第2章_气体间隙的击穿强度课件.ppt

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 2.4 大气密度和湿度对击穿的影响 前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标准大气条件和正常海拔高度。 由于大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。 海拔高度的影响亦与此类似，因为随着海拔高度的增加，空气的压力和密度均下降。 2.4 大气密度和湿度对击穿的影响 压力：p0=101.3kPa(760mmHg)； 温度：t0=20摄氏度或T0=293K； 绝对湿度：hc=11g/m3。 国标规定的大气条件： 故，在不同大气条件和海拔高度下所得出的击穿电压实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较。 高电压工程基础 2.4 大气密度和湿度对击穿的影响 大气校正因数 根据国家标准，利用校正因数可将测得的放电电压值换算到标准大气条件（t0＝20℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的电压值，或将标准参考大气条件下规定的试验电压值换算为试验条件下的电压值。 1. 空气密度校正系数 2. 湿度校正因素 高电压工程基础 3. 指数m和W 海拔高度的影响 我国幅员辽阔，有不少电力设施(特别是输电线路)位于高海拔地区。随着海拔高度的增大，空气变得逐渐稀薄，大气压力和相对密度减小，因而空气的电气强度也将降低。 海拔高度对气隙的击穿电压和外绝缘的闪络电压的影响可利用一些经验公式求得。 我国国家标准规定：对于安装在海拔高于1000m、但不超过4000m处的电力设施外绝缘，其试验电压U应为平原地区外绝缘的试验电压 乘以海拔校正因数足 即： 式中 H－安装地点海拔高度，m。 2.6 提高气隙击穿电压的措施 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SF6的采用 每年必考 2.6 提高气隙击穿电压的措施 为了缩小电力设施的尺寸，总希望将气隙长度或绝缘距离尽可能取得小一些，为此就应采取措施来提高气体介质的电气强度。从实用角度出发，要提高气隙的击穿电压不外乎采用两条途径： 改善气隙中的电场分布，使之均匀； 设法削弱和抑制气体介质中的电离过程。 高电压工程基础 2.6 提高气隙击穿电压的措施 改善电场分布的措施 （1）改变电极形状 例如采用屏蔽罩、扩径导线等增大电极曲率半径，或改善电极边缘形状以消除边缘效应。 长空气间隙的交流击穿电压 棒－板 棒－棒 导线－杆塔支柱 导线－导线 高电压工程基础 （2）利用空间电荷对原电场的畸变作用 例如利用电晕放电产生的空间电荷来改善极不均匀场间隙中电场分布，从而提高间隙的击穿电压。 但应该指出，上述细线效应只存在于一定的间隙距离范围之内，间隙距离超过一定值，细线也将产生刷状放电，从而破坏比较均匀的电晕层，使击穿电压与尖－板或尖－尖间隙的相近了。另外，此种提高击穿电压的方法仅在持续作用电压下才有效，在雷电冲击电压下并不适用。 高电压工程基础 （3）极不均匀电场中屏障的使用 正尖－板间隙中屏障的作用 屏障靠近尖电极或板电极时，屏障效应消失，正、负极性下出现很大差别。 直流电压下尖－板空气间隙的 击穿电压和屏障位置的关系 屏障应靠近尖电