電介質(zhì)的電氣強度

高電壓技術(shù)HighVoltageTechnology緒論（INTRODUCTION）高電壓技術(shù)：電力系統(tǒng)中涉及的絕緣、過電壓、電氣設(shè)備試驗等問題的技術(shù)。如：▲雷擊變電所、發(fā)電廠的過電壓及防護(hù)▲絕緣材料的研制▲合閘、分閘、空載運行以及短路引起的過電壓▲電氣設(shè)備的耐壓試驗塔型？接地裝置設(shè)計？檔中最小對地高度？空氣間距？絕緣子型式？片數(shù)？線間距離？檔中導(dǎo)地線間距離？避雷線根數(shù)？單導(dǎo)線？分裂導(dǎo)線？高壓架空輸電線路設(shè)計：一.研究意義簡單電力系統(tǒng)組成：電能生產(chǎn)輸送分配使用~GT1T2LDL1.為什么需要不斷提高電壓等級▲大容量輸電的需求；遠(yuǎn)距離輸電的需求線路的輸送容量：系統(tǒng)電壓U/kV22033050075010002000波阻抗/Ω

400303278256250250輸送容量P/MW1213609002200400016000交流輸電各電壓等級下輸電線路的波阻抗與輸送容量2.電網(wǎng)電壓的發(fā)展歷史（1）1890年在英國出現(xiàn)從Deptford到倫敦長達(dá)45km的10kV輸電線路，1891年在德國出現(xiàn)從Lauffen到法蘭克福長達(dá)170km的15kV三相輸電線路。100年來世界上的輸電電壓提高了100倍交流輸電各電壓等級首次出現(xiàn)的時間電壓等級/kV10501102202873805257351150首次出現(xiàn)年份189019071912192619361952195919651985（2）特高壓的出現(xiàn)與展望高壓輸電行業(yè)中習(xí)慣上稱100kV以下為高壓，100kV~1000kV為超高壓，1000kV及以上為特高壓國內(nèi)電壓等級情況：

220kV為干線，

500kV（交、直流）為主干線，2005年西北電網(wǎng)

750kV投入運行，1000kV特高壓輸電示范工程

20世紀(jì)60年代后期國際上開始了特高壓輸電的研究特高壓輸電目前仍有許多未解決的技術(shù)困難，實際投入工業(yè)應(yīng)用的最高電壓為750kV（3）直流輸電、緊湊型輸電及靈活交流輸電技術(shù)

從輸電的角度說，直流輸電幾乎沒有距離的限制，也可以用直流電纜在水下、地下輸電，因此在遠(yuǎn)距離輸電上很有前景。但也存在一些難題：換流站設(shè)備昂貴、直流斷路器的性能不滿意、直流絕緣子耐污性能差等。

緊湊型輸電線路的特點是取消常規(guī)線路桿塔的相間接地構(gòu)架而將三相線路置于同一塔窗中，使導(dǎo)線相間距離顯著減小。因此，與常規(guī)線路相比，緊湊型輸電線路的電感減小，電容增大，即線路的波阻抗減小，從而增大了輸電線路的自然功率，也就是說可以有效地提高線路的輸送能力。緊湊型輸電的另一個顯著優(yōu)點是線路走廊減小，因而占地減少。

靈活交流輸電系統(tǒng)（FlexibleACTransmissionSystem簡寫為FACTS）是指裝有電力電子型或其它靜止型控制器以加強系統(tǒng)可控性和增大傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。

靜止補償器（SVC）中既裝有用來提高功率因數(shù)的并聯(lián)電容器以保證重載時用戶端的電壓不致太低，又裝有并聯(lián)電抗器以降低線路輕載或空載時長線末端出現(xiàn)的工頻過電壓。

SVC的電抗可從電容性到電感性按需要調(diào)節(jié)，從而使SVC安裝點的電壓保持在一定的范圍內(nèi)。我國電網(wǎng)分布3.高電壓、高場強下的特殊問題

