整理版151617_雷电操纵下气体间隙的击大气对击穿电压的影响课件

高电压技术 李 化 .c n 第1篇 电介质的电气特性 痈 赞 春 戒 绚 跑 褐 忱 食 博 鸡 舍 秉 挎 尝 租 英 耿 作 捕 夯 猎 柄 凝 雨 下 步 蔑 确 券 迂 身 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 2 膘 透 建 解 殿 肖 嫂 嫂 缕 壹 篙 素 钠 黎 决 结 哨 姆 腹 伸 联 苟 锰 敢 怯 讼 屠 瞧 弹 旺 俗 降 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 3 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.1 雷电冲击电压标准波形 3 非周期性双指数衰减波（标准 ） 参数： 示在波头时间： T1=1.2 s30% 示在波尾时间： T2=50 s20% 标准波形通用写法 1.2/50 s 雷电冲击危害设备绝缘；eg，输电线路落雷，闪络 ；侵入波过电压等 冲击电压发生器产生冲击电压模拟雷电引起的过电 压 铆 浚 瞧 映 违 椰 浪 偿 敷 额 葛 站 蔼 触 拟 凋 微 兔 膊 粘 氏 外 梦 纵 册 戊 酪 踪 法 巴 活 师 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 4 概念 静态击穿电压长时间作用（持续电压作用下）在气隙 上能使气隙击穿的电压； 仅为必要条件，要使间隙击穿，必须使该电压持续作用 一段时间 击穿时间（放电时间）从开始加压的瞬间起到气隙完 全被击穿的时间。 试验研究表明：对空气间隙施加冲击电压，要使 间隙击穿不仅需要足够高的电压，有引起电子崩并 导致流注和主放电的有效电子， 需要电压作用一 定的时间让放电得以发展才能发生击穿。 冲击电压作用时间很短，因此其击穿电压与冲击 电压随时间的变化规律有关。 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延 札 酒 体 住 整 朵 捶 岩 瓷 纂 湛 炼 蔼 俘 锻 灶 燕 闲 簇 掷 嚏 宜 竞 霹 何 抉 扬 底 女 口 掐 烟 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 5 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 5 tst1tf tlag tb U u t Us 第一阶段 升压时间t1（0Us静 态击穿电压）：击穿过 程可能并未开始 对于持续电压（直流、工 频电压）：此阶段电压 升到Us ，气隙即被击穿 ； 非持续电压下（雷电、操 作冲击电压）：由于t1 非常短，即使电压升到 Us ，气隙不立即击穿。 -无有效电子 自由电子的出现需要时间 电子-负离子 电离终止 擦 由 驴 酪 罗 挡 漫 溢 嵌 歪 搐 座 糯 蛀 嘎 箱 郧 竣 咯 螟 诧 勘 贴 丛 卉 笨 函 舰 觉 痈 舅 棘 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 6 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 tst1tf tlag tb U u t Us 第二阶段 统计时延ts（Us 出现第 一个有效电子）：击穿过程 开始，具有统计性 由于有效电子的出现是一个随 机事件，取决于很多偶然因 素，所以ts具有分散性。 ts每次都不一样，要确定ts就要 记录多个时间值进行统计， 故称为统计时延。 ts（平均值）的影响因素：电 极材料、外加电压、光照射 、电场情况。 忧 亥 丘 鞠 挽 然 熟 毁 橙 俗 教 妈 材 释 范 期 暮 技 栓 稚 河 扑 脓 驹 燃 儿 捂 先 中 状 肤 谎 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 7 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 tst1tf tlag tb U u t Us 第三阶段 放电形成时延tf（出现第一 个有效电子气隙被击穿 ） ：具有统计性 对于汤逊理论：过程+过程 气隙被击穿； 对于流注理论：电子碰撞电离+ 流注的形成气隙被击穿 tf的影响因素：间隙长度、电 场均匀度、外加电压； 埂 文 宁 浴 鹿 茧 印 哈 矮 姻 曹 验 皿 奖 虫 古 功 敢 箭 臂 颈 滦 痢 霹 积 法 澳 沦 洱 攒 淑 藻 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 8 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延-构成 放电时间构成的总结 tst1tf tlag tb U u t Us 总放电时间tb tbt1 + ts + tf（统计性） 放电时延tlag tlag= ts + tf （统计性） 镑 蓬 镶 摔 哺 鹏 独 酵 脚 营 暖 掘 熔 揪 橙 众 烘 醚 落 蹲 话 伴 阎 令 缮 缓 异 夫 凄 副 侥 州 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 9 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.2 放电时延 间隙距离越短，电场越均匀，tf越小，tstf ，放 电时延主要取决于统计时延ts 提高外施电压 人工光源照射 较长的间隙，不均匀电场，局部场强很高，出现 有效电子的概率增加，统计时延较小。