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电力系统的绝缘 1 第一节 均匀电场气隙的击穿特性 一、均匀电场气隙的击穿特性 均匀电场击穿所需的时间很短，它在直流、工 频和冲击电压作用下的击穿电压基本相同，击穿电 压分散性很小，伏秒特性很快就变平。 均匀电场空气间隙击穿电压特性可用下面的经验 公式来表示: 2 式中 Ub——击穿电压峰值， kV ； d ——极间距离， cm ； 6 ——空气相对密度 上式符合巴申定律。由上式可知，随着极间距离 d的增大，击穿场强Eb 稍有下降。 相应的平均击穿场强: 随着极距离 d 的增大，击穿场强 Eb 稍有下降，在 d=1~10cm 的范围内，其击穿场强约为 30kv/cm 。 3 稍不均匀电场:与均匀电场相似，与极不均 匀电场有很大差别。稍不均匀电场中不可能存 在稳定的电晕放电，一旦出现局部放电即导致 整个气隙的击穿。它的冲击系数也接近1 ，即它 的冲击击穿电压与工频击穿电压及直流击穿电 压 基 本 上 是 相 等 的 第二节、 稍不均匀电场和 极不均匀电场 4 极不均匀电场:在各种各样的极不均匀电场气隙中， “棒—棒”气隙具有完全的对称性，而“棒—板”气隙 具有最大的不对称性。其他的极不均匀电场气隙的 击穿情况均处于这两种极端情况的击穿特性之间. 不对称的极不均匀电场(例如“棒—板” 气隙) 在直流电压下的击穿具有明显的极性效应。 “棒—板 ” 气隙在负极性时的击穿电压大大高于正极性时的 击穿电压。 5 对极不均匀电场长气隙来说，操作冲击电压下 的击穿具有如下特点： (1)操作冲击电压的波形对气隙的电气强度有 很大的影响。 (2)在各种类型的作用电压中，以操作冲击电 压下的电气强度为最小。 6 (3)极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿电压 具有显著的“饱和”特征。 7 第三节 提高气体介质电气强度的方法 提高气隙的击穿电压有两种途径：一是改善气隙中 的电场分布，使之尽量均匀；二是设法消弱或抑制 气体介质中的电离过程。具体方法有： 一、改进电极形状 电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强也就 越大。改进电极形状(增大电极的曲率半径、消 除电极表面的毛刺、尖角等)减小气隙中的最大 电场强、改善电场分布、提高气隙的击穿电压。 8 二、利用空间电荷改善电场分布 当导线直径减小到一定程度后，气隙的工频击穿电 压反而会随导线直径的减小而提高，出现所谓“细线 效应”。 三、采用屏障 在气隙中放置形状和位置合适、能阻碍带电粒 子运动和调整空间电荷分布的屏障，也是提高气体 介质电气强度的一种有效方法。 9 四、采用高气压 提高气压会大大减小电子的自由行程长度， 削弱和抑制了电离过程，使气体的电气强度得 到提高。如果在采用高压的同时再以某些高强 度的气体(例如SF6 气体)来替代空气，能获 得更好的效果。 五、采用高电气强度气体 在众多气体中，有一些含卤族元素的强电负 性气体[例如六氟化硫(SF6 )、氟里昂(CCl2F2 ) 等]的电气强度特别高可称为高电器强度气体。 10 六、采用高真空 高真空度可以减弱气体的碰撞电离过程从而显著 提高气隙的击穿电压。在高真空时，不能用简单 的气体放电理论来说明。在极间距离较小时，高 真空的击穿与阴极表面的强场发射有关。 11 第四节 SF6 和气体绝缘设备 SF6 的电气强度约为空气的2.5倍，灭弧能力高 大空气的100倍以上。在超高压和特高压范畴内，它 已完全取代绝缘油和压缩空气成为唯一的断路器灭 弧媒质了。在封闭式气体绝缘组合电器 (GIS) 和充 气 管 道 输 电 线 等 装 置 中 ，S F6 也 被 广 泛 的 采 用 电场的不均匀程度对SF6 电气强度的影响远 比对空气的的大， SF6 的优异性能只有在电场比 较均匀的情况下才能得到充分的发挥。 12 电极表面粗糙度Ra 对SF6 气体强度Eb 的影响随 着工作气压的提高而增大。电极表面粗糙度大时表 面突起处的局部电场强度要比气隙的平均电场强度 的得多。电极表面还会有其他缺陷，电极表面积越 大这类缺陷出现的概率也就越大， SF6 的击穿场强 就越低，这一现象称为“面积效应”。 13 气体绝缘电气设备 (GIS) GIS 由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感 器、避雷器、母线、连线和出线终端等部件组合 而成，全部封闭在充SF6 气体的金属外壳中。 与传统敞开式配电装置相比， GIS具有下列突 出优点。 1 、 大大节省占地面积和空间体积 。 2 、运行安全可靠。 3、有利于环保，使运行人员不受电场和 磁场的影响。 4 、安装工作量小、检修周期长。 14 气绝缘管道输电线亦可称为气体绝缘电缆 (GIC)，它与充油电缆相