氣體間隙的擊穿強(qiáng)度課件

3氣體間隙的擊穿強(qiáng)度3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿3.2雷電沖擊電壓下的擊穿3.3操作沖擊電壓下的擊穿3.4大氣密度和濕度對(duì)擊穿的影響3.5SF6氣體間隙中的擊穿3.6提高氣體間隙擊穿電壓的措施3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿均勻電場(chǎng)中的擊穿eg：高壓靜電電壓表的電極布置特點(diǎn)：（1）均勻電場(chǎng)中電極布置對(duì)稱(chēng)，擊穿無(wú)極性效應(yīng)；（2）均勻場(chǎng)間隙中各處電場(chǎng)強(qiáng)度相等，擊穿所需時(shí)間極短，其直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值、50%沖擊擊穿電壓相同；（3）擊穿電壓的分散性很小。稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿（1）球間隙（eg：高壓實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)量球隙）d<D/4時(shí)，電場(chǎng)均勻，直流、交流和沖擊電壓擊穿電壓相同；d>D/4時(shí)，電場(chǎng)不均勻程度增大，擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降，出現(xiàn)極性效應(yīng)；球隙測(cè)壓器的工作范圍d≤D/2；否則因放電分散性增大，不能保證測(cè)量的精度。（3）其他形狀的電極布置球狀電極的電場(chǎng)不均勻系數(shù)大于相同半徑的圓柱電極；間隙距離增大時(shí)，電場(chǎng)不均勻系數(shù)也增大。極不均勻電場(chǎng)中的擊穿不對(duì)稱(chēng)布置的極不均勻場(chǎng)間隙的極性效應(yīng)很明顯，而且其擊穿的極性效應(yīng)與稍不均勻場(chǎng)間隙相反。尖－板和尖－尖空氣間隙的直流擊穿電壓棒－棒和棒－板空氣間隙的工頻擊穿電壓（有效值）高電壓工程基礎(chǔ)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)雷電波的波形：T1=1.2μs±30％，T2=50μs±20％對(duì)于不同極性：+1.2/50μs或-1.2/50μs操作沖擊波的波形：T1=250μs±20％，T2=2500μs±60％對(duì)于不同極性：+250/2500μs或-250/2500μs波前時(shí)間半峰值時(shí)間

50％擊穿電壓及沖擊系數(shù)50％擊穿電壓多次施加電壓時(shí)有半數(shù)會(huì)導(dǎo)致?lián)舸┑碾妷褐礥b50。2.沖擊系數(shù)同一間隙的50％沖擊擊穿電壓與穩(wěn)態(tài)擊穿電壓Uss之比

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伏－秒特性伏－秒特性：在同一沖擊電壓波形下，擊穿電壓值與放電時(shí)延（或電壓作用時(shí)間）有關(guān)的特性。用實(shí)驗(yàn)確定間隙伏－秒特性的方法：保持沖擊電壓的波形不變，逐漸升高電壓使間隙發(fā)生擊穿，并根據(jù)示波圖記錄擊穿電壓U與擊穿時(shí)間t。擊穿發(fā)生在波前或峰值，取此刻值擊穿發(fā)生在波尾，取峰值未擊穿100%伏秒特性0%伏秒特性50%伏秒特性50%沖擊擊穿電壓電氣設(shè)備絕緣的伏－秒特性和避雷器的伏－秒特性（a）正確配合（b）不正確配合絕緣的伏－秒特性避雷器的伏－秒特性

操作沖擊電壓的推薦波形a.T1/T2=250(±20％)/2500(±60％)μsb.振蕩操作波

長(zhǎng)空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿強(qiáng)度特點(diǎn)：（1）長(zhǎng)間隙的雷電沖擊擊穿電壓遠(yuǎn)比操作沖擊擊穿電壓要高；（2）間隙長(zhǎng)度超過(guò)5m時(shí)呈現(xiàn)飽和趨勢(shì)。（3）間隙距離越大，“2”與“3”的擊穿電壓的差別越大。雷電沖擊操作沖擊最小擊穿電壓3.4大氣密度和濕度對(duì)擊穿的影響

大氣校正因數(shù)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用校正因數(shù)可將測(cè)得的放電電壓值換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（t0＝20℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的電壓值，或?qū)?biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下規(guī)定的試驗(yàn)電壓值換算為試驗(yàn)條件下的電壓值。1.空氣密度校正系數(shù)2.濕度校正因素3.指數(shù)m和W（2）利用空間電荷對(duì)原電場(chǎng)的畸變作用

例如利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷來(lái)改善極不均勻場(chǎng)間隙中電場(chǎng)分布，從而提高間隙的擊穿電壓。但應(yīng)該指出，上述細(xì)線(xiàn)效應(yīng)只存在于一定的間隙距離范圍之內(nèi)，間隙距離超過(guò)一定值，細(xì)線(xiàn)也將產(chǎn)生刷狀放電，從而破壞比較均勻的電暈層，使擊穿電壓與尖－板或尖－尖間隙的相近了。另外，此種提高擊穿電壓的方法僅在持續(xù)作用電壓下才有效，在雷電沖擊電壓下并不適用。（3）極不均勻電場(chǎng)中屏障的使用

正尖－板間隙中屏障的作用

屏障靠近尖電極或板電極時(shí)，屏障效應(yīng)消失，正、負(fù)極性下出現(xiàn)很大差別。

直流電壓下尖－板空氣間隙的擊穿電壓和屏障位置的關(guān)系屏障應(yīng)靠近尖電極，使比較均勻的電場(chǎng)區(qū)擴(kuò)大。但離尖電極過(guò)近時(shí)，屏障上空間電荷的分布將變得不均勻而使屏障效應(yīng)減弱，因此屏障有一最佳位置。

高氣壓的采用均勻電場(chǎng)中幾種絕緣介質(zhì)的擊穿電壓與距離的關(guān)系1－2.8MPa的空氣2－0.7MPa的SF63－高真空4－變壓器油5－0.1MPa的SF66－大氣

高真空的采用擊穿電壓擊穿場(chǎng)強(qiáng)間隙距離對(duì)擊穿的影響：規(guī)律：擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨間距的增加而降低。原因：隨著間隙距離及擊穿電壓的增大，電子從陰極到陽(yáng)極經(jīng)過(guò)了巨大的電位差，積聚了很大的動(dòng)能。高能電子轟擊陽(yáng)極時(shí)能使陽(yáng)極釋放出正離子及輻射出光子。正離子及光子到達(dá)陰極后又將加強(qiáng)陰極的表面電離。在此反復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生越來(lái)越大的電子流，使電極局部氣化，導(dǎo)致?lián)舸舸C(jī)理：強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射造成很大的電流密度，導(dǎo)致電極局部過(guò)熱并釋放出氣體，發(fā)生金屬氣化，破壞了真空，故引起擊穿。在完全相同的實(shí)驗(yàn)條件下，擊穿電壓隨電極材料熔點(diǎn)的提高而增大，因?yàn)閺?qiáng)場(chǎng)發(fā)射電流達(dá)到臨界電流密度，致使金屬微細(xì)突起物迅速熔化成金屬蒸氣導(dǎo)致?lián)舸?。稍不均勻電?chǎng)中高真空的直