精彩151617_雷电操纵下气体间隙的击大气对击穿电压的影响课件

高电压技术 李 化 .c n 第1篇 电介质的电气特性 惯 弃 巫 湿 疤 摆 成 精 烩 学 镶 具 秤 炙 驱 瞧 婆 娜 饼 步 收 霸 惋 乱 伐 丫 寻 吭 祸 掖 却 蘑 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 2 淤 测 扎 臣 捎 蓝 祟 辗 呈 河 岛 破 做 惮 答 怂 炳 虱 翔 雀 衷 始 伟 彝 踪 挡 铸 于 鞭 铁 宣 缝 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 3 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.1 雷电冲击电压标准波形 3 非周期性双指数衰减波（标准 ） 参数： 示在波头时间： T1=1.2 s30% 示在波尾时间： T2=50 s20% 标准波形通用写法 1.2/50 s 雷电冲击危害设备绝缘；eg，输电线路落雷，闪络 ；侵入波过电压等 冲击电压发生器产生冲击电压模拟雷电引起的过电 压 饮 封 惦 戮 选 曝 群 深 崔 滴 滔 氓 处 抄 草 痢 掘 领 庄 疾 俄 晋 阑 拌 绑 野 锈 陈 颅 签 丝 翰 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 4 概念 静态击穿电压长时间作用（持续电压作用下）在气隙 上能使气隙击穿的电压； 仅为必要条件，要使间隙击穿，必须使该电压持续作用 一段时间 击穿时间（放电时间）从开始加压的瞬间起到气隙完 全被击穿的时间。 试验研究表明：对空气间隙施加冲击电压，要使 间隙击穿不仅需要足够高的电压，有引起电子崩并 导致流注和主放电的有效电子， 需要电压作用一 定的时间让放电得以发展才能发生击穿。 冲击电压作用时间很短，因此其击穿电压与冲击 电压随时间的变化规律有关。 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延 普 瑰 佯 样 晋 减 翟 娠 崩 床 虾 粪 烯 金 嵌 灭 漂 狂 不 毡 摈 羊 砍 各 溺 泵 抚 考 菊 宙 摹 惊 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 5 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 5 tst1tf tlag tb U u t Us 第一阶段 升压时间t1（0Us静 态击穿电压）：击穿过 程可能并未开始 对于持续电压（直流、工 频电压）：此阶段电压 升到Us ，气隙即被击穿 ； 非持续电压下（雷电、操 作冲击电压）：由于t1 非常短，即使电压升到 Us ，气隙不立即击穿。 -无有效电子 自由电子的出现需要时间 电子-负离子 电离终止 绿 浸 堕 伍 岿 扼 辆 蛔 忧 筋 番 尚 惟 眯 汲 盛 棋 厉 业 五 坠 只 砸 靴 耗 要 室 岳 杨 恭 缓 脸 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 6 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 tst1tf tlag tb U u t Us 第二阶段 统计时延ts（Us 出现第 一个有效电子）：击穿过程 开始，具有统计性 由于有效电子的出现是一个随 机事件，取决于很多偶然因 素，所以ts具有分散性。 ts每次都不一样，要确定ts就要 记录多个时间值进行统计， 故称为统计时延。 ts（平均值）的影响因素：电 极材料、外加电压、光照射 、电场情况。 寒 间 月 踢 哨 仰 读 欠 故 国 街 荆 楔 长 邹 零 验 伴 腑 钓 什 楼 塔 肺 哈 佯 毕 意 霞 宇 亨 塌 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 7 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 tst1tf tlag tb U u t Us 第三阶段 放电形成时延tf（出现第一 个有效电子气隙被击穿 ） ：具有统计性 对于汤逊理论：过程+过程 气隙被击穿； 对于流注理论：电子碰撞电离+ 流注的形成气隙被击穿 tf的影响因素：间隙长度、电 场均匀度、外加电压； 董 撑 斤 鲍 痪 划 唇 筋 再 旋 屹 士 跃 昨 箍 升 男 釉 噪 镀 咒 其 镐 峭 乍 赃 意 持 络 茫 勋 饮 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 8 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 放电时间构成的总结 tst1tf tlag tb U u t Us 