提高气隙击穿场强的措施沿面放电学习教案

1、提高气隙击穿场强的措施提高气隙击穿场强的措施(cush)沿面放电沿面放电第一页，共18页。1.5 提高(t go)气体Ub的措施 一、影响气体介质击穿电压的主要(zhyo)因素电场均匀度、外施电压种类(zhngli)、间隙距离、大气条件等（一） 电场形式对Ub的影响 两个电极形状完全相同且对称布置，因而不存在极性效应; 1、均匀电场：UAC=UDC=U50% 均匀电场中各处的电场强度均相等，击穿所需的时间极短;在直流、工频和冲击电压作用下的 击穿电压实际上都相同;击穿电压分散性很小，伏秒特性很快变平，冲击系数1。第1页/共18页第二页，共18页。与均匀电场相似，冲击系数(xsh)接近1，冲击击

2、穿电压与工频击穿电压及直流击穿电压几乎相等。 2、稍不均匀(jnyn)电场：v工程上常见电场大多数是极不均匀(jnyn)电场； v工程上遇到极不均匀(jnyn)电场时，可由典型电极的击穿电压来修正绝缘距离，对称电场参照“棒棒”电极数据；不对称电场可参照“棒板”电极数据；v放电的分散性大，且极性效应明显。 3、极不均匀电场：Ub-|+Ub+|-第2页/共18页第三页，共18页。（二）外施电压种类及间隙(jin x)距离对Ub的影响 均匀电场中 不同电压波形下Ub(峰值)相同，放电(fng din)分散性小； 稍不均匀电场中 不同电压波形下Ub基本相同，放 电分散性不大，极性效应不显著； 1、直流

3、电压下的击穿(j chun)特性（1）棒板间隙存在极性效应Ub-|+Ub+|- 极不均匀电场中 直流、工频及冲击电压间差别明显。第3页/共18页第四页，共18页。（2）棒棒电极(dinj)击穿电压介于不同极性的棒板之间2、工频电压(diny)下的击穿特性（1）无论棒-棒或棒-板电极击穿都发生(fshng)在正半周峰附近， 分散性不大； （2）当间隙距离不太大时，击穿电压与间隙距离呈线性关系；当间隙距离很大时，平均击穿场强明显降低，呈现 出饱和现象。3、冲击电压下的击穿特性（1）雷电冲击击穿电压与距离呈正比，无饱和； （2）操作冲击电压有明显的极性效应和饱和现象。第4页/共18页第五页，共18页

4、。（三）大气(dq)条件对Ub的影响 由于大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞游离及附着(fzhu)过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。 海拔高度的影响亦与此类似，因为随着海拔高度的增加，空气的压力和密度(md)均下降。不同大气条件下测得的击穿电压须换算到统一参考条件下才能进行比较；我国规定的标准大气条件为：第5页/共18页第六页，共18页。实际试验条件下的击穿电压和标准大气条件下的击穿电压可通过相应的校正系数(xsh)换算： K1：空气密度校正(jiozhng)系数 K2：湿度校正(jiozhng)系数 对空气密度的校正(jiozhng) 对湿度的校正 对

5、海拔高度的校正U=KtU0K1K2U0 wKK2第6页/共18页第七页，共18页。二、提高(t go)气体击穿电压的措施 1、改善气隙中的电场分布(fnb)，使其尽可能均匀 1）改进(gijn)电极形状；2）利用空间电荷畸变电场；2、设法削弱和抑制气体介质中的游离过程 为缩小电力设施的尺寸，希望将气隙长度或绝缘距离尽可能取小一些，为此就应采取措施提高气体介质的电气强度。从实用角度出发，要提高气隙的Ub不外乎采用两条途径：幻灯片 9幻灯片 101）高气压的采用；2）高真空的采用；3）高电气强度气体（SF6）的采用幻灯片 12幻灯片 13幻灯片 14第7页/共18页第八页，共18页。增大电极曲率半

