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1、现在学习的是第1页，共32页第六节：持续作用电压下空气的击穿电压第六节：持续作用电压下空气的击穿电压 6.16.1击穿电压的影响因素击穿电压的影响因素气体种类：空气和高介电强度气体气体种类：空气和高介电强度气体气体种类：空气和高介电强度气体气体种类：空气和高介电强度气体电压种类：持续作用电压、冲击电压电压种类：持续作用电压、冲击电压电压种类：持续作用电压、冲击电压电压种类：持续作用电压、冲击电压电场分布：当间隙距离相同时，电场越均匀击穿电电场分布：当间隙距离相同时，电场越均匀击穿电电场分布：当间隙距离相同时，电场越均匀击穿电电场分布：当间隙距离相同时，电场越均匀击穿电压越高压越高压越高压越高气
2、体状态：一般要折算到标准大气状态气体状态：一般要折算到标准大气状态现在学习的是第2页，共32页分散性小：直流、交流、分散性小：直流、交流、分散性小：直流、交流、分散性小：直流、交流、50%50%50%50%冲击击穿电压基本相同冲击击穿电压基本相同冲击击穿电压基本相同冲击击穿电压基本相同均匀电场中空气的电气强度大致为均匀电场中空气的电气强度大致为均匀电场中空气的电气强度大致为均匀电场中空气的电气强度大致为(d 1cm)(d 1cm)(d 1cm)(d 1cm)30kV(30kV(峰值峰值)/cm)/cm经验公式为：经验公式为：经验公式为：经验公式为：d d d d：间隙距离间隙距离；：空气相对密
3、度空气相对密度空气相对密度空气相对密度第六节：持续作用电压下空气的击穿电压第六节：持续作用电压下空气的击穿电压6.26.2均匀电场中的击穿电压均匀电场中的击穿电压现在学习的是第3页，共32页第六节：持续作用电压下空气的击穿电压第六节：持续作用电压下空气的击穿电压6.26.2均匀电场中的击穿电压均匀电场中的击穿电压现在学习的是第4页，共32页第六节：持续作用电压下空气的击穿电压第六节：持续作用电压下空气的击穿电压 6.36.3稍不均匀电场稍不均匀电场一般规律：一般规律：一般规律：一般规律：极性效应不明显；极性效应不明显；直流、交流、冲击电压下击穿电压相同；直流、交流、冲击电压下击穿电压相同；击穿
4、电压和电场不均匀程度有极大关系，击穿电压和电场不均匀程度有极大关系，越均匀击穿电压越高越均匀击穿电压越高。击穿电压估算：击穿电压估算：现在学习的是第5页，共32页球球-球间隙球间隙当距离小于直径的当距离小于直径的当距离小于直径的当距离小于直径的1/41/41/41/4时，电时，电时，电时，电场相当均匀。场相当均匀。场相当均匀。场相当均匀。不接地球附近的电场最强：不接地球附近的电场最强：不接地球附近的电场最强：不接地球附近的电场最强：当当不均匀程度增加时，不接地不均匀程度增加时，不接地电极电场强；电极电场强；由于不能形成稳定的电晕，空由于不能形成稳定的电晕，空间电荷作用不明显，因而电晕间电荷作用
5、不明显，因而电晕起始电压起始电压=击穿电压，不接地击穿电压，不接地电极为正时击穿电压高。电极为正时击穿电压高。极性效应：负极性击穿电压低，极性效应：负极性击穿电压低，极性效应：负极性击穿电压低，极性效应：负极性击穿电压低，与极不均匀电场的结论相反与极不均匀电场的结论相反与极不均匀电场的结论相反与极不均匀电场的结论相反现在学习的是第6页，共32页球球-板间隙板间隙距离距离距离距离d d d d大于大于大于大于d d d d 之前：之前：之前：之前：随着距离的随着距离的随着距离的随着距离的增加，开始时击穿电压与电晕起始增加，开始时击穿电压与电晕起始增加，开始时击穿电压与电晕起始增加，开始时击穿电压
6、与电晕起始电压重合，但电场越来越不均匀，电压重合，但电场越来越不均匀，电压重合，但电场越来越不均匀，电压重合，但电场越来越不均匀，击穿电压上升陡度降低。击穿电压上升陡度降低。击穿电压上升陡度降低。击穿电压上升陡度降低。距离距离距离距离d d d d大于大于大于大于d d d d 之后：之后：之后：之后：出现电晕，击穿电压上升陡度明出现电晕，击穿电压上升陡度明显增大；显增大；无论球的直径，击穿电压均接近无论球的直径，击穿电压均接近针板电极的击穿电压；针板电极的击穿电压；球板的击穿电压甚至低于针板的击球板的击穿电压甚至低于针板的击穿电压：穿电压：针板的空间电荷改善了针板的空间电荷改善了电场电场现在
