第69讲 气休间隙的放电（二）（2010年新版）.doc

1、联系 QQ116555753736.2 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： )%205(),302.1(2ustTustT2.放电时间衡量被测设备被电压击穿时的击穿特性(1).间隙击穿要满足二个条件a.一定的电压幅值b.一定的电压作用时间(2).统计时延 t s通常把电压达间隙的静态击穿电压 U0 开 始到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间(3).放电形成时延 tf从第一个有效电子到间隙完成击

2、穿所需的时间（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，如果逐渐提高电压，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。由于设备中气体被击穿有一定的分散性，当电压达到一定数值后，气体出现击穿现象，但可能是有时出现，有时不出现，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 0%5U0U为工频击穿电压4. 伏秒特性(1) 定义同一波形、

3、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线。U目的是更好地描述间隙的击穿特性，确定保护方法，特性主要通过实验数据获得。方法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间的关系曲线，由于间隙放电时间具有分散性，因此，伏秒特性不是一根曲线，而是一个 带状区域。(2) 曲线求取方法(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）图正确的配合，即任何情况下避雷器都会先动作从 而起到保护作用（b）图不正确的配合，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

4、或发生事故时，因状态的突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，特别是线与地之间。数值：当 S=120M 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介绍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加，空气的压力和密度均下降国标规定的大

5、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/m3一、对空气密度的校正 相对密度 ： TP289.0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0二、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。在均匀和稍不均匀电场中， 、湿度的影响就不太明显，可以忽略不计在极不均匀电场中，湿度的影响就很明显了，这时可以用下面的湿度校正因数来加以修正 kKh式中的因数 k 与绝对湿度和电压类型

6、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，其试验电压 U应为平原地区外绝缘的试验电压 Up 乘以海拔校正因数足 Ka 即：paUK而 410.H式中 H 为安装点的海拔高度，单位是 m36.4 SF6 气体中的放电电场特性 适用于均匀电场和稍不均匀电场极性效应： SF6 气体绝缘结构的绝缘水平由负极性电压决定时间特性：统计时延及分散性增大，气隙总的击穿时间及分散性增大压力特性 较为适宜范围;0.1

7、Mpap20 0.4Mpa36.4.1 均匀场和稍不均匀场中的放电SF6 气体绝缘的一个重要特点就是电场的均匀性对击穿电压的影响远比空气大。在稍不均匀电场中，sF 气体的击穿电压和间隙距离 d 的关系曲线就已经呈现明显的饱和现象，36.4.2 极不均匀中放电的特点极不均匀电场中 SF6 气体放电有异常现象，即击穿电压并不总是随气压的增大而升高，而是一条驼峰曲线，且在驼峰区击穿的冲击系数 1至于在极不均匀电场中的击穿电压不仅随间隙距离d出现饱和特性，而且其数值也和空气的接近了。36.4.3 电极表面缺陷和导电微粒的影响气体的间隙击穿电压还具有面积效应，也就是面积越大，电极表面的尖点和其他一些影响

8、击穿电压的偶然因素出现的概率也就越大，因而击穿电压随之下降。s 气体的绝缘强度除了受电极表面粗糙度和电极表面面积影响，还受到电极材料、电极表面覆盖层、导电杂质、水分和其他气态杂质以及电压波形和极性的影响。36.4.4 混合气体的采用sF 混合气体的使用主要原因有：混合气体对电场不均匀性不像纯sF 气体那样敏感，可解决高寒地区sF6气体液化的问题；可降低绝缘设备的成本。另外大容量的气体绝缘变压器中，为了保证散热，也需要使用sF 混合气体。36.5 提高气隙击穿电压的措施36.5.1 改善电场分布(一）改进电极形状以改善电场分布 增大电极曲率半径：减小表面场强。如变压器套管端部加球形屏蔽罩；采用扩

9、径导线等改善电极边缘：电极边缘做成弧形；尽量使其与某等位面相近使电极具有最佳外形：如穿墙高压引线上加金属扁球（二）利用空间电荷畸变电场的作用 极不均匀电场中击穿前发生电晕放电，利用放电产生的空间电荷改善电场分布，提高击穿电压 直径D20mm 及 16mm 时，击穿电压曲线的直线部分和尖一板间隙相近 导线直径减为 3mm 以至 0.5mm 时，击穿电压曲线的直线部分陡度大为增加，曲线逐渐与均匀电场中的相近 “细线效应”（三）极不均匀电场中屏障的采用 在电场极不均匀的空气间隙中，放入薄片固体绝缘材料（例如纸或纸板） ，在一定条件下，可以显著提高间隙的击穿电压 原理是屏障积聚空间电荷，改善电场分布 随着屏障位置不同，击穿电压发生了很大的变化，尖电极的极性不同，屏障的影响也有别 36.5.2 削弱电离过程高气压的采用 减小电子的平均自由行程，削弱电离过程压缩空气绝缘及其它压缩气体绝缘在一些电气设备中已得到采用高真空的采用 削弱间隙中的碰撞电离过程，从而显著增高间隙的击穿电压 高真空中击穿机理发生了改变高电气强度气体的采用含卤族元素的气体化合物，如六氟化硫（SF6） 、氟利昂（CCl2F2）等，其电气强度比空气的要高很多。称为高电气强度气体