[工學(xué)]高電壓技術(shù)(編輯修改稿)
2024-11-09 22:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 棒 — 板氣隙，其飽和趨向更明顯。 （三）雷電沖擊電壓作用下 實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)線 — 平板氣隙的 U50%與棒 — 板氣隙的十分接近（不論正 /負(fù)極性），在缺乏線 — 板擊穿電壓的具體數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以用棒 — 板的擊穿數(shù)據(jù)來估計(jì)。 (圖 354) 另外，棒 — 棒和棒 — 板的擊穿電壓曲線是各種不均勻電場(chǎng)氣隙擊穿電壓曲線的上下包絡(luò)線，這點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)很有用。 圖 354 氣隙的沖擊擊穿電壓與距離的關(guān)系 （四）操作沖擊電壓作用下 ：一般均指“正極性”情況。 圖 358 不同性質(zhì)電壓作用下棒 — 板氣隙 的擊穿電壓與氣隙距離的關(guān)系 ：長氣隙在操作電壓作用下呈現(xiàn)顯著的“飽和現(xiàn)象”。 圖 359棒 — 棒和棒 板間隙的操作沖擊擊穿電壓 （五）疊加性電壓作用下 工程實(shí)際中，作用在氣隙上的電壓常常是由不同性質(zhì)電壓疊加的，而不是單一性質(zhì)的。注意：同一氣隙對(duì)疊加性電壓的、耐受程度與對(duì)單一性電影的耐受程度是不同的。當(dāng)工作電壓是穩(wěn)態(tài)直流時(shí)，兩者的差異更顯著。 167。 提高氣隙擊穿電壓的方法 一、 改善電場(chǎng)分布 一般說來，電場(chǎng)分布越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。故如能適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)電極形狀．增大電極的曲率半徑，改善電場(chǎng)分布，就能提高氣隙的擊穿電壓。 不僅要注意改善高壓電極的形狀以降低該電極旁邊的局部場(chǎng)強(qiáng)，還要注意改善接地電極和中間電極的形狀，以降低該電極旁邊的局部場(chǎng)強(qiáng)。 常用辦法：增大電極的曲率半徑（簡(jiǎn)稱屏蔽）。 二、 采用高度真空 從氣體撞擊游離的理論可知，將氣隙抽成高度的真空能抑制撞擊游離的發(fā)展，提高氣隙的擊穿電壓。 注意：高真空中，擊穿機(jī)理發(fā)生了變化，撞擊電離的機(jī)制不起主要作用，而擊穿與強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射有關(guān)。 應(yīng)用：真空斷路器中用作絕緣和滅弧。 三、 增高氣壓 增高氣體的壓力可以減小電子的平均自由行程，阻礙撞擊游離的發(fā)展．從而提高氣隙的擊穿電壓。在一定的氣壓范圍內(nèi)，增高氣壓對(duì)提高氣隙的擊穿電壓是極為有效的。但是容器的密封比較困難，即使做到了密封，造價(jià)也比較昂貴。 四、 采用高耐電強(qiáng)度氣體 鹵族元素的氣體：六氟化硫（ SF6）、氟里昂（ CCl2F2）等 耐電強(qiáng)度比氣體高的多，采用該氣體或在其他氣體中混入一定比例的這類氣體，可以大大提高擊穿電壓。 鹵族物有高耐電強(qiáng)度的原因： ⑴鹵族元素（尤其是 F和 CL）分子具有很強(qiáng)的電負(fù)性，易俘獲電子形成負(fù)離子，使電離能力很強(qiáng)的電子數(shù)減少，且形成負(fù)離子以后，易與正離子相復(fù)合。 ⑵這些氣體的分子量較大，分子直徑較大，使電子在其中的自由程縮短，不易積聚能量，從而減小了其撞擊電離的能力。 高耐電強(qiáng)度氣體除了具有較高的耐電強(qiáng)度以外，還應(yīng)具有較好的物理化學(xué)性能，才能在工程上得到廣泛應(yīng)用。如： ⑴ 液化溫度要低 。在大氣壓力下和常溫下是液態(tài)的物質(zhì)，不能采用。 (如 CCL4在大氣壓力下和常溫下是液態(tài) ) ⑵ 有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 。不易腐蝕其他材料，不易燃，不易爆，無毒，即使在放電的過程中也不易分解等。 ⑶ 對(duì)環(huán)境無明顯的負(fù)面影響 。