7、学习的是第7页，共32页同轴圆柱间隙同轴圆柱间隙内径较小时有电晕，击内径较小时有电晕，击内径较小时有电晕，击内径较小时有电晕，击穿电压大于起晕电压穿电压大于起晕电压穿电压大于起晕电压穿电压大于起晕电压外径不变，内径变化外径不变，内径变化外径不变，内径变化外径不变，内径变化时击穿电压有极大值：时击穿电压有极大值：时击穿电压有极大值：时击穿电压有极大值：内径越小，间隙的距离内径越小，间隙的距离增大；但电场越不均匀。增大；但电场越不均匀。现在学习的是第8页，共32页垂直圆柱间隙垂直圆柱间隙因电场比球隙的均匀，因电场比球隙的均匀，因电场比球隙的均匀，因电场比球隙的均匀，击穿电压大于同直径球击穿电压大于
8、同直径球击穿电压大于同直径球击穿电压大于同直径球隙隙隙隙现在学习的是第9页，共32页击穿电压击穿电压击穿电压估算：击穿电压估算：E Emaxmax：通常可取：通常可取30kV/cm30kV/cm，实，实际上与电极布置有关，可通际上与电极布置有关，可通过经验公式计算。过经验公式计算。F F：不均匀系数，可根据静：不均匀系数，可根据静电场计算或电解槽试验求电场计算或电解槽试验求得。得。现在学习的是第10页，共32页第六节：持续作用电压下空气的击穿电压第六节：持续作用电压下空气的击穿电压 6.46.4极不均匀电场中的击穿电压极不均匀电场中的击穿电压一般规律：一般规律：一般规律：一般规律：间距很大，间
9、距很大，间距很大，间距很大，电极影响不大，都接近于棒电极影响不大，都接近于棒-板板间隙；间隙；极性效应明显；极性效应明显；分散性很大，分散性很大，不同电压波形下差不同电压波形下差异明显异明显。直流电压：直流电压：直流电压：直流电压：正棒负板正棒负板 棒棒-棒棒 负棒正板。负棒正板。工频电压：工频电压：工频电压：工频电压：击穿总是发生在棒极为正时，接近直流电压；击穿总是发生在棒极为正时，接近直流电压；长间隙中棒长间隙中棒-板间隙的板间隙的“饱和饱和”现象尤为明显现象尤为明显现在学习的是第11页，共32页极性效应和饱和现象极性效应和饱和现象现在学习的是第12页，共32页第七节：雷电冲击电压下空气的
10、击穿电压第七节：雷电冲击电压下空气的击穿电压7.1概述概述雷电特点：雷电特点：雷电特点：雷电特点：雷云对地电位雷云对地电位雷云对地电位雷云对地电位101010107 7 7 7101010108 8 8 8V V雷电流幅值可达雷电流幅值可达雷电流幅值可达雷电流幅值可达200kA200kA200kA200kA，多数，多数，多数，多数小于小于小于小于100kA100kA100kA100kA具有冲击波形：标准雷电波参具有冲击波形：标准雷电波参具有冲击波形：标准雷电波参具有冲击波形：标准雷电波参数：数：数：数：现在学习的是第13页，共32页第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压第七节：雷电冲击电压下
11、空气间隙的击穿电压7.2 放放电时延电时延放电时延放电时延放电时延放电时延=统计时延统计时延统计时延统计时延+放电形成时延伏秒特性放电形成时延伏秒特性放电形成时延伏秒特性放电形成时延伏秒特性现在学习的是第14页，共32页第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压7.3 伏秒特性伏秒特性伏秒特性为带状曲线；伏秒特性为带状曲线；伏秒特性为带状曲线；伏秒特性为带状曲线；50%50%50%50%伏秒特性：又称平均伏秒特性，伏秒特性：又称平均伏秒特性，伏秒特性：又称平均伏秒特性，伏秒特性：又称平均伏秒特性，指每个电压下多次击穿中放电时间指每个电压下多次击穿中放电时间
