气体介质的绝缘特性二.PPT

一、气体介质的绝缘特性 一、空气间隙的击穿机理 1、电离 电离形式： a.碰撞电离b.光电离c.热电离 d.表面电离 2、空气间隙的击穿过程 少量带电粒子的碰撞游离—＞电子崩—＞流注—＞流注接通两极形成击穿 输电线路以气体作为绝缘材料 3、非自持放电和自持放电 （1）依靠外界电离因素维持的是非自持放电 （2）仅靠电场本身作用的是自持放电 4、空气间隙在电场作用下出现自持放电是否一定会发生击穿？ 答：在均匀电场中，气体间隙一旦出现自持放电，同时即被击穿。在极不均匀电场中，气体局部达到自持放电时，会出现电晕放电，间隙并不击穿。 5、流注：空气间隙中往两极发展的充满正负带点质点的混合等离子通道。 流注分类 （1）阳极（正）流注：从阳极向阴极发展 （2）阴极（负）流注：从阴极向阳极发展 二、均匀电场中气体间隙击穿电压与气体密度的关系 1、除去气体过于稀薄外，气体密度越大，击穿电压越高。 2、巴申定律： 当气体种类和电极材料一定时，均匀电场中气隙的放电电压UF是气体压力P和间隙极间距离S乘积的函数。 三、电场是否均匀对空气间隙击穿电压影响 在标准大气压下，温度为20℃时，均匀电场中空气间隙的击穿场强大约是30kv/cm。 极不均匀电场间隙大于50cm时，负极性的直流击穿电压平均击穿场强约为10kv/cm，而正极性的直流击穿场强约为4.5kv/cm，与均匀电场的击穿场强相比下降很多。 1、均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 均匀电场中一旦出现自持放电，间隙即被击穿，形成电弧放电或火花放电，无电晕放电。 2、稍不均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 不均匀电场分类依据：能否维持稳定的电晕放电 极不均匀电场 稍不均匀电场 稍不均匀电场举例： 3、极不均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 一定电压作用下,在曲率半径小的电极附近发生局部游离,并发出大量光辐射,有些像日月的晕光,称为电晕放电. 间隙击穿电压远高于电晕起始电压 4、均匀电场和不均匀电场工频击穿电压的比较 均匀电场：30kv/cm 稍不均匀电场：S一定D越小,UF 越低 极不均匀电场： UF(棒—板) 低于UF（棒—棒 四、气体间隙的直流击穿电压和极性效应 极性效应：当棒为正极时，间隙的直流击穿电 压要远低于棒为负极时的直流击穿电压。 UF（负棒—正板）＞ UF（棒—棒） ＞ UF（正棒—负板） 五、冲击电压作用下空气间隙的击穿电压 1、雷电冲击电压和操作冲击电压 （1） 雷电冲击电压：几微秒到几十微秒 持续时间 操作冲击电压：几百微秒或几千微秒 2、冲击电压的标准波形 冲击波波形可由波头长度T1及波长T2加以确定，现用的雷电冲击电压的波形参数为±1.2/50μS，操作冲击电压的波形参数为± 250/2500μS。 3、冲击电压作用下空气间隙的击穿电压 雷电冲击击穿电压与极间距离近似正比关系，操作冲击击穿电压随波前时间T1的变化成U型曲线 4、50%冲击击穿电压 概念：是指在该冲击电压作用下，放电的概率为50%。 工程上采用该值作为间隙的冲击电压击穿值用符号U50%表示。 六、影响气体击穿电压的各种因素 1、气体状态： 气体密度（气压、温度）、湿度 ★ 湿度增大，气体的间隙击穿电压增高。 2、电压作用时间（电压波形）对击穿电压的影响 均匀电场中，击穿电压与电压波形、电压作用时间无关 。 极不均匀电场中，雷电冲击电压远高于工频击穿电压。 操作过电压可能低于工频击穿电压幅值。 6、不同气体种类对击穿电压的影响 含卤族元素的气体，例如六氟化硫、二氯二氟二碳和四氯化碳等，在一切条件都相同的情况下，其击穿电压比空气高几倍，称为高强度气体。 此类气体具有高电气强度原因： 七、SF6气体绝缘特性 1、 SF6气体的电气绝缘强度与气体压力和棒极极性的关系 SF6气体在普通状态下是不燃、无嗅、无毒、无色的惰性气体。正常情况下相对密度是空气的5倍。在均匀电场中，同一个大气压力时，电气绝缘强度约为空气的2.3—3倍。 注： （1）只有在均匀电场中提高气压才能提高气隙的击穿电压 （2）Sf6的极性效应与空气间隙不同，击穿电压负极低于正极，其绝缘水平由负极性电压决定。