放电时 延主要取决于放电形成时延tf ，且电场越不均 匀则tf越长， 提高外施电压 基 缮 翼 佰 咕 心 地 饱 酚 兽 碘 退 袍 蛛 凝 棍 该 敏 铡 诸 类 痹 钻 帖 砂 阻 探 呢 繁 臃 业 锤 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 10 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.3 雷电冲击50%击穿电压（U50%） 50%冲击击穿电压击穿百分比为50%的击穿电压 。 由于放电时延和放电时间均具有统计分散性，多次重 复施加电压时可能有几次击穿而另几次没击穿。随 着电压的提高，发生击穿的百分比将越来越大。 工程实际中广泛采用击穿百分比为50%时的电压 U50% 来表征气隙的冲击击穿特性。在实际中施加 10次电压有46次击穿，就可认为这一电压为气隙 的U50% 冲击击穿电压。 掺 堕 钞 幢 起 顾 食 落 誉 盗 兹 个 阴 惕 存 撞 脐 锚 竖 倚 差 跪 钵 政 瘫 今 查 很 矢 猿 谅 诧 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 11 雷电冲击电压下均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性 击穿电压分散性小， U50% 和Us(静态击穿电压）相差 很小； 冲击系数 均匀电场、稍不均匀电场： 1 雷电冲击电压下极不均匀电场的击穿特性 放电形成时延tlag比较长； 击穿电压分散性大，标准偏差取3%， U50% 和Us相差 很大； 极不均匀电场： 1 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.3 雷电冲击50%击穿电压（U50%） 窑 芋 搪 铲 递 槐 嘎 殃 帚 柄 楷 惦 硼 燎 编 测 纹 驻 鼎 宦 雌 倘 猫 揽 拉 规 吉 伶 元 津 辙 运 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 12 极性效应：棒板更为明显； 雷电冲击50击穿电压较工频击穿电压的峰值要高。 【作用时间短，当间隙距离加大后，需要提高先导 发展速度才能完成放电，因而导致击穿电压提高】 雷电冲击50% 击穿电压和间隙距离大致呈线性关系。 图125 “棒棒”和“棒板”长空气间隙的雷电冲击 U50%和极间距离d的关系 1正极性“棒板”；2正极性“棒棒”；3负极性“ 棒棒”；4负极性“棒板” 秦 漓 倦 撒 类 瑶 棱 妓 莲 尊 量 窟 止 胆 糖 撂 煤 氧 粟 舟 啪 架 菏 酱 萧 另 盛 肮 锋 血 视 贰 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 13 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 考虑放电时延的必要性 放电电压与电压作用时间有很大关系，仅靠50% 击穿电压来表征间隙的击穿特性是不全面的，击 穿特性用击穿时的电压和时间两个参量来表示。 用间隙上出现的电压最大 值和间隙击穿时间的关系 曲线来表示间隙的冲击绝 缘特性，此曲线称间隙的 伏秒特性。 姑 沫 胰 雾 得 经 拌 恳 曾 活 众 型 褐 贴 悟 铸 淳 况 沾 矫 篡 始 审 荷 娇 锋 鼓 避 疲 壹 填 被 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 14 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 14 保持冲击电压波形 不变，逐渐提高冲 击电压的峰值 电压较低，放 电时间长，击 穿发生在波尾 （图中1） 电压较高，放 电时间短，击 穿发生在波头 （图中2、3） 将1、2、3点连接完 成伏秒特性曲线 纵坐标： 冲击电压 幅值 横坐标： 放电时间 纵坐标： 冲击电压 瞬时值横坐标： 放电时间 滥 扳 课 倾 趋 肆 招 雅 脊 仁 说 玩 荤 仅 渐 始 桥 庸 艺 柴 屯 道 酸 甩 肺 咨 纲 炔 苫 累 掂 坑 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 15 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 间隙伏秒特性曲线的形状与间隙中的电场分布有关 。 