大气条件对气体击穿的影响 1.2.5 提高气体击穿电压的措施 先导过程：延续约几毫秒，以远级发展、高电导、高温的、具有极高电位的先导通道将雷云到大地之间的气隙击穿。沿先导通道分布着电荷，其数量达几库仑。 主放电过程：当下行先导和大地短接时，发生先导通道放电的过渡过程。在主放电过程中，通道产生突发的亮光，发出巨大的声响，沿着雷电通道流过幅值很大、延续时间为近百微秒的冲击电流。 小结 外施电压的种类包括稳态电压和冲击电压。 稳态电压包括直流与工频电压，其特点为随时间的变化率很小。 冲击电压包括雷电冲击电压和操作冲击电压，其特点为持续时间极短。 均匀电场：无极性效应，击穿时间短，击穿电压分散性小； 稍不均匀电场：击穿前无电晕，极性效应不明显，工频击穿电压峰值及50％冲击击穿电压几乎一致。 极不均匀电场：电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱(由于电场已经极不均匀)，极间距离对击穿电压的影响增大。 50％冲击击穿电压比工频击穿电压的峰值要高一些； 均匀电场和稍不均匀电场间隙的放电时延短，击穿的分散性小，冲击击穿通常发生在波峰附近； 极不均匀电场间隙的放电时延长，冲击击穿常发生在波尾部分。 U形曲线 极性效应 饱和现象 分散性大 邻近效应 电极形状的改进 空间电荷对原电场的畸变作用 极不均匀场中屏障的采用 提高气体压力的作用 高真空和高电气强度气体的采用 5、高真空和高电气强度气体SF6的采用 采用高真空也可以减弱气隙中的碰撞电离过程，从而显著提高气隙的击穿电压。 在电力设备中，实际采用高真空作为绝缘媒质的情况还不多，主要因为在各种设备的绝缘结构中大都还要采用各种固体或液体介质，它们在真空中都会逐渐释出气体，使高真空难以长期保持。 有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这些气体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电压，甚至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高其电气强度。 但仅仅满足高电气强度是不够的，还必须满足以下条件： 液化温度要低，这样才能同时采用高气压； 良好的化学稳定性，出现放电时不易分解、不燃烧或爆炸、不产生有毒物质； 生产不太困难，价格不过于昂贵。 SF6同时满足以上条件，而且还具备优异的灭弧能力，其他有关的技术也相当好，因此SF6及其混合气体在电力系统中得到了广泛应用。 稳态电压作用下的击穿特点。 雷电冲击电压作用下的击穿特点。 图1-14 冲击击穿所需时间的示意图 －气隙在持续电压下的击穿电压为 ，为所加电压从0上升到 的时间； －从t1开始到气隙中出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延； 图1-14 冲击击穿所需时间的示意图 tf－出现有效电子后，引起碰撞电离，形成电子崩，发展到流注和主放电，最后完成气隙的击穿。这个过程需要的时间称为放电形成时延tf 。 放电时间tb和tlag放电时延的长短都与所加电压的幅值 有关，总的趋势是 越高，放电过程发展的越快，tb和tlag越短。 tb和tf都具有统计性 3、50％击穿电压 在工程实际中广泛采用击穿百分比为50％时的电压（ U50% ）来表征气隙的冲击击穿特性。实际中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可认为是50％冲击击穿电压。 U50%与静态击穿电压 的比值称为冲击系数β： 均匀和稍不均匀电场下， ; 极不均匀电场中, ，冲击击穿电压的分散性也较大，其标准偏差可取3％。 (1-64) 4、伏－秒特性 冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示，这种在“电压－时间”坐标平面上形成的曲线，通常称为伏秒特性曲线，它表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。如图1-15所示： 图1-15 伏秒特性绘制方法 实际的伏秒特性曲线如图1-16所示，是一个以上、下包线为界的带状区域。通常取50％伏秒特性或平均伏秒特性曲线来表征一个气隙的冲击击穿特性。 图1-16 50％伏秒特性示意图（虚线表示没有被试间隙时的波形） 1-0％伏秒特性 2－100％伏秒特性 3－50％伏秒特性 4—50％冲击击穿电压 5－0％冲击击穿电压 （静态击穿电压） 返回 1.2.3 操作冲击电压下空气的绝缘特性 电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变化引起电感和电容回路的振荡产生过电压，称为操作过电压。