氣隙的電氣強度

關(guān)于氣隙的電氣強度第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1

氣隙的擊穿時間靜態(tài)擊穿電壓1.瞬時變化的電壓加在氣隙上時，氣隙的擊穿電

壓將不再是靜態(tài)擊穿電壓值。2.不同波形的電壓的電壓作用時，擊穿時間和擊

穿電壓都將不同。長時間作用在氣隙上使氣隙擊穿的最低電壓第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1

氣隙的擊穿時間U0:靜態(tài)擊穿電壓

tb:

擊穿時間tl:放電時延第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月U0:靜態(tài)擊穿電壓

ts和tf

的統(tǒng)計性短間隙：

tf<<ts

，統(tǒng)計時延為主

長間隙(很不均勻電場)：

ts

<<tf，放電發(fā)展時間為主

3.1

氣隙的擊穿時間出現(xiàn)有效電子放電形成時延第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布雷電沖擊電壓標準波形Tl＝1.2s（30%）

T2＝50s（20%）

雷電沖擊電壓標準波形第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布T1＝1.2s（30%）T2＝2~5s雷電沖擊截波電壓標準波形第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月操作沖擊電壓標準波形

推薦波形為250／2500s波前時間允差（30%）半峰值時間允差（60%）3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布瞬時變化的電壓加在氣隙上時，氣隙的擊穿電壓將不再是靜態(tài)擊穿電壓值，與其波形有很大的關(guān)系.同一個氣隙，沖擊電壓的峰值較低但延續(xù)時間較長，在此電壓作用下，可能被擊穿；沖擊電壓的峰值較高但持續(xù)時間較短，可能反而不被擊穿。對于沖擊電壓波，氣隙的擊穿電壓與該電壓的波形有很大的關(guān)系。其擊穿電壓不能簡單地用單一的擊穿電壓值表示，而必須用電壓峰值和延續(xù)時間兩者共同表示。第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布u0t123伏秒特性的實驗求取方法第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布伏秒特性的實驗求取方法伏秒特性的形狀決定于電極間氣隙的電場分布50％擊穿電壓第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布伏秒特性曲線的工程應(yīng)用第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布伏秒特性曲線的工程應(yīng)用第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3

大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3

大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響溫度

t0＝20℃壓力p0＝101.3kPa絕對濕度h0＝11g/m3標準大氣條件大氣條件：氣溫、氣壓、濕度第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3

大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響空氣密度增大時，空氣中自由電子的平均自由行程縮短，不易造成碰撞電離，所以空氣間隙的擊穿電壓升高?？諝獾臐穸仍黾訒r，由于水蒸氣是電負性氣體，易俘獲自由電子形成負離子，使電離減弱，所以空氣間隙的擊穿電壓升高。在濕度較大時，絕緣子的閃絡(luò)電壓可能出現(xiàn)隨濕度增加而降低的情況大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3

大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月直流、工頻擊穿電壓（峰值）以及50％沖擊擊穿電壓都相同。擊穿電壓的分散性較小。3.4

較均勻電場氣隙的擊穿電壓均勻電場氣隙擊穿電壓情況空氣擊穿電壓峰值經(jīng)驗公式式中S

氣體間隙距離，（cm）

空氣相對密度標準大氣條件下空氣的電氣強度（峰值）大致等于30kV/cm

第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月均勻電場和稍不均勻電場氣隙的擊穿電壓特性3.4

較均勻電場氣隙的擊穿電壓不存在極性效應(yīng)放電時延很短不同電壓波形下?lián)舸╇妷航咏嗤ò?/p>

括擊穿電壓峰值，50%擊穿電壓值）擊穿電壓分散性小第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月典型電極

棒(尖)—板：電場分布不對稱

棒(尖)—棒(尖)：電場分布對稱

3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓

顯著的極性效應(yīng)

不均勻電場氣隙的擊穿電壓特性第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月直流電壓下的擊穿電壓極性效應(yīng)：正棒負板平均擊穿場強約為4.5kV/cm；負棒正板棒平均擊穿場強約為l0kV/cm棒棒間隙的平均擊穿場強約為4.8~5.0kV/cm

3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓工頻電壓下的擊穿電壓擊穿都發(fā)生在正半周峰附近，分散性不大；當間隙距離不太大時，擊穿電壓與間隙距離呈線性關(guān)系間隙距離很大時（超過2m），平均擊穿場強明顯降低，呈現(xiàn)出飽和現(xiàn)象棒板氣隙的擊穿電壓最低第21頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓雷電沖擊下的擊穿電壓棒棒電極棒板電極極性效應(yīng)線性關(guān)系分散性大第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓雷電沖擊下的擊穿電壓第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月波前時間Tcr(us)3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓U型曲線左半支——放電時延小。右半支——空間電荷不易聚集，不利于放電發(fā)展。第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓工頻操作沖擊雷電沖擊第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓飽和現(xiàn)象顯著第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