▲研究意義：將電能大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗地輸送，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)效益，防止過電壓，提高耐壓水平，保持電網(wǎng)運行的安全可靠性。（1）絕緣問題：絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)、電壓形式（2）高電壓試驗問題（3）過電壓防護(hù)問題（4）電磁環(huán)境問題：電磁兼容、生態(tài)效應(yīng)4.高電壓下的特殊現(xiàn)象及其應(yīng)用（1）靜電技術(shù)及其應(yīng)用（2）液電技術(shù)及其應(yīng)用（3）線爆技術(shù)及其應(yīng)用（4）脈沖功率技術(shù)及其應(yīng)用二.研究內(nèi)容1.提高絕緣能力電介質(zhì)理論研究—介質(zhì)特性放電過程研究—放電機理

高電壓試驗技術(shù)—高壓產(chǎn)生、測量2.降低過電壓雷擊或操作→暫態(tài)過程→產(chǎn)生高電壓→絕緣破壞→故障→防止破壞→恢復(fù)研究過電壓的形成及防止措施過電壓種類：大氣過電壓

內(nèi)部過電壓

3.絕緣配合使作用電壓的數(shù)值、保護(hù)電器的特性和絕緣的電氣特性之間相互協(xié)調(diào)以保證電氣設(shè)備的可靠經(jīng)濟(jì)運行。

三.學(xué)習(xí)本課程的目的▲掌握電力設(shè)備絕緣性能、試驗方法和電力系統(tǒng)過電壓及其防護(hù)等方面的基本知識，學(xué)會正確處理電力系統(tǒng)中過電壓與絕緣這一對矛盾。四.學(xué)習(xí)要求與電工及物理的基礎(chǔ)理論，如電介質(zhì)理論、電磁場理論、電路中的瞬變理論相關(guān)。內(nèi)容涉及面廣，經(jīng)驗公式多，試驗數(shù)據(jù)、圖表多，實踐性強

參考教材：1.趙智大：高電壓技術(shù)，中國電力出版社，1999/20062.文遠(yuǎn)芳：高電壓技術(shù)，華中科技大學(xué)出版社,20013.林福昌：高電壓工程，中國電力出版社，2006/20114.梁曦東等：高電壓工程，清華大學(xué)出版社，2003參考文獻(xiàn)：1.朱德恒，嚴(yán)璋：高電壓絕緣，清華大學(xué)出版社，19922.劉丙堯：電氣設(shè)備絕緣試驗，水利電力出版社，19933.解廣潤：電力系統(tǒng)過電壓，水利電力出版社，19854.中國電機工程學(xué)報、電工技術(shù)學(xué)報、高電壓技術(shù)、高壓電器5.IEEETrans.onPowerSystem、

IEEETrans.onPowerDelivery、

IEEETrans.onDielectricsandElectricalInsulation部分與電力有關(guān)的網(wǎng)站：1.中國國家電力信息網(wǎng):2.國際電工委員會(InternationalElectrotechnicalCommission):www.iec.ch3.電氣電子工程師協(xié)會:4.電力論壇:5.電力網(wǎng):6.美國電力公司:8.ABB評論:/abbreviewChapter1.電介質(zhì)在強電場下的特性電介質(zhì)(dielectric)：指通常條件下導(dǎo)電性能極差的物質(zhì)，在電力系統(tǒng)用作絕緣材料電介質(zhì)中正負(fù)電荷束縛得很緊，內(nèi)部可自由移動的電荷極少，因此導(dǎo)電性能差電介質(zhì)氣體電介質(zhì)液體電介質(zhì)固體電介質(zhì)電介質(zhì)－從貯存電能的角度看絕緣材料－從隔離電流角度看★常用高壓工程術(shù)語擊穿(breakdown)：在電場的作用下，由電介質(zhì)組成的絕緣間隙喪失絕緣性能，形成導(dǎo)電通道放電(discharge)：氣體絕緣的擊穿過程閃絡(luò)(flashover)：沿固體介質(zhì)表面發(fā)展的氣體放電（沿面放電）電暈(coronadischarge)：由于電場不均勻，在電極附近發(fā)生的局部放電擊穿電壓（放電電壓）Ｕb（ｋＶ）：使絕緣擊穿的最低臨界電壓擊穿場強（抗電強度，絕緣強度）Ｅb（ｋＶ／ｃｍ）：

