第5讲电场电压气象措施ppt课件

1、高电压工程系高电压工程系何正浩何正浩1.6 电场方式、电压波形与击穿电压的关系电场方式 均匀场 稍不均匀场 极不均匀场电压波形 继续作用电压直流 工频 冲击电压雷电冲击 操作冲击21.6.1 均匀电场分散性小直流击穿电压工频击穿电压50%冲击击穿电压 均匀电场中空气的击穿电压阅历公式d-间隙间隔(cm) -空气相对密度 3ddU08. 622.240均匀电场，规范大气形状条件，稳态电压作用时，空气间隙的击穿电压峰值Ub与极间间隔的关系 41.6.2 稍不均匀电场 分散性小直流击穿电压、工频击穿电压、50%冲击击穿电压三者根本相等击穿电压与电场的均匀度

2、相关。越均匀，击穿电压越高出现电晕，即会开展为击穿极性效应51.6.2 稍不均匀电场极性效应： 不接地时，无极性效应， 但通常会接地，此时有极性效应6当dD/4，电场相当均匀 ，直流电压、工频电压及 冲击电压作用下，击穿电 压都一样 当dD/4，大地对电场的 畸变作用使间隙电场分布 不对称，Ub有极性效应 负极性时的击穿电压略低 于正极性时的数值 同一间隙间隔下，球电极直径越大，由于电场均匀程度添加，击穿电压也越高 。72Dd 1.6.3 极不均匀电场波形影响大，分散性大，极性效应明显8极性效应：极性效应：最高：负棒正板，平均击穿场强最高：负棒正板，平均击穿场强 约为约为10kV/cm；次高：

3、棒棒，平均击穿场强次高：棒棒，平均击穿场强 约为约为4.85.0kV /cm；最低：正棒负板，平均击穿场强最低：正棒负板，平均击穿场强 约为约为4.5kV/cm。一一 直流击穿电压直流击穿电压“棒棒和棒棒和“棒板棒板空气气隙的直流击穿特性空气气隙的直流击穿特性“棒棒和棒棒和“棒板棒板长间隙的直流击穿特性长间隙的直流击穿特性9二 工频击穿电压在棒-板间隙中，击穿总是在棒为正的半周期内，电压到达幅值附近时发生工频击穿电压稍低于直流电压下的击穿电压 这是由于前半周期留下的空间电荷对棒极前方的电 场有所加强的缘故棒-棒间隙的击穿电压比棒-板间隙的要高一些 这是由于棒-棒的电场更均匀一些击穿电压具有“饱

4、和景象。10“棒棒和“棒板长气隙的工频击穿特性 1棒棒 2棒板 u在d2m，击穿电压与气隙间隔的关系出现“饱和趋势11(三) 雷电冲击50%击穿电压u高于稳态击穿电压直流击穿电压或工频击穿电压幅值。u分散性较大。其规范偏向可取3%。u击穿通常发生在波尾。u和间隙间隔大致呈线性关系，即无饱和趋势。u由于作用时间短，间隙间隔加大后，需求提高先导开展速度才干完成放电，因此击穿电压提高 12值持续电压下的击穿电压击穿电压值雷电冲击冲击系数%50(四) 操作冲击50%击穿电压u击穿通常发生在波头部分。u击穿电压与波头时间呈现出U形曲线。u 放电时延和空间电荷共同作用的结果u“饱和效应。u构成先导后,放电

5、易于开展u“临近效应u电场分布情况对操作冲击50%击穿电压影响很大。当接地物体接近放电间隙时，会显著减低正极性击穿电压，略微提高负极性击穿电压。131.7 大气条件对气隙击穿特性的影响规范大气条件： 气压 P0=101.3kPa，温度 t0=20绝对湿度 f0=11g/m3。 非规范大气条件要换算到规范大气条件14反映空气密度反映空气密度一、空气相对密度的影响一、空气相对密度的影响u气压P增大时，带电粒子的平均自在行程减小，因此在运动中积累的动能就小；击穿电压升高u温度T增大时，空气相对密度减小，平均自在行程增大，击穿电压降低。15tPttPPTPPT27389. 22732730000P：气

6、压，kPa；t：温度，度一、空气相对密度的影响一、空气相对密度的影响 0.951.05范围内变动时，间隙的击穿电压与相对密度成正比，实践实验或运转条件下 当与1相差较大时，须用空气密度校正系数Kd对击穿电压U进展校正 160UUnmdttppK)273273()(000UKUd在大气条件下，空气间隙的击穿电压随的增大而升高二、湿度的影响二、湿度的影响湿度添加，电离才干下降，对放电过程起到抑制造用湿度越大，间隙的击穿电压也会越高。 k是绝对湿度和电压种类的函数；指数的值取决于电极外形、间隙间隔、电压种类及其极性 17kKhhKUU0湿度矫正系数：湿度矫正系数：非规范湿度情况下非规范湿度情况下的击