12、指每个电压下多次击穿中放电时间指每个电压下多次击穿中放电时间小于该数值的次数占一半（小于该数值的次数占一半（小于该数值的次数占一半（小于该数值的次数占一半（无论击无论击无论击无论击穿时间长短，均能击穿）穿时间长短，均能击穿）穿时间长短，均能击穿）穿时间长短，均能击穿）现在学习的是第15页，共32页第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压7.4 简简化指标化指标50%50%50%50%冲击击穿电压冲击击穿电压冲击击穿电压冲击击穿电压：标准电压波形：标准电压波形：标准电压波形：标准电压波形下，击穿间隙的概率是下，击穿间隙的概率是下，击穿间隙的概率是下，击穿间
13、隙的概率是50%50%50%50%时的电时的电时的电时的电压幅值；压幅值；压幅值；压幅值；2 2 2 2s s s s冲击击穿电压冲击击穿电压冲击击穿电压冲击击穿电压：击穿时放电：击穿时放电：击穿时放电：击穿时放电时间小于或大于时间小于或大于时间小于或大于时间小于或大于2 2 2 2s s s s的概率为的概率为的概率为的概率为50505050的冲击击穿电压。的冲击击穿电压。的冲击击穿电压。的冲击击穿电压。上述两个数值可以大致反映伏秒上述两个数值可以大致反映伏秒上述两个数值可以大致反映伏秒上述两个数值可以大致反映伏秒特性的陡度，测定较为简单。特性的陡度，测定较为简单。特性的陡度，测定较为简单。
14、特性的陡度，测定较为简单。现在学习的是第16页，共32页第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压均匀电场和稍不均匀电场：均匀电场和稍不均匀电场：均匀电场和稍不均匀电场：均匀电场和稍不均匀电场：50%50%50%50%冲击击穿电压接近持续电压下的击穿电压，两冲击击穿电压接近持续电压下的击穿电压，两冲击击穿电压接近持续电压下的击穿电压，两冲击击穿电压接近持续电压下的击穿电压，两者之比（均取峰值）称为者之比（均取峰值）称为者之比（均取峰值）称为者之比（均取峰值）称为冲击系数冲击系数冲击系数冲击系数；击穿电压分散性小；击穿电压分散性小；冲击系数约等于冲击系数约等
15、于冲击系数约等于冲击系数约等于1 1 1 1，击穿发生在电压峰值附近。，击穿发生在电压峰值附近。，击穿发生在电压峰值附近。，击穿发生在电压峰值附近。现在学习的是第17页，共32页第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压第七节：雷电冲击电压下空气间隙的击穿电压极不均匀电场：极不均匀电场：极不均匀电场：极不均匀电场：明显的极性效应；明显的极性效应；明显的极性效应；明显的极性效应；在短距离内击穿电压与距在短距离内击穿电压与距离成正比；离成正比；冲击系数大于冲击系数大于冲击系数大于冲击系数大于1 1 1 1，击穿电压，击穿电压，击穿电压，击穿电压分散性大分散性大分散性大分散性大现在学习的是第18页，共
16、32页第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压国标规定：国标规定：现在学习的是第19页，共32页第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压均匀电场和稍不均匀电场：均匀电场和稍不均匀电场：均匀电场和稍不均匀电场：均匀电场和稍不均匀电场：50%50%50%50%击穿电压接近持续电压下的数值，分散性较小，击击穿电压接近持续电压下的数值，分散性较小，击击穿电压接近持续电压下的数值，分散性较小，击击穿电压接近持续电压下的数值，分散性较小，击穿发生在电压峰值穿发生在电压峰值穿发生在电压峰值穿发生在电压峰值现在学习的是第20页，共
17、32页第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压极不均匀电场极不均匀电场明显的极性效应（正极性的明显的极性效应（正极性的明显的极性效应（正极性的明显的极性效应（正极性的50505050击穿电压低于负极性的）；击穿电压低于负极性的）；击穿电压低于负极性的）；击穿电压低于负极性的）；“饱和饱和饱和饱和”现象明显现象明显现象明显现象明显现在学习的是第21页，共32页第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压极不均匀电场极不均匀电场极不均匀电场极不均匀电场电压波形影响很大；波前时间电压波形影响很大；波前时间电压波形影响很大；波