不均勻電場氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓分散性大第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善氣隙中的電場分布，使其分布均勻；設(shè)法削弱和抑制氣體介質(zhì)中的電離過程。途徑：第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法增大電極的曲率半徑（常用的是屏蔽），例如變壓器套管，均壓環(huán)，擴徑導線等；消除電極表面的毛刺；消除電極表面尖角。不僅要注意改善高壓電極的形狀以降低該電極旁邊的局部場強，還要注意改善接地電極和中間電極的形狀，以降低該電極旁邊的局部場強。改善電場分布的具體方法第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場分布的具體方法第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場分布的具體方法第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場分布的具體方法第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場分布的具體方法第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場分布的具體方法第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場分布的具體方法第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用高真空采用高氣壓采用強電負性氣體第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用高真空接近真空階段：碰撞電離的幾率太小，Ub提高高真空階段：小距離時：強場發(fā)射、金屬氣化大距離時：全電壓效應(yīng)真空中的Ub與電極材料、表面光潔度、清潔度有關(guān)第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用高氣壓基本原理：氣壓提高減小動能減小U提高1－2.8MPa5－0.1MPa當氣壓在10個大氣壓下時，擊穿電壓隨氣壓增大線性增加。再提高P，會飽和壓縮空氣可用于內(nèi)絕緣，如斷路器、高壓標準電容等。第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用強電負性氣體含鹵族元素的氣體化合物，如六氟化硫（SF6）、氟利昂（CCl2F2）等，其電氣強度比空氣的要高很多。稱為高電氣強度氣體。第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用強電負性氣體原因：1） 具有很強的電負性，負離子即削弱電離，又加強復合；2） 分子量大，分子直徑大，電子的減小。3） 電離過程伴隨離解過程，需要更多能量。

第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月選用鹵化物的原則：1液化溫度要低，2應(yīng)具有良好的化學穩(wěn)定性，3經(jīng)濟上應(yīng)當合理，價格便宜，能大量供應(yīng)

目前得到工程廣泛應(yīng)用的是SF6及SF6混合氣體3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用強電負性氣體第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月SF6的絕緣性能1）強電負性，電氣強度高2）對電場均勻度敏感

SF6的性能只有在均勻電場中才能充分發(fā)揮，在極不均勻場中，擊穿電壓下降很快。在極不均勻電場中，氣壓與擊穿電壓緊密相關(guān)3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月針－球氣隙中的SF6氣體（針極曲率半徑1mm，球半徑50mm，極間距30mm）在不同類型電壓下的擊穿電壓與壓力的關(guān)系

空間電荷的作用，使得工頻高于雷電隨著氣壓的提高，空間電荷作用減小，因此Ub下降3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月SF6的絕緣性能影響絕緣性能的因素：電場均勻度；氣壓；電極表面缺陷；導電微粒；3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月SF6的液化特性1）一般不會液化3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2)純凈的SF6無毒，但分解物有毒，有腐蝕性

電子碰撞、熱輻射、光輻射會導致SF6分解如電弧、局放、火花放電等

3）水分的危害水分會與氣體分解物形成氫氟酸，腐蝕材料，引起凝露，降低表面閃絡(luò)電壓。解決辦法：用吸附劑吸附分解物和水分。3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月SF6－N2混合氣體中的與E/p

1－純N2；2－SF6含量為10%；3－SF6含量為25%；4－SF6含量為50%；5－純SF6混合氣體：N2、CO2、空氣與SF6混合降低液化溫度降低對電場的敏感度3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7

影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素

電場均勻性電壓波形情況大氣條件介質(zhì)表面狀態(tài)

表面光滑或者粗糙程度淋雨狀態(tài)污穢情況第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7

影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素

濕閃電壓閃絡(luò)途徑：1AB－BCA’：閃絡(luò)電壓下降到40%-50%2AB－BA’：下降不多3AB－水流：濕閃電壓降到很低值。光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓第49頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7

影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素

污閃電壓發(fā)展過程：積污受潮電導增加，電流增大烘干，形成干區(qū)干區(qū)電阻大，壓降大，電場強，開始放電輝光（電暈）轉(zhuǎn)為電弧局部電弧烘干周圍，干區(qū)擴大，電弧伸長爬電到一定程度，自動延伸，貫穿兩極防止污閃措施：1改善環(huán)境，減小污染的可能性2