7、穿电压的换算的击穿电压的换算公式：公式：综合气压、温度、湿度的影响180UKKUhd三、对海拔高度的校正三、对海拔高度的校正 随着海拔增高，空气密度减小，增大，电离才干增大，间隙的击穿电压降低。 我国的国家规范规定：1000mH4000m地域的U与平原地域外绝缘的Up的关系为194101 . 11HKaPaUKU 1.8 提高气体间隙击穿电压的措施两条途径：两条途径：一、改善电场分布一、改善电场分布二、减弱气体中的电离过程二、减弱气体中的电离过程 20(一改良电极外形n增大电极曲率半径增大电极曲率半径 n改善电极边缘改善电极边缘21一、改善电场分布一、改善电场分布(一改良电极外形n使电极具有最

8、正确外形使电极具有最正确外形22二 利用空间电荷畸变电场n 细线效应细线效应n D增大后，部分毛增大后，部分毛刺点的剧烈电离，刺点的剧烈电离，产生刷状放电产生刷状放电n细线效应只对稳态细线效应只对稳态电压有作用，对雷电压有作用，对雷电波没有作用电波没有作用23三 极不均匀电场中采用屏障24直流电压作用下尖板的击穿电压和屏障的关系三 极不均匀电场中采用屏障-DC棒电极为正极性时棒电极为正极性时 正离子聚集在屏障上，正离子聚集在屏障上，并沿外表均匀分布，减并沿外表均匀分布，减弱了正棒头部的强电场弱了正棒头部的强电场 在在x/d=0.2时击穿电压的时击穿电压的提高最显著，约为提高最显著，约为23倍倍

9、。棒电极为负极性时棒电极为负极性时 总趋势同与正棒下的屏总趋势同与正棒下的屏蔽效应。蔽效应。 当屏蔽层分开电极一定当屏蔽层分开电极一定间隔后，吸附的负离子间隔后，吸附的负离子将加强板前电场，使击将加强板前电场，使击穿电压低于无屏蔽的情穿电压低于无屏蔽的情况。况。 最高提高最高提高0.2倍倍25在中间一段范围内，带屏蔽的击穿电压不论极性与均匀电场下的击穿电压接近三 极不均匀电场中采用屏障DC26三 极不均匀电场中采用屏障工频工频作用下尖板的击穿电压与屏蔽层位置的关系27工频下，击穿在正半波发生，因此，屏蔽层也可显著提高击穿电压三 极不均匀电场中采用屏障 屏蔽层插入电晕电极侧，可提高击穿电压。 屏

10、蔽层仅对继续作用电压DC，工频有效 而对雷电波作用很小。28二、 减弱或抑制电离过程采用高气压采用强电负性气体采用高真空29一 采用高气压根本原理：气压提高减小动能减小U提高3012.8MPa 50.1MPa当气压在10个大气压下时，击穿电压随气压增大线性添加。再提高P，会饱和紧缩空气可用于内绝缘，如断路器、高压规范电容等。二 采用强电负性气体卤化物气体电气强度高的缘由：1具有很强的电负性，负离子既减弱电离， 又加强复合；2分子量大，分子直径大，电子的减小。3电离过程伴随离解过程，需求更多能量。 31二 采用强电负性气体卤化物气体电气强度高32二 采用强电负性气体选用卤化物的原那么：1 液化温

11、度要低;2 应具有良好的化学稳定性;3 经济上该当合理，价钱廉价，能大量供应 .目前得到工程广泛运用的是SF6及SF6混合气体33二 采用强电负性气体SF6SF6的绝缘性能的绝缘性能1 强电负性，电气强度高强电负性，电气强度高2 对电场均匀度敏感对电场均匀度敏感 SF6的性能只需在均匀电场中才干充分的性能只需在均匀电场中才干充分发扬，在极不均匀场中，击穿电压下降发扬，在极不均匀场中，击穿电压下降很快。很快。 3438. 05 .88PdUbSF6的绝缘性能针球气隙中的SF6气体针极曲率半径1mm，球半径50mm，极间距30mm在不同类型电压下的击穿电压与压力的关系 35u空间电荷的作用，使得工频高于雷电u随着气压的提高，空间电荷作用减小，因此Ub下降SF6的绝缘性能影响绝缘性能的要素：电场均匀度；气压；电极外表缺陷；导电微粒；36SF6的液化特性1 普通不会液化37SF6的液化特性2) 纯真的SF6无毒，但分解物有毒，有腐蚀性 电子碰撞、热辐射、光辐射会导致SF6分解 如电弧、局放、火花放电等 3 水分的危害 水分会与气体分解物构成氢氟酸，腐蚀资料，引起 凝露，降低外表闪络电压。 处理方法：用吸附剂吸附分解物和水分。38SF6混合气体的特性SF6N2混合气体中的与E/p 1纯N2； 2SF6含量