實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案高電壓技術(shù)輔導(dǎo)資料三主 題：第一章介子在強(qiáng)電場下的特性（第 7-8節(jié)）學(xué)習(xí)時(shí)間：2013年10月14日－10月20日內(nèi) 容：我們這周主要學(xué)習(xí)第一章第七、八節(jié)“各種電壓作用下氣隙的特性” 、“大氣條件對空氣間隙擊穿電壓的影響及提高氣體介質(zhì)強(qiáng)度的方法” 的相關(guān)內(nèi)容。希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對氣隙放電的理解以及了解大氣環(huán)境下的擊穿電壓和提高氣體介質(zhì)強(qiáng)度的方法。第七節(jié) 各種電壓作用下氣隙的特性（1）概述氣體間隙的擊穿電壓和電場分布、 電壓種類都有很大關(guān)系。也就是說氣隙的擊穿特性取決于電場形式和外加電壓類型。通常，有如下劃分：電場形式：均勻電場，稍不均勻電場，極不均勻電場。在間隙距離相同的情況下，通常電場越均勻，擊穿電壓越高。外加電壓類型：直流電壓 穩(wěn)態(tài)電壓工頻交流電壓雷電過電壓 沖擊電壓操作過電壓（2）均勻電場氣隙的擊穿在均勻電場中，不存在極性效應(yīng)，起始場強(qiáng)等于擊穿場強(qiáng)。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案直流、工頻、沖擊電壓作用下的擊穿電壓相同，擊穿電壓分散性很小?？諝忾g隙的擊穿電壓經(jīng)驗(yàn)公式：Ub=24.55δd+6.4（δd）0.5 kVUb－擊穿電壓峰值，kVδ－空氣的相對密度－間隙距離，ｃｍ間隙距離比較?。╠＝1～10cm）時(shí)，可以用這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式估算，均勻電場中空氣的電氣強(qiáng)度大致為 Eb=30kV/cm（3）稍不均勻電場與均勻電場相似，一旦出現(xiàn)局部放電，立即導(dǎo)致整個(gè)間隙的完全擊穿。 稍不均勻電場中直到擊穿為止不發(fā)生電暈； 電場不對稱時(shí)，極性效應(yīng)不明顯（但是存在）。直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓（幅值）、50%沖擊擊穿電壓基本上相等，擊穿電壓的分散性質(zhì)也不大。該電場中，電場越均勻，相同間隙距離下的擊穿電壓越高， 其極限是均勻電場中的擊穿電壓。該電場中，不能形成穩(wěn)定的電暈放電， 電暈起始電壓就是其擊穿電壓， 所以負(fù)極性下?lián)舸╇妷郝缘陀谡龢O性下的數(shù)值 （可參見上一周內(nèi)容的極性效應(yīng)相關(guān)內(nèi)容）。（4）極不均勻電場在極不均勻電場中，有持續(xù)的局部放電，空間電荷積累導(dǎo)致顯著的極性效應(yīng)。電極形狀對氣隙擊穿電壓影響不大。 極不均勻電場中，直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓、沖擊擊穿電壓間的差別明顯，分散性較大，極性效應(yīng)顯著。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案1）直流擊穿電壓（長間隙）“棒—板”間隙，棒電極為正極時(shí)，平均擊穿場強(qiáng) 4.5kV/cm；棒電極為負(fù)極時(shí)，平均擊穿場強(qiáng) 10kV/cm；“棒—棒”間隙，棒電極為正極時(shí)，平均擊穿場強(qiáng) 4.8kV/cm；棒電極為負(fù)極時(shí)，平均擊穿場強(qiáng) 5.0kV/cm。注意各個(gè)電壓之間大小的關(guān)系：“棒—板”范圍大于“棒—棒” ，正極值大于負(fù)極值。2）工頻擊穿電壓擊穿總是在棒極為正半波峰值附近發(fā)生。這是由于極性效應(yīng)導(dǎo)致的，正棒負(fù)板的擊穿電壓比負(fù)棒正板的擊穿電壓低。在間隙距離較小的時(shí)候（小于 1m），擊穿電壓與間隙距離成正比。