發(fā)生擊穿時在絕緣中的最小平均電場強度。

Eb

＝Ｕb／Ｓ（Ｓ：極間距離）

▲一切電介質(zhì)的電氣強度都是有限的，超過某種限度，電介質(zhì)就會喪失其原有的絕緣性能，甚至演變成導(dǎo)體。在電場的作用下，電介質(zhì)中出現(xiàn)的電氣現(xiàn)象：在弱電場下，主要有極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗等2.在強電場下，主要有放電、閃絡(luò)、擊穿等氣體電介質(zhì)的電氣強度氣體放電的基本理論：●湯遜理論●流注理論研究氣體放電的目的：●了解氣體在高電壓（強電場）的作用下逐步由電介質(zhì)演變成導(dǎo)體的過程；●掌握氣體介質(zhì)的電氣強度及其提高的方法基本概念回顧：

—原子在外界因素作用下，使其一個或幾個電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程●電離●電離能

—電離過程所需要的能量稱為電離能，也可用電離電位反映。一次電離、二次電離一般情況下，氣體放電中主要只涉及一次電離的過程施加能量W>Wi自由電子電離激勵施加能量光子激勵施加能量自由電子分級電離施加能量●自由行程

—粒子在每兩次碰撞之間自由地通過的距離

平均自由行程：粒子自由行程的平均值實際粒子的自由行程長度等于或大于某一距離的概率為：是一個隨機量，具有很大的分散性，與氣體分子的半徑和密度有關(guān)電子的平均自由行程長度為：∵

r為氣體分子的半徑，N為氣體分子的密度k為波爾茨曼常數(shù)，1.38╳10－23J/K∴溫度，K

氣壓，Pa§1.1氣體中帶電粒子的產(chǎn)生與消失一.帶電粒子的產(chǎn)生(電離過程）●碰撞電離：氣體介質(zhì)中粒子相撞，撞擊粒子傳給被撞粒子能量，使其電離

根據(jù)引起電離所需的能量來源不同，對應(yīng)如下幾種電離形式是氣體中產(chǎn)生帶電粒子的最重要的形式電子引起碰撞電離的條件：≥≥條件：⑴撞擊粒子的總能量＞被撞粒子的電離能⑵一定的相互作用的時間和條件

通過復(fù)雜的電磁力的相互作用達(dá)到兩粒子間能量轉(zhuǎn)換

動能、位能主要的碰撞電離由電子完成即電子為了造成碰撞電離而必須飛越的最小距離●光電離：在光照射下，將光子能量傳給粒子，游離出自由電子由光電離而產(chǎn)生的自由電子稱為光電子必要條件：光子的能量大于氣體粒子的電離能

光子來源：紫外線、倫琴射線、γ射線、宇宙射線異號粒子復(fù)合也產(chǎn)生光子

≥

≤

光輻射能夠引起光電離的臨界波長可見光（400～750nm）不能使氣體直接發(fā)生光電離●熱電離：氣體的熱狀態(tài)引起的電離，實質(zhì)仍是碰撞電離和光電離，能量來自氣體分子的熱能。

Ｔ↑→分子動能↑→碰撞電離Ｔ↑→熱輻射光子的能量、數(shù)量↑→光電離熱電離是熱狀態(tài)下碰撞電離和光電離的綜合

溫度超過10000K時（如電弧放電）才需要考慮熱電離，在溫度達(dá)到20000K左右，幾乎全部空氣分子都已經(jīng)處于熱電離狀態(tài)●電極表面電離:氣體中的電子也可從金屬電極表面游離出來。游離需要能量，稱金屬的逸出功，小于氣體分子的電離能

，表明金屬表面電離比氣體空間電離更容易發(fā)生隨著外加能量形式的不同，陰極的表面電離可在下列情況下發(fā)生：⑴正離子撞擊陰極表面⑵光電子發(fā)射：高能輻射線照射電極表面⑶熱電子發(fā)射：金屬電極加熱⑷強場發(fā)射：電極表面附近存在強電場●負(fù)離子的形成:中性分子或原子與電子相結(jié)合，形成負(fù)離子（附著）附著過程中放出能量（親合能Ｅ）－電負(fù)性氣體Ｅ大

