高电压技术 第6讲 气隙的击穿特性.ppt
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1、高电压技术,第3章 气隙的击穿特性,主要内容,气隙的击穿时间 持续作用电压下空气的击穿电压 雷电冲击电压下空气的击穿电压及伏秒特性 操作冲击电压下空气的击穿电压 提高气体间隙击穿电压的措施,影响空气间隙放电电压的因素主要: 电场情况:均匀、稍不均匀、极不均匀 电压形式:直流电压、交流电压、雷电冲击电压 、操作冲击电压 大气条件:气压、温度、湿度,一、气隙的击穿时间,最低静态击穿电压U0 击穿时间tb 升压时间t0 、统计时延ts 、放电发展时间tf 、放电时延 tl 短间隙(1厘米以下) tfts ,平均统计时延 较长的间隙中 tl主要决定于tf 间隙上外施电压增加,放电发展时间也会减小,持续
2、作用电压 直流电压、工频电压 与电压的变化速度相比,放电发展所需时间可以忽略不计 。当气体状态不变时,一定距离的间隙的击穿电压具有确定的数值,当间隙上的电压升高达到击穿电压时,间隙击穿 非持续作用电压 操作过电压、雷电过电压 持续时间极短(以微秒计),放电发展速度不能忽略不计,间隙的击穿特性具有新的特点,二、持续作用电压下空气的击穿电压,均匀电场中的击穿电压 1. 直流、工频击穿电压(峰值)都相同。击穿电压的分散性较小,2. 均匀电场中空气的击穿电压(峰值),相应的经验公式为 式中 S 间隙距离,(cm) 空气相对密度 当S不过于小时(S 1cm),均匀电场中空气的电气强度(峰值)大致等于30
3、kV/cm,二、持续作用电压下空气的击穿电压,稍不均匀电场中的击穿电压 1. 不能形成稳定的电晕放电 2. 电场不对称时,极性效应不很明显 3. 直流、工频下的击穿电压(幅值) 都相同,击穿电压的分散性也不大 4. 击穿电压和电场均匀程度关系极大,电场越均匀,同样间隙距离下的击穿电压就越高 球球间隙,球板间隙,同轴圆柱间隙,球球间隙,当dD/4,电场相当均匀,直流电压、工频电压及冲击电压作用下,击穿电压都相同 当dD/4,大地对电场的畸变作用使间隙电场分布不对称,Ub有极性效应 电场最强的电极为负极性时的击穿电压略低于正极性时的数值 同一间隙距离下,球电极直径越大,由于电场均匀程度增加,击穿电
4、压也越高,二、持续作用电压下空气的击穿电压,电场极不均匀的极端情况典型电极来研究 棒(尖)板 :电场分布不对称 棒(尖)棒(尖) :电场分布对称 直流、工频间的差别比较明显,分散性较大,且极性效应显著,1. 直流电压下的击穿电压,极性效应:尖尖电极间的击穿电压介于极性不同的尖板电极之间 棒板间隙:棒具有正极性时,平均击穿场强约为4.5kV/cm;棒具有负极性时约为l0kV/cm 棒棒间隙的平均击穿场强约为4.85.0kV/cm,2. 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 除了起始部分外,击穿电压和距离近似直线关系 棒棒间隙的平均击穿场强约为5.36kV/cm(幅值),棒
5、板间隙的约为4.8kV/cm(幅值) “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 d1m, 5 kV/cm dlm,2 kV/cm,三、雷电冲击电压下空气的击穿电压及伏秒特性,1. 雷电流是冲击波形的,故由雷闪放电引起的高电压也具有冲击波形 2. 雷电冲击电压标准波形 Tl1.2s(30%) T250s(20%),3. 雷电冲击50击穿电压,在多次施加电压时,其中半数导致击穿的电压,工程上以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性,均匀电场和稍不均匀电场下的击穿电压 击穿电压分散性小,其雷电冲击50击穿电压和静态 击穿电压(即持续作用电压下的击穿电压)相差很小 。 U50%与静态
6、击穿电压的比值称为冲击系数,1 极不均匀电场中的击穿电压 由于放电时延较长,通常冲击系数大于l,击穿电压的分散性也大一些,其标准偏差可取为3%,伏秒特性的制订方法 工程上用间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系来表征间隙在冲击电压下的击穿特性 伏秒特性用实验方法求取 放电时间具有分散性,实际上伏秒特性是以上、下包线为界的一个带状区域,4. 伏秒特性,小于下包络线所示数值t的概率为0,其左方完全不击穿; 小于上包络线所示数值 t的概率为100,其右方完全击穿; 小于 t的概率为5050%概率放电时间对应50伏秒特性,作法:保持一定的波形而逐渐升高电压,以示波图来求取, 电压较低时,击穿发生在峰值
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