高电压技术 第三章3 提高气体介质电气强度的方法

高电压技术 第三章3 提高气体介质电气强度的方法

Chapter 3. 气隙的击穿特性 气隙的击穿特性取决于： ▼电场形式 ▼外加电压类型 工频交流电压 直流电压 雷电过电压 操作过电压 稳态电压 冲击电压 伏秒特性 在电压波形一定的情况下，气隙击穿时的外加电压 峰值与 击穿时间的关系: Ub ＝ｆ(tb ） 作法：保持一定的波形而逐渐升高电压，以示波图来求取， 电压较低时，击穿发生在峰值过后，取峰值作纵坐标； 击穿发生在波峰时，取峰值作纵坐标； 击穿发生在尚未到峰值时，取击穿时电压值作纵坐标。 0 bt bU 1 3 2 特点：①伏秒特性有分散性，同一气隙在同一电压作用下，每次 击穿时间不完全一样，是一个以上、下包线为界的带状区域 在每级电压U作用下的多次击穿中，放电时间 小于下包络线所示数值t1的概率为0％，其左方完全不击穿； 小于上包络线所示数值 t3的概率为100％，其右方完全击穿； 小于 t2的概率为50％——50%概率放电时间对应50％伏秒特性 0 bt bU 3 1 U 1t 3t2t 2 ——50％伏秒特性 ②曲线形状与电场的均匀性有关：均匀场，曲线低且平坦，上 翘范围小；不均匀电场，曲线较高且陡 0 bt bU s1~ 1 2 在绝缘配合中的意义： 1 A B 2 A B 3 P A B 图1： A －设备，Ｂ－保护间隙 图2：保护间隙的伏秒特性曲线 B低于设备的曲线A，能保护设备 图3：间隙曲线Ｂ较陡，间隙在交叉点P前不能保护设备， 在P后能保护设备 。 曲线Ａ、Ｂ形状可以改变，若曲线Ｂ过低，运行不安全； 但若抬高曲线Ａ，将会增加经济投入 五 大气条件对空气间隙击穿电压的影响 标准大气条件：压力p0=101.3kPa(760mmHg) 温度t0=20℃或T0=293K 湿度hc=11g/m3 1. 对空气密度的校正 气隙间距小于1m时： 00 UUKU d  2. 对湿度的校正 在均匀和稍不均匀电场中，湿度的影响不大， 在极不均匀电场中： kKh  k与绝对湿度和电压类型有关， 与电极形状、气隙 长度、电压类型及极性有关  六 提高气体介质电气强度的方法 (1). 改进电极形状以改善电场分布 1. 改善电场分布 增大电极曲率半径，消除电极表面毛刺、尖角等； 常用的方法是利用屏蔽罩来增大电极的曲率半径。 (2). 极不均匀电场中采用屏蔽 在气隙中的适当位置放置用绝缘材料作成的屏蔽， 阻碍带电粒子运动和调整空间电荷分布，从而提高 气隙击穿电压 E x (2). 高真空的采用 2. 削弱或抑制电离过程 (1). 采用高气压 0.1 0.5 2.0 5 10 0.1 0.3 0.5 (kV)bU pd (×133.3Pa·cm) 50 1 2 3 10 300 1000 1p 2p 4p 3p (3). 采用高电气强度气体 主要是含卤族元素的气体，比空气的耐电强度高得多， 如： SF6 ， CCL2 F2 ( 氟利昂 ) ， CCL4 　原因： ａ．分子量大，分子直径大，不易撞击游离 　　　　　ｂ．很强的电负性，俘获电子成负离子 　　 GIS：Gas Insulated Switchgear 用做绝缘介质的条件： 　 (1) 液化温度要低 (2) 良好的化学稳定性 (3) 有实用的经济性 SF6 应用最广泛