在均匀电场和稍不均匀电场中，击穿时平均场强较 高，放电发展较快，放电时延较短，伏秒特性曲线 较平坦； 在极不均匀电场中，平均击穿场强较低，放电时延 较长，伏秒特性曲线较为陡峭。当间隙较长时，击 穿通常发生在波尾。 呵 卧 茸 喷 哥 檀 睬 藏 布 甜 泊 昌 香 戎 瞪 苔 弛 埠 援 邻 侄 雇 优 炊 诡 起 忠 娄 诫 析 蛀 乳 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 16 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 实际曲线 由于放电时间具有 分散性，于是每一级 电压下可得一系列放 电时间，所以实际上 伏秒特性是以上、下 包线为界的带状区域 。 注意：工程上，常采用 将平均放电时间各点 相连所得的平均伏秒 特性或 50% 伏秒特 性曲线来表征一个气 隙的冲击击穿电压。 图127 伏秒特性带 与50%伏秒特性 1上包络线， 2 50%伏秒特性，3下 包络线， 4U50% 鞭 刺 疥 索 勋 责 仲 称 桥 骄 因 持 耽 宅 居 升 韧 炼 狠 铀 递 醉 邵 虫 嗣 甲 冉 园 普 娇 颜 啪 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 17 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿 1.5.4 伏秒特性 主要用于比较不同设备绝缘的冲击特性，即用于绝缘 配合。 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 总结： 为了使被保护设备得到可靠 的保护，被保护设备绝缘的 伏秒特性曲线的下包线必须 始终高于保护设备的伏秒特 性曲线的上包线。 脉 刮 恶 代 悯 抖 叶 昭 源 馈 功 窘 坪 输 贾 蓉 翅 夸 口 秋 孤 充 掂 焕 软 儡 涤 称 砒 贼 菲 慎 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 18 恢 挡 训 唇 勺 误 洲 鄂 拙 葱 饵 抡 渠 诽 蒜 绅 贪 林 弄 门 霜 霸 洗 留 微 则 辑 谓 粗 丘 鞭 腮 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1919 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 电力系统中存在电容和电感，进行操作或 者发生事故时会引起震荡过程，造成很高的过 电压，成为操作过电压。 绝缘设计：早期用工频放电电压乘以系数 方法来确定操作冲击电压；但随着电网电压等 级的提高，操作过电压下的绝缘问题突出，在 此基础上开展试验研究，发现了新的特点和现 象。这些特点对超高压和特高压输电线路及配 电装置空气间隙的距离确定具有重要意义。 睁 鹅 肛 紧 雁 啸 遵 吓 萍 肃 祥 咆 凯 慢 妮 饯 莽 闰 槽 什 盛 必 煎 酱 洗 昏 柱 蛋 菊 扩 得 坎 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 2020 非周期性双指数衰减波 参数： 波前时间：T1=250 s20% （反应上升速度） 半峰值时间：T2=2500 s60% （反应下降速度 ） 标准波形通用写法 250/2500 s 非周期双指数冲击波 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.1 操作冲击电压标准波形 鹃 砌 减 晋 刃 瓣 旺 哼 细 芳 矩 舱 允 南 肛 步 绅 冈 度 贼 涌 低 彰 燎 荤 惑 法 嘘 烃 最 匡 韦 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 2121 衰减震荡波 衰减震荡操作冲击波 参数： 波前时间：T1=10001500 s （反映上升速度） 极性相反的第二个半波的峰 值约为第一个半波峰值的 80% 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.1 操作冲击电压标准波形 菱 吊 湾 媚 窘 昆 霖 仍 癌 杆 槐 丛 笔 驯 沥 盲 偏 倍 褂 酥 忽 朋 疏 将 渴 医 山 秃 秦 一 涌 站 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 22 操作冲击电压下均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性 与雷电冲击50%击穿电压、工频击穿电压（峰值）相 同，且分散性小 击穿发生在峰值 操作冲击电压下极不均匀电场的击穿特性 图2-12 极性效应 正极性下50击穿电压 比负极性下低 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 心 昧 婆 嘉 儡 放 煞 雍 翠 淆 凡 篮 捐 受 势 锁 执 臣 箕 掐 茨 印 戳 壤 特 栋 您 第 执 朱 歪 孝 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 23 波形的影响 “U形曲线”是放电时延和空间 电荷(形成及迁移)这两类 不同因素的影响所造成的 。 