,易形成負(fù)離子－強電負(fù)性氣體，如SF6負(fù)離子的形成使自由電子數(shù)減少，對氣體放電的發(fā)展起抑制作用

帶電粒子的消失（去電離、消電離）中和－在電場作用下作定向運動，消失于電極而形成外電路中的電流2.擴(kuò)散－因擴(kuò)散而逸出氣體放電空間3.復(fù)合－帶有異號電荷的粒子相遇，發(fā)生電荷的傳遞、中和而還原為中性粒子的過程與電離相反的物理過程§1.2氣體中的放電現(xiàn)象和電子崩的形成aUabUbcUc空氣中電流和電壓的關(guān)系VA平行板電極實驗（湯遜，Townsend)：E0IUSU0自持放電區(qū)非自持放電區(qū)0a段：隨著E增大，氣隙中的初始帶電粒子向電極運動的速度加快而導(dǎo)致復(fù)合數(shù)減少，表現(xiàn)為I隨U的提高而增大；ab段：外界電離因子產(chǎn)生的帶電粒子幾乎能全部抵達(dá)電極，電流趨于飽和，飽和電流值很小，氣體仍處于良好的絕緣狀態(tài)；bc段：I隨著U的提高而增大，表明此時電場E足夠大，使電子積累足夠的動能造成碰撞電離的發(fā)生，出現(xiàn)電子崩，E越大，電子碰撞電離越激烈，產(chǎn)生的帶電粒子越多；cS段：隨著外加電場的增大，碰撞電離愈激烈，帶電粒子數(shù)目呈指數(shù)增長，電流增大更快；S點后：當(dāng)電壓增大到U0時，過程產(chǎn)生的二次電子足夠多，能接替外界電離因子產(chǎn)生的初始電子的作用，即轉(zhuǎn)為自持放電階段，氣隙擊穿，表現(xiàn)為電流急劇增大，并伴有發(fā)光、發(fā)聲等現(xiàn)象，氣隙轉(zhuǎn)入良好的導(dǎo)電狀態(tài)。電子崩的形成：帶電粒子在電子崩中的分布：電子崩中電子數(shù)目增長過程分析：—電子碰撞電離系數(shù)定義：一個電子沿著電場方向行經(jīng)1cm長度，平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)設(shè)每次碰撞電離只能產(chǎn)生一個電子和一個正離子，則就是一個電子在單位長度行程內(nèi)新電離出的電子數(shù)或正離子數(shù)。到達(dá)

處，電子數(shù)增加到，這個電子在的距離中又產(chǎn)生個新電子，則有：在均勻電場中，為常數(shù)設(shè)：初始電子數(shù)為11抵達(dá)陽極的電子數(shù)：途中新增加的電子數(shù)或正離子數(shù)：在強電場中出現(xiàn)電子崩的過程也稱過程一個初始電子走過距離后，由本身碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)是，計及新產(chǎn)生的電子也參加電離過程，則電子數(shù)增加到個，若，則結(jié)論：由于碰撞電離引起電子崩過程，導(dǎo)致氣隙中電子數(shù)迅速增加。碰撞電離系數(shù)的討論（單位距離內(nèi)的平均碰撞次數(shù)）（每次碰撞發(fā)生電離的概率）×電子引起碰撞電離的條件：≥實際電子的自由行程長度等于或大于的概率為：電子沿電場方向走過單位距離所完成的碰撞電離次數(shù)平均值∴

①電場強度E增大，急劇增大;

很大，（即很?。┗蚝苄。春艽螅r，值都比較小

高氣壓和高真空下，氣隙都不易發(fā)生放電現(xiàn)象，即具有較高的電氣強度又∵∝∴（溫度不變）§1.3自持放電條件—必須依靠外界電離因素的作用提供自由電子作為電子崩的初始電子，一旦外界電離因素停止發(fā)生作用，則放電中止●非自持放電●自持放電—撤除外界電離因素后，能僅由電場的作用而維持的放電

過程：—電子崩中的正離子在返回陰極時，由于其具有的位能和動能，撞擊陰極時引起陰極表面電離，產(chǎn)生二次電子的過程系數(shù)—一個正離子撞擊陰極表面時產(chǎn)生的二次電子數(shù)顯然—自持放電條件≥1∵>>1∴自持放電條件可寫為：≥1物理含義？外加電場增大到一定程度，才能滿足自持放電條件≥1不均勻電場中，各處的值不同，自持放電條件為：

