提高气体介质电气强度的方法课件

第五节提高气体介质电气强度的方法为了缩小电力设施的尺寸，总希望将气隙长度或绝缘距离尽可能取得小一些，为此就应采取措施来提高气体介质的电气强度。从实用角度出发，要提高气隙的击穿电压，主要采用两条途径：改善气隙中的电场分布，使之均匀；设法削弱和抑制气体介质中的电离过程。一、改善电场分布1、改进电极形状以改善电场分布电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强越高。工程上，改善电场分布主要采取的方法有：2、利用空间电荷改善电场分布3、极不均匀电场中采用屏蔽改善电场分布利用屏蔽来增大电极的曲率半径是一种常用的方法。以电气强度最差的“棒一板”气隙为例，如果在棒极的端部加装一只直径适当的金属球，就能有效地提高气隙的击穿电压。a、增大电极的曲率半径右图表明采用不同直径屏蔽球时的效果，例如在极间距离为100cm时，采用一直径为75cm的球形屏蔽极就可使气隙的击穿电压约提高1倍。许多高压电气装置的高压出线端(例如电力设备高压套管导杆上端)具有尖锐的形状，往往需要加装屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始电压大于装置的最大对地工作电压，即：b、消除电极表面的毛刺、尖角2、利用空间电荷改善电场分布由于极不均匀电场气隙被击穿前一定先出现电晕放电，所以在一定条件下，还可以利用放电本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场分布，以提高气隙的击穿电压。细线效应：在一定距离内，采用细线，利用均匀的电晕层改善电场屏障的作用取决于它所拦住的与电晕电极同号的空间电荷，这样就能使电晕电极与屏障之间的空间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分布均匀化。屏障用绝缘材料制成，但它本身的绝缘性能无关紧要，重要的是它的密封性(拦住带电粒子的能力)。它一般安装在电晕间隙中，其表面与电力线垂直。如图所示，虽然这时屏障与另一电极之间的空间电场强度反而增大了，但其电场形状变得更象两块平板电极之间的均匀电场，所以整个气隙的电气强度得到了提高。有屏障气隙的击穿电压与该屏障的安装位置有很大的关系。以图2—15所示的“棒一板”气隙为例，最有利的屏障位置在x=(1/5～1/6)d处，这时该气隙的电气强度在正极性直流时约可增加为2～3倍。在冲击电压下，屏障的作用要小一些，因为这时积聚在屏障上的空间电荷较少。显然，屏障在均匀或稍不均匀电场的场合就难以发挥作用了。二、消弱或抑制电离过程1、采用高气压工程上，主要采取的方法有：2、采用强电负性气体3、采用高真空1、采用高气压在常压下空气的电气强度是比较低的，约为30kV/cm。即使采取上述各种措施来尽可能改善电场，其平均击穿场强也不可能超越这一极限，可见常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的电气强度低得多。右图为不同气压的空气和SF6气体、电瓷、变压器油、高真空等的电气强度比较。从图上可以看出：2.8MPa的压缩空气具有很高的击穿电压。1-空气，气压为2.8MPa5-电瓷2-SF6，0.7Mpa6-SF6,0.1Mpa3-高真空7-空气,0.1Mpa4-变压器油但采用高气压会对电气设备外壳的密封性和机械强度提出很高的要求，往往难以实现。如果用SF6来代替空气，为了达到同样的电气强度，只要采用0.7MPa左右的气压就够了。1-空气，气压为2.8MPa5-电瓷2-SF6，0.7Mpa6-SF6,0.1Mpa3-高真空7-空气,0.1Mpa4-变压器油2、采用高电气强度气体有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这些气体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电压，甚至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高其电气强度。强电负性气体：它容易俘获自由电子而形成负离子，负离子的碰撞能力弱，消弱了放电发展过程SF6同时满足以上条件，而且还具备优异的灭弧能力，其他有关的技术性能也相当好，因此SF6及其混合气体在电力系统中得到了广泛应用。3、采用高真空采用高真空也可以减弱气隙中的碰撞电离过程而显著提