18、前时间电压波形影响很大；波前时间与击穿电压之间为与击穿电压之间为与击穿电压之间为与击穿电压之间为“U U U U”形曲线；形曲线；形曲线；形曲线；（正极性下尤为明显）（正极性下尤为明显）（正极性下尤为明显）（正极性下尤为明显）左支：放电时延为主左支：放电时延为主左支：放电时延为主左支：放电时延为主右支：空间电荷为主（右支：空间电荷为主（右支：空间电荷为主（右支：空间电荷为主（）电压时）电压时）电压时）电压时间较短时，电晕电荷集中在棒极附间较短时，电晕电荷集中在棒极附间较短时，电晕电荷集中在棒极附间较短时，电晕电荷集中在棒极附近，加强了前方电场，有利于先导；近，加强了前方电场，有利于先导；近，加
19、强了前方电场，有利于先导；近，加强了前方电场，有利于先导；反之，空间电荷扩散，改善了棒极反之，空间电荷扩散，改善了棒极反之，空间电荷扩散，改善了棒极反之，空间电荷扩散，改善了棒极附近电场分布。附近电场分布。附近电场分布。附近电场分布。现在学习的是第22页，共32页第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压第八节：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压极不均匀电场极不均匀电场极不均匀电场极不均匀电场电极形状影响较大；电极形状影响较大；电极形状影响较大；电极形状影响较大；分散性大：偏差大于工频击穿电压和雷电冲击击穿电分散性大：偏差大于工频击穿电压和雷电冲击击穿电分散性大：偏差大于工频击穿电压和雷电冲击击穿
20、电分散性大：偏差大于工频击穿电压和雷电冲击击穿电压的偏差压的偏差压的偏差压的偏差(空间电荷的形成、扩散和放电时延有很大空间电荷的形成、扩散和放电时延有很大空间电荷的形成、扩散和放电时延有很大空间电荷的形成、扩散和放电时延有很大的统计性的统计性的统计性的统计性)正棒正棒正棒正棒-负板负板负板负板50%50%50%50%击穿电压估算击穿电压估算击穿电压估算击穿电压估算现在学习的是第23页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施 1改进电极形状以改善电场分布改进电极形状以改善电场分布改进电极形状以改善电场分布改进电极形状以改善电场分布现在学习的是第24页，共32
21、页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施2 2利用空间电荷改善电场分布利用空间电荷改善电场分布“细线效应细线效应”：在一定距离：在一定距离内，采用细线，内，采用细线，利用均匀的电利用均匀的电晕层改善电场；晕层改善电场；不存在冲击电压不存在冲击电压不存在冲击电压不存在冲击电压中中中中现在学习的是第25页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施3极不均匀场中屏障的作用极不均匀场中屏障的作用极不均匀场中屏障的作用极不均匀场中屏障的作用-直流电场直流电场直流电场直流电场在屏障上积累的离子改变了电场在屏障上积累的离子改变了电场在屏障上积
22、累的离子改变了电场在屏障上积累的离子改变了电场现在学习的是第26页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施3 3极不均匀场中屏障的作用极不均匀场中屏障的作用-交流电场、冲击电场交流电场、冲击电场交流电场、冲击电场交流电场、冲击电场提高了击穿电压提高了击穿电压提高了击穿电压提高了击穿电压屏障对均匀电场无作用屏障对均匀电场无作用屏障对均匀电场无作用屏障对均匀电场无作用现在学习的是第27页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施4 4高气压的采用高气压的采用高气压的采用高气压的采用-均匀电场中均匀电场中均匀电场中均匀电场中空