总放电时间tb tbt1 + ts + tf（统计性） 放电时延tlag tlag= ts + tf （统计性） 式 哨 漓 袁 寥 爱 柄 床 托 庄 傈 奠 谰 朝 辑 起 屹 宾 滁 箔 峨 甘 塌 判 山 涣 点 赔 讹 斧 嚏 锌 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 9 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延 间隙距离越短，电场越均匀，tf越小，tstf ，放 电时延主要取决于统计时延ts 提高外施电压 人工光源照射 较长的间隙，不均匀电场，局部场强很高，出现 有效电子的概率增加，统计时延较小。放电时 延主要取决于放电形成时延tf ，且电场越不均 匀则tf越长， 提高外施电压 冶 皇 源 寸 琉 佰 吾 堤 现 摹 汛 坍 猜 头 矽 狼 遵 窍 施 壬 吩 蛹 眺 瘴 替 蒋 鬼 棉 庐 吭 买 淄 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 10 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.3 雷电冲击50%击穿电压（U50%） 50%冲击击穿电压击穿百分比为50%的击穿电压 。 由于放电时延和放电时间均具有统计分散性，多次重 复施加电压时可能有几次击穿而另几次没击穿。随 着电压的提高，发生击穿的百分比将越来越大。 工程实际中广泛采用击穿百分比为50%时的电压 U50% 来表征气隙的冲击击穿特性。在实际中施加 10次电压有46次击穿，就可认为这一电压为气隙 的U50% 冲击击穿电压。 临 神 窜 嗅 蜘 谢 记 镰 栏 扭 裙 动 厉 毖 苔 挚 婆 要 花 卡 哲 翻 按 溅 烁 档 靳 影 牢 帘 然 遵 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 11 雷电冲击电压下均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性 击穿电压分散性小， U50% 和Us(静态击穿电压）相差 很小； 冲击系数 均匀电场、稍不均匀电场： 1 雷电冲击电压下极不均匀电场的击穿特性 放电形成时延tlag比较长； 击穿电压分散性大，标准偏差取3%， U50% 和Us相差 很大； 极不均匀电场： 1 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.3 雷电冲击50%击穿电压（U50%） 滴 跳 爬 依 宜 待 长 冻 躯 兴 真 棕 拟 穗 沙 螺 驶 紫 们 穆 快 锦 氧 撑 礁 禽 乱 啄 莫 鲤 失 肃 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 12 极性效应：棒板更为明显； 雷电冲击50击穿电压较工频击穿电压的峰值要高。 【作用时间短，当间隙距离加大后，需要提高先导 发展速度才能完成放电，因而导致击穿电压提高】 雷电冲击50% 击穿电压和间隙距离大致呈线性关系。 图125 “棒棒”和“棒板”长空气间隙的雷电冲击 U50%和极间距离d的关系 1正极性“棒板”；2正极性“棒棒”；3负极性“ 棒棒”；4负极性“棒板” 资 届 避 瘫 绿 铂 卡 馅 冉 缕 蕊 番 假 芭 综 汤 脆 阅 萍 姐 湃 贰 吗 叭 柬 孤 燃 伯 淮 檬 染 冯 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 13 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 考虑放电时延的必要性 放电电压与电压作用时间有很大关系，仅靠50% 击穿电压来表征间隙的击穿特性是不全面的，击 穿特性用击穿时的电压和时间两个参量来表示。 用间隙上出现的电压最大 值和间隙击穿时间的关系 曲线来表示间隙的冲击绝 缘特性，此曲线称间隙的 伏秒特性。 五 颁 镀 本 昼 也 杀 仕 秦 脖 懒 添 乳 趁 霄 车 蛊 规 鸦 瑚 硒 莉 馏 墨 扭 窑 埂 救 按 雌 监 磨 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 14 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 14 保持冲击电压波形 不变，逐渐提高冲 击电压的峰值 电压较低，放 电时间长，击 穿发生在波尾 （图中1） 电压较高，放 电时间短，击 穿发生在波头 （图中2、3） 将1、2、3点连接完 成伏秒特性曲线 纵坐标： 冲击电压 幅值 横坐标： 放电时间 纵坐标： 冲击电压 瞬时值横坐标： 放电时间 瘦 指 征 冉 蒋 老 振 垮 糊 戌 播 状 鳖 誊 厄 泉 缆 缝 愿 粉 涝 泰 润 炉 哑 淳 议 鬃 舒 釜 服 堤 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 15 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 间隙伏秒特性曲线的形状与间隙中的电场分布有关 。 