《高电压技术》第一篇电介质的电气强度第七节放电时间和冲击电

1、高电压技术高电压技术普普 通通 高高 等等 教教 育育 “十十 二二 五五” 国国 家家 规规 划划 教教 材材电电 气气 工工 程程 及及 其其 自自 动动 化化 专专 业业 系系 列列 教教 材材第第 一一 篇篇 电介质的电气强度电介质的电气强度绪绪 论论 高电压技术主要研讨高电压(强电场)下的各种电气物理问题。 高电压技术的发展始终与大功率远距离输电的需求密切相关。 对于电力类专业的学生来说，学习本课程的主要目的是学会正确处理电力系统中过电压与绝 缘这一对矛盾。 为了说明电力系统与高电压技术的密切关系， 以高压架空输电线路的设计为例，在图 0-1中 列出了种种与高电压技术直接相关的工程问

2、题。除了电力工业、电工制造业外，高电压技术 目前还广泛应用于大功率脉冲技术、激光 技术、核物理、等离子体物理、生态与环 境保护、生物学、医学、高压静电工业应 用等领域。第第 一一 篇篇 电电介质的电气强度介质的电气强度第一第一节节 带带电粒子的产生和消失电粒子的产生和消失 第二节电子崩第三节 自持放电条件第四节 起始电压与气压的关系 第五节 气体放电的流注理论 第六节 不均匀电场中的放电过程第七节 放电时间和冲击电压下的气隙击穿 第八节 沿面放电和污闪事故第一章第一章 气体放电的基本物理过程气体放电的基本物理过程第七节第七节 放放电时间和冲击电压下的气隙击穿电时间和冲击电压下的气隙击穿 一、一

3、、放电时间放电时间完成气隙击穿的三个必备条必备条件件：足够大的电场强度或足够高的电压；在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电 的有效电子；需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成 击穿。统计时延统计时延：从外施电 压达Us时起，到出现 第一个有效电子所需 时间放电形成时延放电形成时延：从出 现第一个有效电子时 起，到击穿过程最后 完成所需的时间静态静态 击穿电压击穿电压放电时间放电时间图图1-1- 1 15 5放电时间的组成放电时间的组成t1升压时间，电压从0升到静态击穿电压U0所需时间；ts 统计时延，指从 t1到气隙中出现第一个有 效电子的时间；tf 放电形成时延，从出现第一个有效电

4、子到 最终完成击穿的时间。总的放电时间 tb 由三部分组成，即tb = tl + ts + tf放电时延tlag = ts + tf放电时间放电时间二、冲击电压波形的标准化二、冲击电压波形的标准化标准雷电冲击电压波的波形标准雷电冲击电压波的波形： T1=1.2s30，T2=50s20对于不同极性可写成： 标准雷电截波的波形标准雷电截波的波形+1.2/50s 或-1.2/50s用来模拟雷电过电压引起气隙击穿或外绝缘闪络后出现的截 尾冲击波（如图1-17）。IEC标准和我国国家标准规定为： 波前时间T1=1.2s30% ；截断时间Tc=25s；可写成：1.2/ 25s高电压技术标准操作冲击电压波的

5、波形标准操作冲击电压波的波形： T1=250s20，T2=2500s60对于不同极性可写成：+250/2500s或 250/2500s三、冲击电压下的气隙击穿特性三、冲击电压下的气隙击穿特性在持续作用电压下，每一气隙的击穿电压均为一确 定的数值，因而通常都以这一击穿电压值来表征该气隙 的击穿特性或电气强度。与此不同，气隙在冲击电压作 用下的击穿就要复杂得多了，这时的击穿特性通常采用 下面两种表征方法，它们分别应用于不同的场合：（一）一）5050冲击击穿电压及冲击系数冲击击穿电压及冲击系数 50冲击击穿电压（ U 50%） 多次施加该电压时，有半数左右会导致击穿的电 压值 。冲击系数（ ）该气隙

6、的50冲击击穿电压U 50%与静态击穿电压Us 之比 。 = U 50% / Us（二）伏秒特性二）伏秒特性伏秒特性：伏秒特性：在特定冲击电压波形下，表示气隙冲击击穿 电压与放电时间关系的特性曲线。用实验确定气隙用实验确定气隙 伏秒特性的方法：伏秒特性的方法：保持冲击电压 的波形不变，逐渐 升高冲击电压的峰 值，使气隙发生击 穿，并用示波图录 下击穿电压U与击 穿时间t。若击穿发生在波前或峰值，取即时值若击穿发生 在波尾，取 峰值未击穿图图1-19 1-19 伏秒特性曲线伏秒特性曲线由于放电时间具有分散性，伏秒特性实际上是一个以 上、下包线为界的带状区域，称为伏秒特性带，如图1-20 所示。但实用上都选用其平均伏秒特性或50伏秒特性来 代表该