在間隙距離較大的時(shí)候（大于 2m），擊穿電壓與間隙距離的關(guān)系趨于飽和，棒 -板尤甚。各種氣隙的工頻擊穿電壓分散性不大?！鞍簟濉遍g隙，平均擊穿場強(qiáng) 3.35kV/cm （有效值），4.8kV/cm（幅值）；“棒—棒”間隙，平均擊穿場強(qiáng) 3.8kV/cm（有效值），5.36kV/cm （幅值）；后者比前者的擊穿電壓要高的原因：棒—棒 電極形成的電場能更加均勻一些。3）雷電沖擊50%擊穿電壓完成氣隙擊穿有三個(gè)必要條件：足夠大的電場強(qiáng)度或足夠高的電壓；在氣隙中存在能發(fā)展一系列的電離過程最后導(dǎo)致間隙完全擊穿的有效電子； 需要有一定的時(shí)間讓放電得以發(fā)展并完成擊穿。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案沖擊系數(shù)：雷電沖擊50%擊穿電壓和持續(xù)作用電壓下的擊穿電壓之比。極不均勻電場中，沖擊擊穿特性有極性效應(yīng)。雷電 50%擊穿電壓高于穩(wěn)態(tài)擊穿電壓，擊穿電壓分散性較大，通常發(fā)生在波尾。由于作用時(shí)間短，雷電沖擊50%擊穿電壓和間隙距離大致呈線性關(guān)系。4）操作沖擊50%擊穿電壓在均勻或稍不均勻電場中，間隙的操作沖擊50%擊穿電壓、雷電沖擊50%擊穿電壓和工頻擊穿電壓（峰值）幾乎相同，擊穿幾乎發(fā)生在峰值，分散性也較小。在極不均勻電場中，操作沖擊電壓下的擊穿通常發(fā)生在波頭部分， 擊穿電壓與波頭時(shí)間有關(guān)與波尾時(shí)間無關(guān)。操作沖擊擊穿電壓有極小值，該極小值比雷電沖擊電壓低，甚至某些時(shí)候比工頻擊穿電壓低得多。在極不均勻電場中，操作沖擊 50%擊穿電壓和間隙距離的關(guān)系具有明顯的“飽和”特征。第八節(jié) 大氣條件對空氣間隙擊穿電壓的影響及提高氣體介質(zhì)強(qiáng)度的方法1.大氣條件對空氣間隙擊穿電壓的影響空氣間隙電氣設(shè)備外部絕緣的擊穿電壓會受到大氣壓力、 溫度、濕度等大氣條件的影響，因此在不同大氣條件下的擊穿電壓必須換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下才能進(jìn)行比較。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件是：氣壓 P0=101.3kPa；溫度 t0=20°C（或T0=293K）；絕對濕度f0=11g/m 3，非標(biāo)準(zhǔn)大氣條件的實(shí)測電壓值應(yīng)換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的電壓值。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案（1）空氣相對密度的影響氣壓與溫度的影響歸結(jié)到空氣相對密度的影響。實(shí)際擊穿電壓U和標(biāo)準(zhǔn)條件下?lián)舸╇妷?U0換算關(guān)系：U≈δU0 （δ在0.95～1.05時(shí)）其中δ=2.89P/(273+t);P 為氣壓，kPa；t為溫度，°C；當(dāng)δ與1相差較大時(shí)，U=KdU0其中Kd=（P/P0）m×[（273+t0）/(273+t)] n;（2）濕度的影響非標(biāo)準(zhǔn)濕度下的擊穿電壓 U和標(biāo)準(zhǔn)濕度下的擊穿電壓 U0的關(guān)系：U=U0/Kh其中，Kh=kω；k是絕對濕度和電壓種類的函數(shù)； ω取決于電極形狀、間隙距離、電壓種類及其極性。綜合氣壓、溫度、濕度的影響，在試驗(yàn)或運(yùn)行條件下的間隙擊穿電壓 U和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓 U0可以進(jìn)行如下?lián)Q算：U=（Kd/Kh）×U0（該式同時(shí)適用于空氣間隙的擊穿電壓和外絕緣的沿面閃絡(luò)電壓）（3）對海拔高度進(jìn)行校正國標(biāo)規(guī)定：凡安裝在海拔高度超過 1000m 而又低于4000m 地區(qū)的電力設(shè)施其外絕緣試驗(yàn)電壓 U與平原地區(qū)外絕緣的試驗(yàn)電壓 Up的關(guān)系為：U=KαUp其中，Kα=1/（1.1-H×10-4）；H為海拔高度，m；2．