影响气隙的击穿电压ub.ppt

§3.4 较均匀电场气隙的击穿电压 均匀电场 特点： 起始放电电压就等于气隙的击穿电压， 击穿电压与电压极性无关 空气的击穿电压(峰值) 的经验公式为 式中 S?? 间隙距离（cm） ? ?? 空气相对密度 电气强度（峰值）大致等于30kV/cm * 2. 稍不均匀电场中的击穿电压 不能形成稳定的电晕放电 电场不对称时，极性效应不很明显 直流、工频下的击穿电压(幅值)以及50％冲击击穿电压都相同，击穿电压的分散性也不大 击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高 球—球间隙，球—板间隙，同轴圆柱间隙 * 影响击穿电压的主要因素是间隙距离 选择电场极不均匀的极端情况典型电极来研究 棒(尖)—板 ：电场分布不均匀、不对称 棒(尖)—棒(尖) ：电场分布不均匀、对称 直流、工频及冲击击穿电压间的差别比较明显，分散性较大，且极性效应显著 工程上，击穿电压可以参照与接近的典型气隙的击穿电压来估计 §3.5 不均匀电场气隙的击穿电压 * 1. 直流电压下的击穿电压 棒—板间隙：棒具有正极性时，平均击穿场强约为4.5kV/cm；棒具有负极性时约为l0kV/cm 棒—棒间隙的平均击穿场强约为5.4kV/cm 极性效应： * 2. 工频电压下的击穿电压 击穿在棒的极性为正、电压达到幅值时发生 除了起始部分外，击穿电压和距离近似直线关系 棒—棒3.8kV/cm，棒—板低：极性效应 “饱和现象” ：距离加大，平均击穿场强明显降低，棒—板间隙尤为严重 d＝1m， 5 kV/cm d＝l０m，2 kV/cm 图3-5-2 棒—棒和棒和板空气间隙的 工频击穿电压与间隙距离的关系 * 结论: 气隙较大时（S大于2.5m），击穿电压与距离关系出现了明显的饱和趋向，特别是棒—板气隙，其饱和趋向更明显。 * 图3-5-4 气隙的冲击击穿电压与距离的关系 3雷电冲击电压下 * 4 .操作冲击电压下 极不均匀电场中的操作击穿有许多特点 * 特点 极性效应 极不均匀电场中同样有极性效应。正极性下50％击穿电压比负极性下低，所以也更危险 电场分布的影响 “邻近效应” ：接地物体靠近放电间隙会显著降低其正极性击穿电压，但能多少提高一些负极性击穿电压 电极形状对间隙的击穿电压也有很大影响 * 3.波形的影响 在一定的波前时间范围内，U50 甚至会比工频击穿电压低 ，呈现出 “Ｕ形曲线” 对应于极小值的波前时间随着间隙距离加大而增加，对7m以下的间隙，大致在50?200?s之间 放电时延和空间电荷(形成及迁移)这两类不同因素的影响所造成的 * 分散性大 对于波前时间在数十到数百微秒的操作冲击电压，极不均匀电场间隙50％击穿电压的标准偏差?约为5％；波前时间超过1000?s以后，可达8％左右（工频及雷电冲击电压下均约为3％） “饱和”现象 和工频电压下类似，极不均匀电场中操作冲击50％击穿电压和间隙距离的关系具有明显的“饱和”特征（雷电冲击50％击穿电压和距离大致呈线性关系 ） * 50％击穿电压极小值的经验公式 式中 d — 间隙距离，m 上式对于2? 20m的长间隙和试验结果很好地符合 * §3.6 提高气体间隙击穿电压的措施 两个途径： 一、改善电场分布，使之尽量均匀 改进电极形状 利用空间电荷畸变电场的作用 二、利用其它方法来削弱气体中的电离过程 * (一）改善电场分布 增大电极曲率半径（简称屏蔽） 减小表面场强。如变压器套管端部加球形屏蔽罩；采用扩径导线等 改善电极边缘 电极边缘做成弧形 使电极具有最佳外形 如穿墙高压引线上加金属扁球 * （二） 高真空的采用 削弱间隙中的碰撞电离过程，从而显著增高间隙的击穿电压 高真空中击穿机理发生了改变：撞击电离的机制不起主要作用，而击穿与强场发射有关 应用：真空断路器中用作绝缘和灭弧。 * （三）高气压的采用 减小电子的平均自由行程，削弱电离过程 例：大气压力下空气的电气强度仅约为变压器油的1/5?1/8，提高压力至1?1.5MPa，空气的电气强度和一般的液、固态绝缘材料如变压器油、电瓷、云母等的电气强度相接近 压缩空气绝缘及其它压缩气体绝缘在一些电气设备中已得到采用 如：高压空气断路器、高压标准电容器等 * 均匀电场中的击穿电压 在一定的压力范围内，击穿场强的提高遵循巴申定律，并且击穿场强大致和气压成正比 大约从1MPa开始，实验结果和巴