6、径；消除电极表面(biomin)毛刺 ；消除电极表面(biomin)尖角电场分布越均匀，气隙的平均击穿(j chun)场强也就越大。因此，可以通过改进电极形状的方法来减小气隙中的最大电场强度，以改善电场分布，提高气隙的击穿(j chun)电压。如：第8页/共18页第九页，共18页。极不均匀电场中间隙被击穿前先发生电晕现象，所以(suy)在一定条件下，可以利用放电产生的空间电荷来改善电场分布，提高击穿电压。 在极不均匀电场中，放入薄片固体绝缘材料，在一定(ydng)条件 下可以显著提高间隙的击穿电压。 屏障的作用取决于它所拦住的与电晕(din yn)电极同号的空间电 荷，这样就能使电晕(din

7、yn)电极与屏障之间的空间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分布均匀化。例：导线与平板间隙中，导线直径很小时，导线周围容易形成比较均匀的电晕层，由于电晕层比较均匀，电场分布改善，提高了击穿电压。第9页/共18页第十页，共18页。但当棒为负极性时，即使屏障放在最有利的位置，也只能略微提高气隙的击穿电压(例如(lr)20)，而在大多数位置上，反而使击穿电压有不同程度的降低。例：正尖负板电场中设置屏障后，正离子将在屏障上集聚，由于同号排斥(pich)作用，正离子沿屏障表面均匀分布，从而在屏障前方形成较均匀的电场，改善了电场分布，提高了击穿电压。第10页/共18页第十一页，共18页。采用高气压可以减少

8、电子的平均自由行程，削弱游离(yul)过程，提高击穿电压。 在高气压下，电场均匀程度下降，击穿电压将剧烈降低，因此采用高气压的电气设备应使电场尽可能均匀。 在高气压下，电极表面状态（粗糙度）对击穿电压影响显著。 高气压下应尽可能改进电极形状，改善电场分布，电极应仔细加工光洁，气体要过滤（滤去尘埃和水份）处理。第11页/共18页第十二页，共18页。在高真空(zhnkng)中，电子的平均自由行程远大于极间距离，使碰撞游离几乎不可能实现，从而显著提高间隙击穿电压。 在电气设备中气、液、固等几种绝缘材料往往并存，而固体、液体等绝缘材料在高真空(zhnkng)下会逐渐释放出气体，因此电气设备中实际使用高

9、真空(zhnkng)的还很少。 只有在真空(zhnkng)断路器等特殊场合下才采用高真空(zhnkng)作为绝缘材料。第12页/共18页第十三页，共18页。高电气强度（强电负性）气体，其电子附着效应大大减弱碰撞游离过程； 分子(fnz)量、直径大，自由行程小； 碰撞引起分子(fnz)极化反应，能量损失。 SF6具有较高的耐电强度和很强的灭弧性能（为空气的100倍）而被广泛应用于大容量高压断路器、高压充气电缆、高压电容器、高压充气套管、以及全封闭组合电器中。 SF6电气设备尺寸大大缩小，且不受气候影响，但造价高，而且它是对臭氧层有破坏作用的温室气体。第13页/共18页第十四页，共18页。1.6

10、沿面放电(fng din)常发生在高压(goy)外绝缘及高压(goy)绝缘子表面定义(dngy)：沿着固体介质表面所进行的气体放电。放电发展到另外一极称为闪络。第14页/共18页第十五页，共18页。界面电场分布可分为(fn wi)3种典型情况第15页/共18页第十六页，共18页。一、均匀和稍不均匀电场(din chng)中的沿面放电由于电场(din chng)畸变使沿面闪络电压 比空气间隙击穿电压低得多。 因此，均匀电场中闪络电压 与固体(gt)介质吸附水分的能力有关； 与固体(gt)介质与电极结合的紧密程度有关； 与固体(gt)介质表面电阻和表面光滑状况有关； 与气体的状态有关； 与电压的种类有关。 UsUb 原因在于： 介质与电极间存在气隙局放电荷畸变电场Us； 介质