【文章內(nèi)容簡介】 0～ 1500μ s （反應上升速度） ② 極性相反的第二個半波的峰值約為第一個半波峰值的 80% 另外建議一種衰減振蕩波 操作沖擊電壓的作用時間：介于工頻電壓與雷電沖擊電壓之間。 在均勻場和稍不均勻場中 ,操作沖擊 U50%、雷電沖擊 U50%、直流放電電壓和工頻放電電壓等幅值幾乎相同，分散性不大，擊穿發(fā)生在峰值附近。 在極不均勻場中 ,操作沖擊表現(xiàn)出許多新的特點： U形曲線；極性效應；飽和現(xiàn)象；分散性大。 操作沖擊 50％擊穿電壓的特點 棒 板氣隙的操作沖擊擊穿電壓 （ 1） U形曲線 曲線呈 U形，波前時間在某一區(qū)域內(nèi)，氣隙的 50%擊穿電壓具有極小值，稱為 臨界擊穿電壓 ，與此相應波前時間稱為 臨界波前時間 。間隙距離d增大時，臨界波前時間隨之增大。d7m的間隙，臨界波前時間約100~300μs范圍內(nèi)。 間隙距離 d越大，放電發(fā)展所需的時延越大，因此相應的臨界波前時間就越大。 棒 板氣隙的操作沖擊擊穿電壓 （ 1） U形曲線 ? U形曲線左半支的上升特征 當波前時間從臨界值減小，則放電發(fā)展時間縮短，放電時延減小，要求有更高的擊穿電壓才能實現(xiàn)擊穿。 ? U形曲線右半支的上升特征 當波前時間從臨界值增大，留給放電發(fā)展的時間足夠長，再增大放電時間，對放電發(fā)展沒有意義； 另一方面，起暈棒極附近電離處的與棒極同極性的空間電荷，能有足夠的時間被驅(qū)趕到更遠處， 造成附加電場減弱 ，則不利于放電的進一步發(fā)展，從而要求更高的擊穿電壓才能擊穿。 （ 1） U形曲線 ?棒 板間隙在某種波前的操作波作用下的擊穿電壓甚至比工頻電壓還低很多。其他結構的間隙也有這種情況，但程度較輕。原因 : 工頻四分之一周波相當于波前時間 5000μs，位于 U形曲線的右半支。因此，其擊穿電壓反而比臨界波前操作沖擊擊穿高。 故對于 220kV的超高壓輸電系統(tǒng)和電力設備，應按操作過電壓的電氣特性進行絕緣設計。 棒－棒 導線－板 工頻擊穿 場強 （ 2）極性效應 極性效應 ? 正極性下50％ 擊穿電壓比負極性下低 在各種不同的不均勻電場結構中，正極性操作沖擊的 50%擊穿電壓都比負極性的低，所以更危險。 正棒 負板空氣間隙 U形曲線中， 50%擊穿電壓極小值 Umin(kV)可用經(jīng)驗公式計算： dU 813 4 0 0m i n??式中 d— 間隙距離， m。 在操作沖擊電壓作用下，長間隙的擊穿電壓呈現(xiàn)出顯著的飽和現(xiàn)象，特別是棒 板型間隙飽和程度尤為明顯。這一點與工頻擊穿電壓的規(guī)律類似。而雷電過電壓下的飽和現(xiàn)象卻不明顯。 （ 3）飽和現(xiàn)象 飽和現(xiàn)象 ? 隨著氣隙長度增加，除了負極性 “ 棒 — 棒 ” 氣隙外，其它棒間隙的 “ 飽和 ” 現(xiàn)象十分明顯。 電氣強度最差的 “ 棒 — 板 ”間隙飽和現(xiàn)象最為嚴重。 顯然，這時再增大 “ 棒 — 板 ” 氣隙的長度，已不能有效的提高其擊穿電壓。 ? “ 飽和現(xiàn)象 ” ： 距離加大，平均擊穿場強明顯降低，棒 — 板間隙尤為嚴重 擊穿電壓的分散性可用相對標準差 σ表示 （ 4）擊穿電壓的分散性大 極不均勻電場的空氣間隙，在波前時間為數(shù)十微秒至數(shù)百微秒的操作沖擊電壓作用下， σ約為 5%，而在雷電沖擊電壓下， σ約為 3%，工頻電壓作用下，分散性更小， σ2%。 212])(1[1 ? ?? UUNU?（ 1） 遠比雷電波擊穿電壓低 。 （ 2） 超過 5米后有飽和趨勢 。 （ 3） 間隙距離越大 ， 最小擊穿電壓與標準沖擊波形下的擊穿電壓差距越大 。 （ 4） 超過 20米后最小擊穿強度僅為 1kV/cm ? 長空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿強度 雷電沖擊 操作沖擊 最小擊穿 電壓 m in3 .41 2 0 m81U M Vd棒板間隙距離 ～ ： ＝＋arUkU其它間隙： ＝標準操作沖擊電壓波形為非周期性指數(shù)衰減波形。 標準操作沖擊電壓的波形對 U50%影響很大。 極性效應更顯著。 擊穿電壓的分散性大。 小 結： 大氣密度和濕度對擊穿的影響 ? 溫度 t0＝ 20℃ ? 壓力 p0＝ ? 絕對濕度 h0＝ 11g/m3 標準大氣條件 空氣間隙中氣體的狀態(tài)，如溫度、濕度和氣壓等因素，都會影響空氣的電離發(fā)展，從而影響間隙的擊穿電壓或放電電壓。 ? 注意：空氣密度的變化實際上是 壓力 和 溫度 的變化 式中： p—— 氣壓 ， kPa； T—— 溫度 ， K 。 空氣密度的校正 ? 空氣的密度與壓力和溫度有關 2 .9 pT? ?1. 空氣的相對密度 2. 大氣條件下，氣隙的擊穿電壓隨 δ的增高而提高。 密度增加 氣體被壓緊，氣隙之間距離很短 雖然自由電子碰撞次數(shù)多，但自由行程短，碰撞有效性差 電離數(shù)很低 擊穿電壓高 大氣條件的校正 濕度的校正 ① 大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓增高 ? 大氣中的水分子能夠俘獲自由電子而形成負離子，對氣體的放電過程起著抑制作用 ② 均勻和稍不均勻電場中，濕度影響不太明顯 ? 均勻和稍不均勻電場中，放電開始時，整個氣隙的電場強度都很大，電子運動速度較快，不易被水分子俘獲 ③ 極不均勻電場中，濕度影響很明顯 ? 極不均勻電場中，放電開始時，電場強度比較低，出現(xiàn)電暈放電，這時電子運動速度較慢，容易被水分子俘獲 大氣條件的校正 試驗時的放電電壓 U與標準大氣條件下的放電電壓 U0間的換算關系為： （ 1）放電電壓的校正 00 /ttU U K U U K??Kt — 大氣校正因數(shù) 12tK K K?K1 — 空氣密度校正因數(shù) K2 — 空氣濕度校正因數(shù) （ 1）空氣密度校正因數(shù) K1 t — 試驗條件下的溫度， ℃ p — 試驗條件下的壓力， kPa 1 mK ?＝ 00273273tppt? ?＋＝＋δ — 相對空氣密度。 （ 2）濕度校正因數(shù) K2 2 WKK＝K 取決于試驗電壓的種類，且為絕對濕度 h與相對空氣密度 δ的比率h/δ的函數(shù)。 （ 3）指數(shù) m和 W UB — 實際大氣條件下 50%放電電壓的測量值或估算值， kV； L — 試品最小放電路徑， m； 500 BUgLK?＝δ、 K — 實際的空氣相對密度和濕度校正因數(shù)式中參數(shù)。 例：某距離 4m的棒 板間隙，在夏季某日氣壓 P=，環(huán)境溫度 t=30 ℃ ，空氣絕對濕度 h=20g/m3的大氣條件下，問正極性 50%操作沖擊擊穿電壓為多少？ 解：由實驗曲線查得：距離為 4m長的棒 板間隙在標準大氣壓狀態(tài)下的正極性 50%操作沖擊擊穿電壓為 U50標 =1300kV 00????????? ttPP????h查曲線得： K= 1300 ?????g9 8 2 ??? mK ?查曲線得： m=W= 0 3 ??? WKKkV1 3 2 0 8 2 3 0 0215050????? KKUU 標夏海拔高度對放電電壓的影響 高海拔地區(qū)由于氣壓下降，空氣相對密度下降，因此空氣間隙的放電電壓也隨之下降。 ? 在海拔 10004000m的范圍內(nèi)，海拔每升高 100m，空氣的絕緣強度約下降 1%。 (即絕緣能力變?nèi)?) ? 國家標準規(guī)定，對擬用于高海拔地區(qū) (海拔 10004000m)的外絕緣設備，在非高海拔地區(qū) (海拔 1000m以下 )進行試驗時，其試驗電壓校正如下： 400 ????? HUUKUAU0 — 標準大氣條件下的試驗電壓， kV； KA — 海拔校正因數(shù)， kV； H — 設備使用處海拔高度， m； 小 結： 氣體的放電電壓與大氣狀態(tài)有關，氣體的相對密度增大時，氣體的放電電壓也隨之增大。空氣的濕度增大時，氣體的放電電壓也增大，但均勻和稍不均勻電場下增加不明顯。沿面閃絡電壓降低。 海拔高度增加時，氣體的放電電壓下降。 SF6氣體間隙中的擊穿 絕緣能力： ；熄弧能力： 100倍空氣 500kV變電站體積相當于空氣的 1/50 絕緣領域有可能找到 SF6替代氣體 ， 熄弧方面可能很難 ！ 1. 均勻和稍不均勻電場中 SF6的擊穿特性 ① 擊穿過程 α過程＋電子附著過程 η 電子碰撞中性粒子發(fā)生電離 ， 產(chǎn)生大量自由電子 同時又被 SF6分子吸附成負離子 ， 使自由電子數(shù)減少 ， 阻礙放電的形成和發(fā)展 ? 電子附著系數(shù) η—— 一個電子沿電場方向運動 1cm的行程所發(fā)生的電子附著次數(shù)平均值 均勻和稍不均勻電場中的擊穿 ② 電負性氣體有效碰撞電離系數(shù) ? ? ???③ 均勻電場中電子崩的增長規(guī)律 式中： n0— 陰極表面的初始電子數(shù)； na— 到達陽極時的電子數(shù) 。 ()a0???? dn n e④ 自持