起始場強（起始電壓）—放電由非自持轉(zhuǎn)為自持時的場強，相應(yīng)的電壓為起始電壓。均勻電場中：起始場強=擊穿場強起始電壓=擊穿電壓不均勻電場中：起始電壓<擊穿電壓Townsend放電理論總結(jié)：外界電離因子陰極表面電離氣體空間電離氣體中的自由電子在電場中加速碰撞電離電子崩（

過程）正離子陰極表面二次發(fā)射（

過程）§1.4均勻電場中的擊穿電壓及其影響因素推導(dǎo)：≥1均勻電場中自持放電起始場強含義？又∵由自持放電條件：∴Paschen定律空氣中擊穿電壓與的關(guān)系討論：為什么具有極小值?巴申曲線5(kV)pd(×133.3Pa·cm)50123103001000考慮到溫度的變化，Paschen定律更普遍的表達(dá)方式為：—氣體的相對密度，即實際氣體密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的（ps=103.1kPa，

ts=293k)密度之比§1.5氣體放電的流注理論

湯遜理論的適用性Pd>>26.66kPa·cm（200mmHg·cm）時，一些無法用湯遜理論解釋的現(xiàn)象：放電外形：在大氣壓下放電不再是輝光放電，而是火花通道

2.放電時間：放電時間短于正離子在通道中到達(dá)陰極的行程時間

3.陰極材料的影響：陰極材料對放電電壓影響不大

一.空間電荷對電場的影響0dx二.空間光電離的作用●流注的形成初崩空間光電離二次電子崩匯入初崩流注正流注形成過程：（當(dāng)外加電壓不是很高時）

負(fù)流注形成過程：（當(dāng)外加電壓足夠高時）

●流注的特點—電離強度很大傳播速度很快導(dǎo)電性能良好形成流注后，放電就可以由本身產(chǎn)生的空間光電離自行維持，即轉(zhuǎn)為自持放電，形成流注的條件（即自持放電條件）對均勻電場來說，自持放電條件：常數(shù)常數(shù)或或?qū)嶒灥贸隽髯⒗碚摵蜏d理論比較：各適用于一定條件下的放電過程，不能用一種理論來取代另一種理論，互相補充，可以解釋廣闊的pd范圍內(nèi)的氣體放電現(xiàn)象。1.湯遜理論適用于低氣壓、短氣隙的情況（pd<26.66kPa·cm）2.流注理論適用于高氣壓、長氣隙的情況（pd>>26.66kPa·cm）3.湯遜理論認(rèn)為電子崩和陰極上的二次發(fā)射過程是氣體自持放電的決定性因素；流注理論認(rèn)為電子碰撞電離及空間光電離是維持自持放電的主要因素，并強調(diào)了空間電荷畸變電場的作用。§1.6不均勻電場中氣隙的放電過程一.稍不均勻電場和極不均勻電場的放電特征1.電場不均勻系數(shù)：最大電場強度平均電場強度—稍不均勻電場—極不均勻電場▼極不均勻電場中，首先在強場區(qū)發(fā)生電暈放電，自持放電條件即是電暈起始條件，氣隙擊穿電壓大于電暈起始電壓。2.常見電場的結(jié)構(gòu)：

均勻場：板－板稍不均勻場：球－球?qū)ΨQ場同軸圓筒極不均勻場：棒－棒棒－板不對稱場

▼稍不均勻電場中氣隙的放電特性與均勻電場相似，一旦出現(xiàn)自持放電，便會導(dǎo)致整個間隙的擊穿，3.電暈放電（1）電暈的形成：極不均勻電場中，在外加電壓下，小曲率半徑電極附近的電場強度首先達(dá)到起始場強E0，在此局部區(qū)域先出現(xiàn)碰撞電離和電子崩，甚至出現(xiàn)流注，這種僅僅發(fā)生在強場區(qū)的局部放電稱為電暈放電，在外觀上表現(xiàn)為環(huán)繞電極表面出現(xiàn)藍(lán)紫色暈光。開始出現(xiàn)電暈放電時對應(yīng)的電壓稱為起暈電壓?？梢允菢O不均勻電場氣隙擊穿過程的第一階段，也可以是長期存在的穩(wěn)放電形式（2）電暈的危害及作用有光、聲、熱效應(yīng)造成能量損耗；電暈損耗在超高壓輸電線路設(shè)計中必須考慮產(chǎn)生的高頻脈沖電流含有許多高次諧波，造成無線電干擾；使空氣局部游離，產(chǎn)生的臭氧和氧化氮等會腐蝕金屬設(shè)備；產(chǎn)生可聞噪聲；

