高电压的技术讲解(中).doc

武汉华中华能高电压科技发展有限公司 HYPERLINK 027武汉华中华能高电压科技发展有限公司 《高电压技术》讲义（中） §1.3气隙在各种电压下的击穿特性 一、标准波形 为了检验绝缘耐受雷电冲击电压的能力，在实验室中可以利用冲击电压发生器产生冲击高压，以模拟雷电放电引起的过电压。为了使得到结果可以相互比较，需规定标准波形。1.2us/50us。 T1说明雷电流上升的陡度,反映电磁感应的强烈程度.就是说T1越小，di/dt就越大（KA/μs的值越大），那么瞬间雷电流就越大，经公式H0 = i0/(2?л?Sa)(A/m)计算出的雷电磁场强度就越大，那么就说它的电磁感应强。T2说明雷电所含的电荷数量,反映雷电的能量——这个就简单了。从T2时间画一条直线。那么波形曲线下的阴影的面积通过积分计算，就可算出电荷量和能量。T2时间越长，则阴影的面积越大，那么电荷量和能量就越大。 二、放电时延 气隙在冲击电压作用下击穿所需的全部时间为： t = t1 + ts + tf t1为升压时间，ts为统计时延，tf为放电形成时延 50%冲击放电电压 在持续电压作用下，当气体状态不变时，一定距离的间隙，其击穿电压具有确定的数值，当间隙上所加的电压达到其击穿电压时间隙就击穿了。 在冲击电压作用下，单独用一个电压来描述间隙的击穿就不合理了。U50%的含义是在该电压作用下，放电的概率为50%。 三、伏秒特性： 在同一波形、不同幅值的冲击电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线称为间隙的伏秒特性曲线。工程上常用它来表征间隙在冲击电压下的击穿特性。 1、曲线的作出 2、曲线的配合：保护设备的伏秒特性应完全位于被保护设备的伏秒特性的下面。 间隙的伏秒特性形状与极间电场分布有关。对于均匀或梢不均匀电场，由于击穿时的平均场强较高，放电发展较快，放电时延短，所以间隙的伏秒特性曲线比较平坦，而且分散性也较小，仅在放电时间极短时，略显上翘。也就是说，在均匀电场中靠提高电压来缩短击穿所需时间是很难的。因为均匀电场的伏秒特性很平，其50%冲击击穿电压和静态击穿电压是相一致，所以在实践中常常利用电场比较均匀的球间隙作为测量静态电压和冲击电压的通用仪表。 对于极不均匀电场中的间隙，其平均击穿场强较低，放电形成时延tf 受电压的影响大， 较长且分散性也大，其伏秒特性曲线在放电时间还相当大时，便随时间t之减小而明显上翘，曲线比较陡。即使在电压作用时间较长（击穿发生在波尾）时，冲击击穿电压也高于静态击穿电压。 具有较陡伏秒特性曲线的保护设备不容易与具有平伏秒特性的被保护设备配合 §1.5大气条件对气隙击穿电压的影响 结论：温度升高、气隙的击穿电压下降；湿度升高、气隙的击穿电压升高；海拔高度升高、气隙的击穿电压降低；气压升高、气隙的击穿电压升高。 湿度对气隙击穿电压的影响与电场的形式有关，均匀电场和稍不均匀电场中湿度的影响比较小，极不均匀电场中湿度的影响比较大，其原因是均匀电场中击穿场强较高，电子运动速度较大，水分子不易吸附电子，所以湿度的影响较小；在极不均匀电场中，平均击穿场较低，放电形成时延较长，所以湿度的影响就比较明显。 §1.6提高气隙击穿电压的方法 措施一、改进电极形状 1、改进电极形状，增大电极曲率半径。采用屏蔽罩以增大电极的曲率半径是一种常用的方法，一些高压设备的高压出现端都加装屏蔽罩以降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕起始电压。此外、在超高压线路绝缘子串上安装保护金具、超高压线路上采用扩径导线等都是根据屏蔽原理改善电场分布提高电晕起始电压的具体应用。 2、去除电极表面及边缘的毛刺和棱角，消除电场局部增强的现象。 措施二、利用空间电荷改善电场分布 在极不均匀电场中，由于气隙击穿前先发生电晕放电，因此在一定条件下，可以利用放电自身产生的空间电荷来改善电场分布。例如采用细线，如“线-板”、“线-线”结构在一定的距离范围内有可能提高气隙的击穿电压。这是因为：当导线直径很小时，周围容易形成比较均匀的电晕层，电晕放电形成的空间电荷调整和改善了电场分布，从而提高了击穿电压。当气隙距离超过一定值，细线也将产生刷形放电，或导线直径较大因其表面不够光滑将产生局部电晕和刷形放电，破坏了比较均匀的电晕层，此后其击穿电压也将下降。 措施三、极不均匀电场中采用屏障改善电场分布。 1、在直流电压下，击穿电压随着屏障位置的不同有很大的变化。最有利的地方在x/l=0.2处,针正板负间隙击穿电压可提高2-3倍，但针负板正间隙击穿电压仅提高0.2倍。 2、极间障能够提高气隙的击穿电压不是靠它自身分压，而是利用空间电荷对电场分布的改善实现的。 3、交流电压作用下，屏障作用同在直流电压下针正板负间隙。 措施四、削弱或抑制游离过程。 1、采