[工學(xué)]高電壓技術(shù)-在線瀏覽
2024-11-30 22:49本頁面
【正文】 穿特性。是防雷設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合 的依據(jù) 。這個(gè)原則如用于保護(hù)裝置和被保護(hù)設(shè)備，那就是前者保護(hù)了后備。 三 . 氣隙擊穿電壓的概率分布 不論是在何種電壓作用下，氣隙的擊穿電壓都有一定的分散性，即“擊穿概率分布特性”。 用作絕緣的氣隙，人們所關(guān)心的不僅是其 U50%擊穿電壓，更重要的是其耐受電壓即能確保耐受而不被擊穿的電壓。 前面介紹的不同氣隙在各種電壓下的擊穿特性均對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件和正常的海拔高度。海拔高度的影響與此類似，隨著高度的增加，空氣的壓力和密度均會(huì)下降。 我國的國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為： 壓力 p0 =（ 760mmHG）； 溫度 t0 =20℃ 或 T0 = 293K； 絕對(duì)濕度 hc =11g / m3 。 大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響 在實(shí)際試驗(yàn)條件下的氣隙擊穿電壓 U與標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓 U0 之間可以通過相應(yīng)的校正因數(shù)進(jìn)行如下?lián)Q算 0UKKUhd?式中 Kd—— 空氣密度校正因數(shù)； Kh—— 濕度校正因數(shù)?？諝獾南鄬?duì)密度 T??式中 p—— 氣壓， kPa； T—— 溫度， K 。當(dāng) δ處于 ～ ，氣隙的擊穿電壓幾乎與 δ成正比，即此時(shí)的空氣密度校正因數(shù) Kd ≈δ，因而 U ≈δU0 氣隙不長（例如不超過 1m）時(shí)，上式能足夠精確的使用于各種電場形式和各種電壓類型下近似的工程估算。而是隨電極形狀、電壓類型和氣隙長度而變化的復(fù)雜關(guān)系。 大氣中的水分子能夠俘獲自由電子而形成負(fù)離子，這對(duì)氣體的放電過程起著抑制作用，可見大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會(huì)增高。例如用球隙測(cè)量高電壓時(shí)，只要按空氣相對(duì)密度校正其擊穿電壓就可以了，而不必考慮濕度的影響。 Kh = kω 式中因數(shù) k 與絕對(duì)溫度和電壓類型有關(guān)，而指數(shù) ω 之值取決于電極形狀、氣隙長度、電壓類型及其極性。 二、對(duì)濕度的校正 我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)于安裝在海拔高于 1000m 、但不超過 4000m 處的電力設(shè)施外絕緣，其試驗(yàn)電壓 U 應(yīng)為平原地區(qū)外絕緣的試驗(yàn)電壓 Up 乘以海拔校正因數(shù) Kn ， 即 U = Ka Up (29) 1???? HK a式中 H—— 安裝點(diǎn)的海拔高度， m。 電場在不同電壓下的擊穿電壓 一、較均勻電場氣隙的擊穿電壓 1. 在均勻電場中，電場是對(duì)稱的，故擊穿電壓與電壓極性無關(guān)，由于間隙各處的場強(qiáng)大致相等，不可能出現(xiàn)持續(xù)的局部放電，故起始放電電壓就等于氣隙的擊穿電壓。對(duì)這些較簡單的、有規(guī)則的、較典型的電場，有相應(yīng)的計(jì)算擊穿電壓的經(jīng)驗(yàn)公式或曲線，而用時(shí)，可參閱有關(guān)的手冊(cè)和資料。 二、不均勻電場氣隙的擊穿電壓 不均勻電場的特征：各處場強(qiáng)差別很大，在所加電壓小于整個(gè)間隙擊穿電壓時(shí)，可能出現(xiàn)局部的持續(xù)的放電。 對(duì)很不均勻電場，只要宏觀上保持原有的電場布局和氣隙最小距離不變，則電極的具體形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)擊穿電壓的影響不大。 (一 )直流電壓作用下 總結(jié)： 負(fù)板正棒棒棒正板負(fù)棒 ??? ?? UUU（二）工頻電壓作用下 : 表示中等距離空氣間隙的工頻擊穿電壓曲線 圖 352 棒 — 棒和棒和板空氣間隙的 工頻擊穿電壓與間隙距離的關(guān)系 結(jié)論 : 擊穿總是發(fā)生在棒極為正半波時(shí)。 （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 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 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。當(dāng)工作電壓是穩(wěn)態(tài)直流時(shí)，兩者的差異更顯著。 提高氣隙擊穿電壓的方法 一、 改善電場分布 一般說來，電場分布越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。 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強(qiáng)。 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。 應(yīng)用：真空斷路器中用作絕緣和滅弧。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。 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。 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。如： ⑴ 液化溫度要低 。 (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 。 ⑶ 對(duì)環(huán)境無明顯的負(fù)面影響 。） ⑷ 有實(shí)用的經(jīng)濟(jì)性，能大量的供應(yīng) 。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。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、簡化安置維護(hù)等，發(fā)展前景十分廣闊。 第四章
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