有利的一面：可削弱輸電線上雷電沖擊電壓波的幅值和陡度，除塵，臭氧發(fā)生器（3）起暈場強與導(dǎo)線尺寸的關(guān)系平行導(dǎo)線,相距為D,半徑為r，D>>r，線間電壓為U

導(dǎo)線表面場強:

起暈場強：kV/cm－皮克公式ｍ―導(dǎo)線表面粗造系數(shù)，光滑導(dǎo)線m≈1，絞線m≈0.8~0.9δ―空氣相對密度r－導(dǎo)線半徑，cm

EcEE∝1/r

Ec∝1/√ｒ

↑ｒ,

→Ｅc↓，E↓↓，E<Ec超高壓線路采用分裂導(dǎo)線，減輕電暈放電危害設(shè)法限制和降低導(dǎo)線表面電場4.極不均勻電場中放電的極性效應(yīng)

0100200300300600900(kV)(cm)直流電壓下棒-板間隙擊穿電壓特性曲線：正棒負(fù)板電極負(fù)棒正板電極在極不均勻電場氣隙中，放電一定是從曲率半徑較小的電極表面（電場強度最大的地方）開始，與該電極的極性無關(guān)，但后來放電發(fā)展過程、氣隙擊穿電壓都與該電極的極性有密切的關(guān)系。即：極不均勻電場中的放電存在明顯的極性效應(yīng)。

輸電線路和電氣設(shè)備的外絕緣大都屬于極不均勻電場的情況，所以在工頻高電壓的作用下，擊穿均發(fā)生在正極性的半波內(nèi)。

§1.7各種電壓作用下氣隙的擊穿特性氣隙的擊穿特性取決于：▼電場形式▼外加電壓類型工頻交流電壓直流電壓雷電過電壓操作過電壓穩(wěn)態(tài)電壓沖擊電壓一.均勻電場氣隙的擊穿不存在極性效應(yīng)；直流、工頻、沖擊電壓作用下的擊穿電壓相同；擊穿電壓分散性很??；空氣間隙的擊穿電壓經(jīng)驗公式：Ub－擊穿電壓峰值，kVEb

－平均擊穿場強，kV/cmδ－空氣的相對密度

d－間隙距離，ｃｍd＝1～10cm內(nèi)，Eb=30kV/cm二.稍不均勻電場與均勻電場相似，一旦出現(xiàn)局部放電，立即導(dǎo)致整個間隙的完全擊穿。電場不對稱時有極性效應(yīng)，不很顯著不同電壓波形下Ｕb都相同，且分散性不大典型結(jié)構(gòu)形式：球－球，球－板，兩同軸圓柱三.極不均勻電場有持續(xù)的局部放電，空間電荷積累導(dǎo)致顯著的極性效應(yīng)電極形狀對氣隙擊穿電壓影響不大，可用典型電極代表,如棒－棒，棒－板在不同性質(zhì)電壓下，Ｕb有明顯差別，且分散性大1.直流電壓作用下顯著的極性效應(yīng)，Ｕb與d接近成正比（d<10cm)正棒－負(fù)板，Ｕb

≈7.5d(kV/cm)負(fù)棒－正板，Ｕb

≈20d長間隙下：正棒－負(fù)板，Ｕb

≈4.5d負(fù)棒－正板，Ｕb

≈10d都比均勻電場中的擊穿場強小得多（約30kV/cm)2.工頻電壓作用下?lián)舸┛偸窃诎魳O為正半波峰值附近發(fā)生d＜１ｍ時，Ｕb接近與d成正比棒－棒，Ｕb