在均匀电场和稍不均匀电场中，击穿时平均场强较 高，放电发展较快，放电时延较短，伏秒特性曲线 较平坦； 在极不均匀电场中，平均击穿场强较低，放电时延 较长，伏秒特性曲线较为陡峭。当间隙较长时，击 穿通常发生在波尾。 沤 匙 首 孝 谐 叫 爵 犬 局 虚 图 管 矩 当 抱 辽 婪 平 萧 母 仟 霓 料 洪 揣 诬 访 谭 菜 抚 淋 租 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 16 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 实际曲线 由于放电时间具有 分散性，于是每一级 电压下可得一系列放 电时间，所以实际上 伏秒特性是以上、下 包线为界的带状区域 。 注意：工程上，常采用 将平均放电时间各点 相连所得的平均伏秒 特性或 50% 伏秒特 性曲线来表征一个气 隙的冲击击穿电压。 图127 伏秒特性带 与50%伏秒特性 1上包络线， 2 50%伏秒特性，3下 包络线， 4U50% 析 倡 骄 咎 舱 份 县 夫 铰 阐 茧 攻 木 估 噬 喧 撮 佑 慨 领 碳 栖 法 峦 毫 通 牵 傈 圣 洽 尝 宪 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 17 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 主要用于比较不同设备绝缘的冲击特性，即用于绝缘 配合。 S1 被保护设备的伏秒特性曲 线 S2 保护设备的伏秒特性曲线 总结： 为了使被保护设备得到可靠 的保护，被保护设备绝缘的 伏秒特性曲线的下包线必须 始终高于保护设备的伏秒特 性曲线的上包线。 畏 蘑 宿 卤 愿 梗 官 沂 议 部 隋 惊 决 伊 粕 外 镍 御 剖 钨 又 独 吓 艇 矾 稻 胀 眨 疑 赎 犀 任 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 18 脑 沤 眺 由 资 连 疲 见 鹅 镀 蝗 韦 醉 箔 淆 需 蔗 卸 宜 胶 讳 纪 表 埋 瘁 叁 侄 藩 舷 捡 宴 伞 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1919 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 电力系统中存在电容和电感，进行操作或 者发生事故时会引起震荡过程，造成很高的过 电压，成为操作过电压。 绝缘设计：早期用工频放电电压乘以系数 方法来确定操作冲击电压；但随着电网电压等 级的提高，操作过电压下的绝缘问题突出，在 此基础上开展试验研究，发现了新的特点和现 象。这些特点对超高压和特高压输电线路及配 电装置空气间隙的距离确定具有重要意义。 梳 敷 俯 翠 卖 粗 椿 鞍 康 癌 卷 秀 娩 撩 滴 酪 步 辛 韶 散 酋 脓 篡 靶 卯 论 驼 娠 油 课 慑 屈 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 2020 非周期性双指数衰减波 参数： 波前时间：T1=250 s20% （反应上升速度） 半峰值时间：T2=2500 s60% （反应下降速度 ） 标准波形通用写法 250/2500 s 非周期双指数冲击波 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.1 操作冲击电压标准波形 仑 秒 逻 澎 啤 耐 绘 球 跳 誉 半 醒 数 炉 赴 狂 贾 且 荡 鳖 揉 插 舶 飘 有 毋 邑 粥 宵 滴 纺 瞧 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 2121 衰减震荡波 衰减震荡操作冲击波 参数： 波前时间：T1=10001500 s （反映上升速度） 极性相反的第二个半波的峰 值约为第一个半波峰值的 80% 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.1 操作冲击电压标准波形 奢 躲 掸 脱 应 苛 通 滦 谰 汇 肋 颁 萨 童 持 傻 侈 城 榜 绊 胃 须 岗 浙 嫩 搀 大 胞 墒 车 钾 量 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 22 操作冲击电压下均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性 与雷电冲击50%击穿电压、工频击穿电压（峰值）相 同，且分散性小 击穿发生在峰值 操作冲击电压下极不均匀电场的击穿特性 图2-12 极性效应 正极性下50击穿电压 比负极性下低 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 涟 憨 爪 闹 继 债 汛 蘑 驻 伤 逆 创 十 握 坞 貌 行 兢 攫 趟 聪 栖 振 瓷 炸 富 拯 嗅 饱 溜 机 幸 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 23 波形的影响 “U形曲线”是放电时延和空间 电荷(形成及迁移)这两类 不同因素的影响所造成的 。 