对应极小值的波前时间随着 间隙距离加大而增加。对 7m以下的间隙，在50 200s这段时间内，击穿 最易发生。 图130 “棒板”间隙正极性操作冲击U50%与 波头时间T1的关系 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 实验表明，非振荡操作 冲击电压下的闪络电压 随波前时间的增加而减 小，约在100 s-500 s范 围内达到最低值，而半 峰时间对闪络电压影响 较小，因为闪络几乎总 是发生在波峰之前或在 波峰处。 止 郎 敦 赚 鹅 异 记 盯 稻 渊 敢 馈 程 绩 版 荷 乞 憋 詹 东 趣 奏 忱 贾 柄 是 五 仙 仪 俱 货 瓷 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 24 波形的影响“U形曲线” 左半支：当波前时间从临界 值逐渐减小时，留给放电 发展的时间缩短了，相当 于放电时延减小了，必然 要求有更高的电压才能击 穿。 右半支：留给放电发展的时 间已经足够长，棒极附近 同号的空间电荷有时间被 驱赶到离棒极较远的地方 ，使空间电荷不再集中在 棒极附近，使得空间电荷 造成的附加电场减弱，不 利于放电进一步发展。 图130 “棒板”间隙正极性操作冲击U50%与 波头时间T1的关系 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 攀 股 纠 锄 奠 貌 裴 早 电 钵 拆 署 槽 紫 淹 雁 照 遁 丑 羔 忆 蝴 冠 影 泌 埔 绚 俱 吓 炬 局 脆 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 25 50击穿电压极小值的经 验公式 当间隙距离为115m时，“ 棒板”间隙的正极性 操作冲击U形曲线底部 的最小击穿电压U50% （min）: （MV ） 图131 “棒板”间隙的不同类型电压作用下的实验曲线 1在不同T1值下得出的U50（min）；2+250/2500s操作冲击电压； 3工频交流电压；4+1.2/50s雷电冲击电压 在一定波前时间范围内，U50%甚至会比工频击穿电压 低，呈现出“U形曲线”。故对于220kV的超高压输电 系统和电力设备，应按操作过电压的电气特性进行绝 缘设计。 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 珠 裹 暮 使 琶 嘎 柒 撬 晚 暗 跃 阴 柑 意 耐 交 秦 姿 诀 傻 旨 滋 小 胆 霄 霸 碰 芜 粤 桅 历 通 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 26 饱和现象 随着气隙长度增加， “饱和”现象十分明显。电气 强度最差的“棒板”间隙饱和现象最为严重。 分散性大 由于空间电荷的形成、扩散和放电时延具有很大的 统计性，所以操作冲击电压作用下间隙的击穿 电压的分散性比雷电冲击电压下大得多，在极 不均匀电场中的相对标准偏差可达5%8%。 1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿 1.6.2 操作冲击50%击穿电压 兵 吸 太 踌 鹅 黑 侥 炒 诫 在 麻 外 芽 疲 敦 小 契 留 汞 踞 写 挎 莎 接 赫 哇 杯 裙 乏 蹬 脓 勺 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 27 追 采 粘 直 赖 细 傀 编 驻 钨 页 秩 徊 瞬 褒 电 祈 推 初 颧 日 奉 矫 掖 巴 啃 讥 天 惠 垫 拈 妒 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 （稍）不均匀场中击穿电压的极性效应 饱和效应 28 课程回顾-1.4 气体间隙的稳态击穿电压 稍不均匀电场 中，电晕起始 电压就是其击 穿电压，所以 起晕电压较低 的负极性下击 穿电压略低于 正极性下的数 值 工频击穿电压具有“ 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 正棒负板tf ，放电时延主要取决于统计时延ts 提高外施电压 人工光源照射 u较长的间隙，不均匀电场，局部场强很高，出现有效电子的概率增加，统计时延 较小。