≈

６d棒－板，Ｕb

≈

５d相差不多d＞２ｍ時，Ｕb與d的關(guān)系趨向飽和，棒－板尤甚。各種氣隙的工頻Ｕb

分散性不大，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ＝２％～3％3.沖擊電壓下氣隙的擊穿完成氣隙擊穿的三個必要條件：（1）足夠大的電場強度或足夠高的電壓（2）在氣隙中存在能發(fā)展一系列的電離過程，最后導(dǎo)致間隙完全擊穿的有效電子（3）需要有一定的時間，讓放電得以發(fā)展并完成擊穿。

氣隙完成擊穿所需的時間很短，以微秒計，沖擊電壓的有效作用時間也是以微秒計，因此放電時間就成為一個重要因素了。3.1放電時間的組成0Us:靜態(tài)擊穿電壓，長時間作用在間隙上能使間隙擊穿的最低電壓；t1：升壓時間，電壓從零升高到靜態(tài)擊穿電壓所需時間；放電時延：放電時間：ts:統(tǒng)計時延，從t1開始到氣隙中出現(xiàn)第一個有效電子所需的時間tf:放電形成時延，從有效電子出現(xiàn)到氣隙完成擊穿所需的時間具有統(tǒng)計分散性,一般電壓越高，放電發(fā)展過程越快，tb和tlag越短3.2標(biāo)準(zhǔn)試驗電壓波形▲由于氣隙在沖擊電壓下的擊穿電壓和放電時間都與沖擊電壓的波形有關(guān)，所以在討論氣隙的沖擊擊穿特性時，必須首先將沖擊電壓的波形標(biāo)準(zhǔn)化，只有這樣，才能使各種實驗結(jié)果具有可比性和實用價值?！邏涸囼炇抑挟a(chǎn)生的沖擊電壓是用來模擬電力系統(tǒng)中的過電壓波的，所以在制定沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形時，應(yīng)以電力系統(tǒng)在運行中所受到的過電壓波形作為原始依據(jù)，并考慮在試驗室中產(chǎn)生這種沖擊電壓的技術(shù)難度不要太大，所以一般需要作一些簡化和等效處理?！鴺?biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形定義-用來模擬電力系統(tǒng)的雷電過電壓波，采用非周期雙指數(shù)波0′01波前時間：

半峰值時間（或波長時間）010.5▲標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形定義-用來模擬電力系統(tǒng)的操作過電壓，一般也采用非周期雙指數(shù)波3.3氣隙的沖擊擊穿特性：（1）.50%沖擊擊穿電壓

沖擊系數(shù)——在一定波形的沖擊電壓作用下，外加電壓的幅值變化，導(dǎo)致間隙擊穿概率為５０％時的電壓稱為均勻和稍不均勻電場下，極不均勻電場下，（2）.伏秒特性在電壓波形一定的情況下，氣隙擊穿時的外加電壓峰值與擊穿時間的關(guān)系:Ub

＝ｆ(tb

）作法：保持一定的波形而逐漸升高電壓，以示波圖來求取，電壓較低時，擊穿發(fā)生在峰值過后，取峰值作縱坐標(biāo)；擊穿發(fā)生在波峰時，取峰值作縱坐標(biāo)；擊穿發(fā)生在尚未到峰值時，取擊穿時電壓值作縱坐標(biāo)。0132特點：①伏秒特性有分散性，同一氣隙在同一電壓作用下，每次擊穿時間不完全一樣，是一個以上、下包線為界的帶狀區(qū)域在每級電壓U作用下的多次擊穿中，放電時間小于下包絡(luò)線所示數(shù)值t1的概率為0％，其左方完全不擊穿；小于上包絡(luò)線所示數(shù)值t3的概率為100％，其右方完全擊穿；小于t2的概率為50％——50%概率放電時間對應(yīng)50％伏秒特性

0312——50％伏秒特性

②曲線形狀與電場的均勻性有關(guān)：均勻場，曲線低且平坦，上翹范圍?。徊痪鶆螂妶?，曲線較高且陡012在絕緣配合中的意義：

1AB2AB3PAB圖1：A－設(shè)備，Ｂ－保護(hù)間隙圖2：保護(hù)間隙的伏秒特性曲線B低于設(shè)備的曲線