知识资料第三十六章气体间隙的放电（新版）

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页第36章气体间隙的放电36.1电场匀称度对放电的影响36.1.1电场不匀称系数匀称电场是一种少有的特例，在实际电力设施中常见的却是不匀称电场。为了描述各种结构的电场不匀称程度，可引入一个电场不匀称系数f，表示为Emax：最大电场强度平均电场强度f<2时为稍不匀称电场，f>4属不匀称电场36.1.2匀称场和稍不匀称场中的放电匀称电场中的击穿电压与电压的极性无关，直流、工频击穿电压（峰值）以及50%冲击击穿电压都相同，凝聚性很小式中d为间隙距离；为空气相对密度对于稍不匀称场间隙，击穿电压可按下式估算36.1.3极不匀称场中的放电特点：

1.影响击穿电压的主要因素是间隙距离2.挑选电场极不匀称的极端情况作为典型电极研究：棒-板：电场分布不对称棒-棒：电场分布对称3.这两种气隙击穿电压是不匀称气隙击穿电压曲线的上下包线，按照典型电极的击穿电压数据来预计绝缘距离4.直流、工频及冲击击穿电压间的差别比较显然，凝聚性较大直流电压下的击穿电压极性效应：棒-棒电极间的击穿电压介于极性不同的棒-板电极之间击穿电压与间隙距离临近正比，平均击穿场强：正棒—负板：4.5kV/cm；负棒—正板：10kV/cm；棒—棒：4.8~5.0kV/cm工频电压下的击穿电压击穿在棒的极性为正、电压达到幅值时发生，间隙距离小于2.5cm，击穿电压和距离近似直线关系：平均击穿场强（幅值）：棒—棒间隙为5.36kV/cm，棒—板间隙为4.8kV/cm饱和现象：距离加大，平均击穿场强显然降低，棒—板间隙尤为严重36.2电压波形对放电的影响36.2.1稳态电压下的放电36.2.2雷电冲击电压下的放电1.标准波形为检测设备绝缘耐受雷电冲击电压的能力，在实验室中可以利用信号发生器产生高压，以模拟雷电放电引起的过电压，我国规定的高电压波形如图所示：2.放电时光衡量被测设备被电压击穿时的击穿特性(1).间隙击穿要满意二个条件a.一定的电压幅值b.一定的电压作用时光(2).统计时延ts通常把电压达间隙的静态击穿电压U0开始到间隙中浮上第一个有效电子为止所需的时光(3).放电形成时延tf从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时光（电子崩、流注、主放电）。(4).放电时延tL：tL=ts+tf3.50%冲击放电电压U50%当较小时，设备中气体状态不变，说明没有被击穿，设备有一定的绝缘能力，倘若逐渐提高电压，气体就有可能被击穿，U50%就是用来描述设备绝缘耐受冲击电压能力的参数。因为设备中气体被击穿有一定的凝聚性，当电压达到一定数值后，气体浮上击穿现象，但可能是偶尔浮上，偶尔不浮上，所以在工程上规定，当实验重复时，在该电压下有50%的可能被击穿，则该电压被称为此设备的U50%。50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系数β为工频击穿电压4.伏秒特性(1)定义同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上浮上的电压最大值和放电时光的关系曲线。目的是更好地描述间隙的击穿特性，决定保护主意，特性主要通过实验数据获得。主意是对间隙保持采用标准的冲击电压波形，逐渐升高电压幅值，得到间隙的放电电压幅值和放电时光的关系曲线，因为间隙放电时光具有凝聚性，因此，伏秒特性不是一根曲线，而是一个带状区域。(2)曲线求取主意(3)实际意义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（a）图准确的配合，即任何情况下避雷器都会先动作从而起到保护作用（b）图不准确的配合，在幅值很高的陡坡作用下避雷器不能起到保护作用36.2.3操作冲击电压下的放电当电力系统在操作或发生事故时，因状态的骤然变化而导致电路中电感、电容发生谐振引起的过电压现象称为操作过电压。测试的标准波形与雷击波形相似：250/2500us。主要对象：300KV以上的高压工频电网，异常是线与地之间。数值：当S=1—20M范围时：最小击穿电压为：U=3.4/（1+8/S）MV36.3空气密度和湿度对放电的影响前面推荐的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标准大气条件和正常海拔高度因为大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，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强，空气的压力和密度均下降国标规定的大气条件：压力：p0=101.3kPa(760mmHg)；温度：t0=20摄氏度或T0=293K；绝对湿度：hc=11g一、对空气密度的校正相对密度：当在0.95到1.05之间时,实验数据表明空气间隙的击穿电压U与几乎成正比二、对湿度的校正大气中所含的水气分子能俘获自由电子而形成负离子，这对气体中的放电过程显然起着抑制作用，可见大气的湿度越大，气隙的击穿电压也会增高。在匀称和稍不匀称电场中，、湿度的影响就不太显然，可以忽略不计在极不匀称电场中，湿度的影响就很显然了，这时可以用下面的湿度校正因数来加以修正式中的因数k与绝对湿度和电压类型有关，而指数之值则取决于电极形状、气隙长度、电压类型及其极性。三、对海拔的校正海拔高度对气隙的击穿电压和外绝缘的闪络电压的影响可利用一些经验公式求得我国国家标准规定：对于安装在海拔高于1000m、但不超过4000m处的电力设施外绝缘，其实验电压U应为平原地区外绝缘的实验电压Up乘以海拔校正因数足Ka即：而式中H为安装点的海拔高度，单位是