（氟里昂對(duì)大氣中的臭氧層有破壞作用，故不能采用。） ⑷ 有實(shí)用的經(jīng)濟(jì)性，能大量的供應(yīng) 。 SF6氣體得到了廣泛的應(yīng)用。用于高壓斷路器、高壓充氣電纜、高壓電容器等，以及用 SF6絕緣的全封閉組合電器。 五、 SF6氣體的應(yīng)用 SF6氣體除了具有很高的電氣強(qiáng)度以外，還具有優(yōu)異的滅弧能力。利用 SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧媒質(zhì)制成的各種電力設(shè)備和封閉式組合電器具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，如大大節(jié)省占地面積和空間體積、運(yùn)行安全可靠、簡(jiǎn)化安置維護(hù)等，發(fā)展前景十分廣闊。 第三章作業(yè)： 什么叫間隙的伏秒特性曲線 ?它有什么作用 ? 試舉例提高氣隙 （ 氣體間隙 ） 擊穿電壓的各種方法 。 第四章 固體、液體和組合絕緣的 電氣強(qiáng)度 第一節(jié) 固體介質(zhì)的擊穿特性 第二節(jié) 液體電介質(zhì)的擊穿特性 167。 固體電介質(zhì)的擊穿特性 一 . 固體擊穿理論 ?電擊穿理論： 類似于氣體電介質(zhì)那樣，由于電場(chǎng)的作用使電介 質(zhì)中的某些帶電質(zhì)點(diǎn)積聚的數(shù)量和移動(dòng)的速度達(dá)到一定程度時(shí)，使電介質(zhì)失去了絕緣的性能，形成導(dǎo)電通道，這樣的擊穿稱為 電擊穿 。 ?熱擊穿理論： 在電場(chǎng)的作用下，由于電介質(zhì)損耗和泄漏等原因而使固體電介質(zhì)內(nèi)發(fā)的的熱量大于散失的熱量，使介質(zhì)溫度不斷上升，最終造成介質(zhì)本身的破壞，轉(zhuǎn)化成導(dǎo)電通道，這樣的擊穿稱為 熱擊穿 。 ?電化學(xué)擊穿理論： 固體介質(zhì)在長期工作電壓的作用下，由于介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電等原因，是絕緣劣化、電氣強(qiáng)度逐步下降并引起擊穿的現(xiàn)象稱為 電化學(xué)擊穿 。在臨近最終擊穿階段，可能因劣化處溫度過高而以熱擊穿形式完成，也可以因劣化后電氣強(qiáng)度下降而以電擊穿形式完成。 二 . 影響固體介質(zhì)擊穿電壓的主要因素 ?電壓的作用時(shí)間 ?溫度 ?電場(chǎng)均勻度和介質(zhì)厚度 ?電壓頻率 ?受潮度的影響 ?機(jī)械力的影響 ?多層性的影響 ?累積效應(yīng)的影響 三 . 提高固體擊穿電壓的方法 ：如采取合理的絕緣結(jié)構(gòu)，使各部分絕緣的耐電強(qiáng)度能與共所承擔(dān)的場(chǎng)強(qiáng)有適當(dāng)?shù)呐浜希? 改善電極形狀及表面光潔度，盡可能使電場(chǎng)分布均勻，把邊緣效應(yīng)減到最小； 改善電極與絕緣體的接觸狀態(tài)，消除接觸處的氣隙或使接觸處的氣隙不承受電位差。 ： 盡可能地清除固體電介質(zhì)中殘留的雜質(zhì)、氣泡、水分等，使固體介質(zhì)盡可能做得均勻致密。這可以通過精選材料、改善工藝、真空干燥、加強(qiáng)浸漬等方法來實(shí)現(xiàn)。 ：如注意防潮，防止塵污和各種有害氣體的侵蝕，加強(qiáng)散熱冷卻。 四 . 固體介質(zhì)的老化 老化 —— 電氣設(shè)備的絕緣在長期運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生一系列物理變化 (如固體介質(zhì)軟化或熔解 ,低分子化合物及增塑劑的揮發(fā) )和化學(xué)變化 (如氧化 ,電解 ,電離 ,生成新物質(zhì) ), 致使其電氣 ,機(jī)械及其他性能逐漸劣化。 ：光氧老化（主要）、臭氧老化、鹽霧酸堿等污染性化學(xué)老化。 ： 電介質(zhì)在電場(chǎng)的長時(shí)間作用下，會(huì)逐漸發(fā)生某些物理化學(xué)變化 (例如電解、電離、氧化等 )，形成新的物質(zhì)，逐漸使介質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生不可逆的劣化，最終尋致被擊穿，這個(gè)過程稱為電老
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