提高氣體介質(zhì)強(qiáng)度的方法 （提高氣隙擊穿電壓）精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案影響氣體擊穿電壓的主要因素：氣體間隙中的電場分布、所加電壓的波形、氣體的狀態(tài)、氣體的種類等。為提高氣體間隙的擊穿電壓， 兩種途徑：改善間隙中的電場分布，使之盡量均勻；削弱或抑制氣體中的電離過程。（1）改善電場分布——電場越均勻，間隙平均擊穿場強(qiáng)越高A.改進(jìn)電極形狀以改善電場分布增大電極曲率半徑；改進(jìn)電極邊緣形狀以消除邊緣效應(yīng)；盡量避免電極表面出現(xiàn)毛刺、棱角等以消除局部場強(qiáng)增高；如：電力系統(tǒng)變電站中一些高壓設(shè)備的出線端加裝屏蔽罩來增大電極曲率半徑以降低出線端附近空間的最大場強(qiáng)，提高電暈起始電壓。B.利用空間電荷改善電場分布細(xì)線效應(yīng)C.極不均勻電場中采用屏障改善電場分布在電場中放入薄層固體絕緣材料作為屏障，擋住與電暈電極同號的空間電荷，使得電暈電極與屏障之間的場強(qiáng)減弱， 阻礙帶電粒子運(yùn)動和調(diào)整空間電荷分布，使得屏障與極板之間形成比較均勻的電場， 從而使整個(gè)間隙的擊穿電壓得到提高。屏障本身的耐電強(qiáng)度并無多大意義， 其主要作用是阻止空間電荷的運(yùn)動， 積聚空間電荷，以達(dá)到改善電場分布的目的。一般來說，屏障插入極不均勻電場的電暈電極附近能提高間隙的穩(wěn)態(tài)擊穿電壓，而暫態(tài)電壓下屏障的作用小很多。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案（2）削弱或抑制電離過程A.采用高氣壓均勻電場中，當(dāng)氣壓在 10個(gè)大氣壓下時(shí)，擊穿電壓隨氣壓增大而呈線性增加；極不均勻電場中，效果不如在均勻電場。B.采用強(qiáng)電負(fù)性氣體目前得到工程應(yīng)用的強(qiáng)電負(fù)性氣體有六氟化硫及其混合氣體。 其電氣強(qiáng)度約為空氣的2.5倍，其滅弧能力則為空氣的 100倍以上，它作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)是除空氣外應(yīng)用得最廣泛的氣體介質(zhì)。C.采用高真空當(dāng)空隙中接近真空時(shí)，整個(gè)間隙中氣體分子的數(shù)量非常少， 產(chǎn)生碰撞電離的幾率很低。采用真空作為絕緣介質(zhì)的例子：真空電容器、真空避雷器、真空斷路器。本周要求掌握的內(nèi)容如下：了解各種電壓作用下氣隙的特性；了解大氣條件對空氣間隙擊穿電壓的影響；了解提高氣體介質(zhì)強(qiáng)度的方法。習(xí)題（一）選擇題1、均勻電場中空氣的電氣強(qiáng)度大致等于（） kV/cm。A.20精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案305060答案：B2、在大氣條件下，空氣間隙擊穿電壓隨空氣相對密度的增大而（ ）A．不變B．升高C．降低D．不確定答案：B3、在大氣條件及間隙距離相同時(shí)，均勻場間隙的擊穿電壓與非均勻場間隙的擊穿電壓相比，總是（ ）A．高B．低C．相等不確定答案：A4、下列屬于均勻電場氣隙擊穿的特性的有（）。不存在極性效應(yīng)B.直流、工頻、沖擊電壓作用下的擊穿電壓相同C.擊穿電壓分散性很小答案：ABC精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案（二）判斷題1、在極不均勻電場中，操作沖擊50%擊穿電壓和間隙距離的關(guān)系具有明顯的“飽和”特征。 （正確）2、工頻條件下，“棒—板”間隙平均擊穿場強(qiáng)大于“棒—棒”間隙平均擊穿場強(qiáng)。 （錯(cuò)誤）3、濕度增加，空氣中所含的水分子增加，是電離能力上升，對氣體中的