《高电压-气体间隙的击穿强度》.ppt

高电压工程基础 1、改进电极形状以改善电场分布 改善电极边缘 电极边缘做成弧形，以消除边缘效应，同时电极表面尽量避免毛刺、棱角以消除电场局部增强的现象。 高电压工程基础 1、改进电极形状以改善电场分布 使电极具有最佳外形 如穿墙高压引线上加金属扁球，墙洞边缘做成近似垂链线旋转体。 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(2.4.2小节)，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，使击穿电压与棒－板或棒－棒间隙的相近。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。 1－D=0.5mm 2－D=3mm 3－D=16mm 4－D=20mm 虚线－棒-板电极间隙 点划线－均匀场间隙 导线－板电极的空气间隙击穿电压（有效值）与间隙距离的关系 高电压工程基础 3、极不均匀电场中屏障的采用 在电场极不均匀的空气间隙中，放入薄片固体绝缘材料（如纸或纸板）阻挡空间电荷，利用空间电荷产生的电场改变电场分布。 屏蔽在一定条件下可以显著提高间隙的击穿电压，其效果与电压种类有关。 屏蔽用绝缘材料制成，但它本身的绝缘性能无关紧要，重要的是它的密封性（拦住带电粒子的能力）。 屏蔽的作用取决于它所拦住的与电晕电极同号的空间电荷，这样就能使电晕电极与屏障之间的空间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分布均匀化。 高电压工程基础 当棒极为阳极性时，设置屏障可以显著提高间隙的击穿电压。 无屏障时，棒极附近形成的正极性空间电荷加强了前方电场，促进了电离区向前推进，因此击穿电压很低。 当设置屏蔽后，正离子在屏障上聚集，因为同号电荷相斥，正离子在屏障表面分布较均匀，从而在屏障前方形成较均匀电场，改善了整个间隙的电场分布，因此可以提高击穿电压。 当屏障靠近棒极时，屏障与板极间的均匀电场区扩大，间隙的击穿电压上升；但屏障离棒极过近时，屏障上的正电荷分布不再均匀，屏障前方又出现极不均匀电场，屏蔽作用减弱。 高电压工程基础 对负棒-板间隙，屏障的作用效果某些部分与正棒-板相似,但是有许多不同的地方，说明如下： 当屏障较靠近板极处，间隙击穿电压反而降低。 因为无屏障时，负离子扩散于空间，部分消失于电极，影响电场分布的主要是正离子，它削弱了前方的电场。但是设置屏障后，屏障上聚集大量的负离子影响了电场分布，加强了前方电场。因此屏障较远离棒极后，设置的屏障反而减低了间隙的击穿电压。 当屏障离棒极过近时，仍然具有屏障作用。 因为电子速度高，可以穿透屏障，从而屏障上无法聚集大量负电荷，而屏障另一边由电离造成的正电荷被屏障阻挡，使屏障带正电，因此屏障和板极间的电场被削弱，当屏障紧靠棒极时，仍具有屏蔽效应. 高电压工程基础 直流电压下棒－板空气间隙的击穿电压和屏障位置的关系 高电压工程基础 工频电压下棒－板空气间隙的击穿电压和屏障位置的关系 （屏障的作用与直流电压作用下正棒-板的情况相近） 高电压工程基础 4、高气压的采用 采用改善电场分布，来提高击穿电压的方法，其平均击穿场强仍然≤均匀电场中大气压下空气的电气强度(约30kV/cm)，这个数值并不高，可见常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的电气强度低得多。 提高气体压力，减小电子的平均自由行程，可以削弱气体中的电离过程，提高击穿电压。 均匀电场中几种绝缘介质的击穿电压与距离的关系 1－2.8MPa的空气 2－0.7MPa的SF6 3－高真空 4－变压器油 5－0.1MPa的SF6 6－大气 高电压工程基础 采用高气压时，下面因素的影响应给予注意： （1）电场均匀度的影响 在高气压下，电场均匀度对击穿电压的影响比在大气压力下显著的多。电场均匀度下降，击穿电压降剧烈降低。 所以采用高气压的电气设备应使电场尽可能均匀。 （2）电极表面状态的影响 在高气压下，气隙的击穿电压与电极表面的粗糙度有很大的关系。 湿度、表面污物等因素在高气压下对气隙击穿电压的影响比常压下显著。 高气压下，应尽可能采用均匀电场，电极表面应光洁，气体要滤去尘埃和水分。 高电压工程基础 5、强电负性气体的应用 采用高气压方法的缺点: (1) 到达一定限度后，设备密封困难，成本大大提高。 (2) 提高到10个大气压后，再提高气压，效果大大下降。 (3) 空气中的氧在高气压下因击穿时的火花可能引起绝缘材料的燃烧。 高电压工程基础 许多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。采用这些气体来代替空气，可以大大提高间隙的击穿电压，缩小设备尺寸，降低工作气