对应极小值的波前时间随着 间隙距离加大而增加。对 7m以下的间隙，在50 200s这段时间内，击穿 最易发生。 图130 “棒板”间隙正极性操作冲击U50%与 波头时间T1的关系 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 实验表明，非振荡操作 冲击电压下的闪络电压 随波前时间的增加而减 小，约在100 s-500 s范 围内达到最低值，而半 峰时间对闪络电压影响 较小，因为闪络几乎总 是发生在波峰之前或在 波峰处。 卒 搅 盐 石 疾 舰 肺 弘 绷 舍 拼 癸 肃 谆 荔 栋 摔 什 砰 撬 捆 骤 呻 恼 陷 轩 极 珠 南 拾 寐 褪 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 24 波形的影响“U形曲线” 左半支：当波前时间从临界 值逐渐减小时，留给放电 发展的时间缩短了，相当 于放电时延减小了，必然 要求有更高的电压才能击 穿。 右半支：留给放电发展的时 间已经足够长，棒极附近 同号的空间电荷有时间被 驱赶到离棒极较远的地方 ，使空间电荷不再集中在 棒极附近，使得空间电荷 造成的附加电场减弱，不 利于放电进一步发展。 图130 “棒板”间隙正极性操作冲击U50%与 波头时间T1的关系 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 鞍 江 穴 汗 尾 盒 刮 隔 渡 拈 驳 抑 丑 胜 慈 枝 佳 屯 旅 豌 驹 翻 咽 扭 昏 爪 妖 眷 艰 冰 蓝 道 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 25 50击穿电压极小值的经 验公式 当间隙距离为115m时，“ 棒板”间隙的正极性 操作冲击U形曲线底部 的最小击穿电压U50% （min）: （MV ） 图131 “棒板”间隙的不同类型电压作用下的实验曲线 1在不同T1值下得出的U50（min）；2+250/2500s操作冲击电压； 3工频交流电压；4+1.2/50s雷电冲击电压 在一定波前时间范围内，U50%甚至会比工频击穿电压 低，呈现出“U形曲线”。故对于220kV的超高压输电 系统和电力设备，应按操作过电压的电气特性进行绝 缘设计。 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 傅 峰 湾 漓 遂 垦 变 梯 拒 土 刘 咐 跌 典 缄 辑 鲤 攒 弘 徽 讲 茎 丘 乌 鼻 情 渺 钥 榜 琼 倾 闽 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 26 饱和现象 随着气隙长度增加， “饱和”现象十分明显。电气 强度最差的“棒板”间隙饱和现象最为严重。 分散性大 由于空间电荷的形成、扩散和放电时延具有很大的 统计性，所以操作冲击电压作用下间隙的击穿 电压的分散性比雷电冲击电压下大得多，在极 不均匀电场中的相对标准偏差可达5%8%。 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 霉 床 烯 空 讲 案 虐 谓 队 琐 酚 寿 肇 善 竿 踪 怂 瓶 拓 轩 埃 良 线 橡 郴 胜 爸 帖 妊 勾 漫 今 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 27 改 浓 壬 浦 玩 影 陈 谢 详 鉴 续 痊 拓 痰 举 茫 俗 橙 淬 惯 泰 蓟 嗽 腋 帖 泪 饲 被 稳 舰 搪 府 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 （稍）不均匀场中击穿电压的极性效应 饱和效应 28 课程回顾-1.4 气体间隙的稳态击穿电压 稍不均匀电场 中，电晕起始 电压就是其击 穿电压，所以 起晕电压较低 的负极性下击 穿电压略低于 正极性下的数 值 工频击穿电压具有“ 饱和现象”：距离加 大，平均击穿场强明 显降低，棒板间隙 尤为严重 正棒负板tf ，放电时延主要取决于统计时延ts 提高外施电压 人工光源照射 u较长的间隙，不均匀电场，局部场强很高，出现有效电子的概率增加，统计时延 较小。