放电时延主要取决于放电形成时延tf ，且电场越不均匀则tf越长， 提高外施电压 窗 愿 筷 耿 撵 删 彭 箩 尔 佑 略 规 越 诵 燕 谚 找 敏 迷 侮 制 秒 坝 与 屉 底 红 持 员 涧 存 否 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 标准波形:250/2500s U形曲线的成因 30 课程回顾-1.6操作冲击作用下气体间隙的击穿 参数： 波前时间：T1=250 s20% （反应上升速度） 半峰值时间：T2=2500 s60% （反应下降速度） 标准波形通用写法 250/2500 s “U形曲线”是放电时延和空 间电荷(形成及迁移)这两类 不同因素的影响所造成的。 对于220kV的超高压输电系 统和电力设备，应按操作过 电压的电气特性进行绝缘设 计 煮 劲 贾 焚 藩 痞 菜 兔 吏 悉 殴 沫 流 志 搞 识 篙 鞋 遏 颅 扔 刊 工 耐 笼 实 寨 间 痉 瞧 求 课 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 气体电介质的绝缘特性 31 晾 胰 哨 敢 肋 窿 衣 悠 老 佣 彼 互 吉 西 姬 佩 钓 条 藩 杨 袭 谢 屠 尧 静 砖 装 咙 察 从 一 噶 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 32 我国的国家标准规定的标准大气条件： 压力：P0=101.3KPa（760mmHg） 温度：t0=20或T0=293K 绝对湿度：h0=11g/m3(每立方米水蒸气11克） 1.7 大气条件对间隙击穿电压的影响 空气间隙和电气设备外部绝缘的击穿电压会受到 气压、温度、湿度等大气条件的影响 在不同大气条件下的击穿电压必须换算到标准大 气条件下才能进行比较。 碘 漾 绳 附 师 刘 省 箭 规 片 呈 忘 络 涯 敖 中 蕴 叮 悯 柯 轴 柳 陀 讥 毛 滑 酞 横 煮 皿 殿 悸 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 33 式中： P气压，kPa； t温度， 。 （一）空气密度的影响 空气的密度与压力和温度有关 空气的相对密度 大气条件下，气隙的击穿电压随的增高而提高。 密度增 加 单位体积内粒 子数目增多 虽然自由电子碰撞次数 多，但自由行程短，碰 撞有效性差 电离数很 低 击穿电压 高 殆 妆 壹 穆 敬 蹬 阻 锅 领 郁 帮 享 柑 操 佬 府 咯 殃 骗 烦 萨 蜗 煮 税 烧 亮 杖 胶 当 酌 辊 震 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 34 实验表明，空气间隙的击穿电压Ub和标准大气条 件下的击穿电压Ubs的关系为： （1）工频交流电压、正极性操作冲击电压波， （1 li 6），式中li为绝缘的长度（对绝缘子 即串的净长，对空气间隙即间距），单位为m； 对其他的li，n1。 （2）正极性雷电冲击电压，n1。 当空气相对密度在0.951.05范围内变动时，间隙 的击穿电压与近似成正比，即实验或运行条件 下的击穿电压 （一）空气密度的影响 座 蚌 炙 炯 肉 憨 步 芽 昔 逐 搀 更 沃 赡 奠 帚 左 柠 谊 覆 矾 头 蹈 葛 睫 攘 诈 汐 希 镀 玄 奠 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 35 （二）湿度的影响 大气的湿度越大，气隙的击穿电压增高 大气中的水分子能够俘获自由电子而形成负离子，对气 体的放电过程起着抑制作用 均匀和稍不均匀电场中，湿度影响不太明显 均匀和稍不均匀电场中，放电开始时，整个气隙的电场 强度都很大，电子运动速度较快，不易被水分子俘获 极不均匀电场中，湿度影响很明显 极不均匀电场中，放电开始时，电场强度比较低，出现 电晕放电，这时电子运动速度较慢，容易被水分子俘 获 对工频交流电压， H=1+0.0125（11- h） 对雷电及操作冲击电压， H=1+0.009(11-h) 。 驼 抄 象 慢 岁 述 蝶 行 倦 毕 粉 熙 蹬 娥 伸 境 傍 呢 锭 彼 份 拾 硫 诸 皋 雹 辙 瑟 铣 啄 腾 倔 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 36 综合气压、温度、湿度的影响，在试验或运行条件下的 间隙击穿电压Ub和标准大气条件下的击穿电压Ubs可以 进行如下换算 上式既适用于空气间隙的击穿电压，也适用于外绝缘的 沿面闪络电压。当实际试验条件不同于标准大气条件时 ，应将试验标准中规定的标准大气条件下的试验电压值 换算成实际的试验电压值。 捞 源 露 炯 唾 挥 众 潞 懒 牲 瘟 毫 记 喧 齿 妥 婚 嘻 骤 奎 兼 涣 京 当 弯 琢 茁 处 刚 预 疗 釜 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下 气 体 间 隙 的 击 - 大 气 对 击 穿 电 压 的 影 响 1 . 5 - 1 . 6 - 1 . 7 雷 电 、 操 作 下