不均匀电场放电理论

1、第二章 气体放电,高电压技术课题组,2-3 不均匀电场中气体的击穿过程,目的 1.熟悉极不均匀电场中的电晕放电现象 2.熟悉极不均匀电场中的极性效应 3.了解不均匀电场中空气间隙的击穿电压 方法 1、案例分析、讲解演示 2、讨论交流、归纳总结,典型的不均匀电场电极结构,2-3 不均匀电场中气体的击穿过程,球间隙 稍不均匀电场,输电线空气绝缘 极不均匀电场,一、不均匀电场放电特点,不均匀电场放电特点,电晕放电实例,球间隙的电晕电压、击穿电压与球间隙间距离的关系,极不均匀电场中，间隙中的最大场强与平均场强相差很大。距曲率半径小的电极越近，场强越大。当间隙上的电压升高时，在间隙中的平均场强远未达到平

2、均击穿场强的情况下，曲率半径小的电极附近空间的局部场强将首先达到足以引起强烈游离的数值，在这一局部区域内形成自持放电，产生薄薄的蓝紫色的电晕层，电晕层发光是由于伴随着游离而存在的复合以及由激发态回到正常态的反激发辐射光子造成的。,电晕放电的不利影响,1、产生能量损耗 前苏联对输电线路电晕损失进行过多年广泛研究，他们的经验是500kV线路年平均电晕损失约为12kW/km，约为同一线路电阻损耗的5% 一7%。观测到最大电晕损失雨天为313kW/km，毛毛雨天为374kW/km。最大电晕损失出现在12月到次年3月间，每天的最大电晕损失一般出现在晚上10时左右。,2、产生高频电磁波，干扰通信,3、产生

3、臭氧、氮氧化物，有腐蚀作用,限制电晕的方法,1、改进电极形状，增大曲率半径,变电站或开关站220kV及以上电压等级的母线通常采用管型母线，使母线周围电场分布均匀，提高起晕电压，限制电晕。,2、对输电线路采用分裂导线,与单根导线相比，分裂导线附近的电磁场分布发生了变化，每相电荷分布在该相的各根分导线上，这样就等效于加大了该相导线的半径，减小了导线表面电荷密度,因而降低导线表面电场强度,从而抑制电晕放电。,对于电极形状不对称的极不均匀电场间隙，如棒-板间隙，棒的极性不同时，间隙的起晕电压和击穿电压各不相同，这种现象称为极性效应。极性效应是不对称的极不均匀电场所具有的特性之一。,正棒负板间隙击穿机理

4、,负棒正板间隙击穿机理,负棒正板间隙 正棒负板间隙,负棒正板间隙 正棒负板间隙,起晕电压,击穿电压,短间隙放电：,长间隙放电：,雷闪放电就是典型的长间隙放电几百几千米的空气间隙被击穿。,极不均匀电场放电过程,五、不均匀电场中的击穿电压,稍不均匀电场中的击穿电压,典型电极结构：球-球间隙,重要结论：,电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高。,极不均匀电场中的击穿电压,典型电极结构：棒-板间隙、棒-棒间隙,直流电压下的击穿电压,极不均匀电场中的击穿电压,典型电极结构：棒-板间隙、棒-棒间隙,直流电压下的击穿电压,棒板间隙：棒具有负极性时，平均击穿场强约为10kV/cm；棒具有负极性时约为4.5kV/cm 棒棒间隙的平均击穿场强约为5.4kV/cm 极性效应：,工频电压下的击穿电压,工频电压下的击穿电压,击穿在棒的极性为正、电压达到幅值时发生 除了起始部分外