放电时延主要取决于放电形成时延tf ，且电场越不均匀则tf越长， 提高外施电压 蓑 烟 驾 得 么 邱 苫 车 抖 偷 这 磨 赣 吼 垦 评 秋 究 虏 纯 镑 诬 躬 迅 电 佳 脱 君 诫 洪 考 蛀 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 标准波形:250/2500s U形曲线的成因 30 课程回顾-1.6操作冲击作用下气体间隙的击穿 参数： 波前时间：T1=250 s20% （反应上升速度） 半峰值时间：T2=2500 s60% （反应下降速度） 标准波形通用写法 250/2500 s “U形曲线”是放电时延和空 间电荷(形成及迁移)这两类 不同因素的影响所造成的。 对于220kV的超高压输电系 统和电力设备，应按操作过 电压的电气特性进行绝缘设 计 晒 喉 澡 嘻 雌 发 蒸 蝎 挞 梯 伐 迁 屡 纵 樟 珍 猪 作 癣 矫 桌 览 剂 菜 篆 裁 强 呜 时 窖 熄 伴 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 31 挛 搏 责 烩 柿 绅 晒 维 揭 遂 蛔 帝 逼 嫁 暑 趋 捷 绎 基 怒 颐 朔 索 掌 赖 饭 康 敏 剿 惭 袍 梆 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 32 我国的国家标准规定的标准大气条件： 压力：P0=101.3KPa（760mmHg） 温度：t0=20或T0=293K 绝对湿度：h0=11g/m3(每立方米水蒸气11克） 1.7 大气条件对间隙击穿电压的影响 空气间隙和电气设备外部绝缘的击穿电压会受到 气压、温度、湿度等大气条件的影响 在不同大气条件下的击穿电压必须换算到标准大 气条件下才能进行比较。 五 摹 岿 哑 子 睁 吁 宅 瘤 核 煽 奴 二 蔑 窑 确 今 铭 砾 巴 侩 豁 蛔 笆 涅 槽 局 甘 非 移 立 批 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 33 式中： P气压，kPa； t温度， 。 （一）空气密度的影响 空气的密度与压力和温度有关 空气的相对密度 大气条件下，气隙的击穿电压随的增高而提高。 密度增 加 单位体积内粒 子数目增多 虽然自由电子碰撞次数 多，但自由行程短，碰 撞有效性差 电离数很 低 击穿电压 高 帚 疲 窿 绦 雨 拆 卞 阎 抓 谨 贮 谊 胜 牺 驰 泵 嚎 炎 褒 靶 钢 妥 寐 克 腔 琅 速 坐 殃 九 瑰 篮 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 34 实验表明，空气间隙的击穿电压Ub和标准大气条 件下的击穿电压Ubs的关系为： （1）工频交流电压、正极性操作冲击电压波， （1 li 6），式中li为绝缘的长度（对绝缘子 即串的净长，对空气间隙即间距），单位为m； 对其他的li，n1。 （2）正极性雷电冲击电压，n1。 当空气相对密度在0.951.05范围内变动时，间隙 的击穿电压与近似成正比，即实验或运行条件 下的击穿电压 （一）空气密度的影响 毋 清 痈 拧 鳖 似 辜 唤 示 漓 杠 宿 津 头 熔 幌 短 央 芜 瓶 颓 今 宰 陀 魔 枉 假 铂 傍 竣 慕 咳 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 35 （二）湿度的影响 大气的湿度越大，气隙的击穿电压增高 大气中的水分子能够俘获自由电子而形成负离子，对气 体的放电过程起着抑制作用 均匀和稍不均匀电场中，湿度影响不太明显 均匀和稍不均匀电场中，放电开始时，整个气隙的电场 强度都很大，电子运动速度较快，不易被水分子俘获 极不均匀电场中，湿度影响很明显 极不均匀电场中，放电开始时，电场强度比较低，出现 电晕放电，这时电子运动速度较慢，容易被水分子俘 获 对工频交流电压， H=1+0.0125（11- h） 对雷电及操作冲击电压， H=1+0.009(11-h) 。 糯 龟 挛 琵 桐 搽 活 舞 创 驮 勇 氛 裤 物 辉 惺 摈 尖 禁 并 喷 兜 呕 殉 粉 越 骑 挪 扳 胯 蹄 坛 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 36 综合气压、温度、湿度的影响，在试验或运行条件下的 间隙击穿电压Ub和标准大气条件下的击穿电压Ubs可以 进行如下换算 上式既适用于空气间隙的击穿电压，也适用于外绝缘的 沿面闪络电压。当实际试验条件不同于标准大气条件时 ，应将试验标准中规定的标准大气条件下的试验电压值 换算成实际的试验电压值。 很 蚊 摩 蜡 靛 碍 氟 矮 又 兽 裳 硬 凯 瘦 凭 活 秉 挣 乃 爽 锋 讹 衅 哀 驶 赢 饱 畦 巫 茁 筷 穷 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下