23、气压力提高到空气压力提高到空气压力提高到空气压力提高到11.5MP11.5MP时，其介电强度与变压器油、电瓷接近时，其介电强度与变压器油、电瓷接近时，其介电强度与变压器油、电瓷接近时，其介电强度与变压器油、电瓷接近1 1）总体趋势：压力增大时击穿电压增大）总体趋势：压力增大时击穿电压增大）总体趋势：压力增大时击穿电压增大）总体趋势：压力增大时击穿电压增大2 2）压力大于）压力大于）压力大于）压力大于1MP1MP时，击穿电压偏离巴申定律时，击穿电压偏离巴申定律时，击穿电压偏离巴申定律时，击穿电压偏离巴申定律3 3）电极表面状况有影响）电极表面状况有影响）电极表面状况有影响）电极表面状况有影响=老
24、炼老炼老炼老炼4 4）阴极强场放射有影响（因为场强很高）阴极强场放射有影响（因为场强很高）阴极强场放射有影响（因为场强很高）阴极强场放射有影响（因为场强很高）5 5）随着气压增加，击穿电压上升减缓：电极表面电离或热电离随着气压增加，击穿电压上升减缓：电极表面电离或热电离随着气压增加，击穿电压上升减缓：电极表面电离或热电离随着气压增加，击穿电压上升减缓：电极表面电离或热电离为主为主为主为主现在学习的是第28页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施4 4高气压的采用高气压的采用高气压的采用高气压的采用-不均匀电场中不均匀电场中不均匀电场中不均匀电场中总体趋势
25、：压力增大时击穿电压增总体趋势：压力增大时击穿电压增总体趋势：压力增大时击穿电压增总体趋势：压力增大时击穿电压增大大大大电场不均匀程度增加，击穿电电场不均匀程度增加，击穿电电场不均匀程度增加，击穿电电场不均匀程度增加，击穿电压将剧烈下降压将剧烈下降压将剧烈下降压将剧烈下降极不均匀电场中正极性下击穿电极不均匀电场中正极性下击穿电极不均匀电场中正极性下击穿电极不均匀电场中正极性下击穿电压出现极大值：压力增加到一定压出现极大值：压力增加到一定压出现极大值：压力增加到一定压出现极大值：压力增加到一定程度，正离子不易扩散，剧烈加程度，正离子不易扩散，剧烈加程度，正离子不易扩散，剧烈加程度，正离子不易扩散
26、，剧烈加强了前方电场强了前方电场强了前方电场强了前方电场,而负极性下电子而负极性下电子而负极性下电子而负极性下电子容易扩散。容易扩散。容易扩散。容易扩散。湿度增加时，击穿电压明显下湿度增加时，击穿电压明显下湿度增加时，击穿电压明显下湿度增加时，击穿电压明显下降降降降现在学习的是第29页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施4 4高气压的采用高气压的采用-注意事项注意事项注意事项注意事项尽可能改进电极形状，改善电场分布尽可能改进电极形状，改善电场分布电极应仔细加工，抛光、镀铬电极应仔细加工，抛光、镀铬气体要长时间净化除尘除水气体要长时间净化除尘除水气体要长
27、时间净化除尘除水气体要长时间净化除尘除水选择正确气压选择正确气压现在学习的是第30页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施5高介电强度气体的采用高介电强度气体的采用高介电强度气体的采用高介电强度气体的采用采用采用采用采用SF6SF6等电负性气体：电子容易被俘获形成负离子等电负性气体：电子容易被俘获形成负离子等电负性气体：电子容易被俘获形成负离子等电负性气体：电子容易被俘获形成负离子气体分子量大、体积大，使电子平均自由程减小气体分子量大、体积大，使电子平均自由程减小气体分子量大、体积大，使电子平均自由程减小气体分子量大、体积大，使电子平均自由程减小电子与这
28、些气体分子相遇时，使气体分子产生电子与这些气体分子相遇时，使气体分子产生极化而消耗了电子的能量极化而消耗了电子的能量现在学习的是第31页，共32页第九节：提高气体间隙击穿电压的措施第九节：提高气体间隙击穿电压的措施6 6高真空的采用高真空的采用高真空的采用高真空的采用通过削弱间隙中的碰撞通过削弱间隙中的碰撞通过削弱间隙中的碰撞通过削弱间隙中的碰撞电离达到增高击穿电压电离达到增高击穿电压电离达到增高击穿电压电离达到增高击穿电压的目的的目的的目的的目的剩余压力低于剩余压力低于剩余压力低于剩余压力低于1010-4-4（133Pa133Pa）时击穿场）时击穿场）时击穿场）时击穿场强很高强很高强很高强很高真空击穿理论：场致真空击穿理论：场致发射引发击穿；微粒发射引发击穿；微粒引发击穿引发击穿现在学习的是第32页，共32页