第4讲-气体电介质的绝缘特性(三)课件.ppt
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- 关 键 词:
- 气体 电介质 绝缘 特性 课件
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1、高电压技术高电压技术第第3 3讲回顾讲回顾u流注理论u不均匀电场的放电特点电晕u极不均匀场中的放电过程主放电通道主放电通道主放电和先导通道的交界区主放电和先导通道的交界区先导通道先导通道 先导的发展先导的发展正棒正棒负板间隙中先导通道的发展负板间隙中先导通道的发展()先导和其头部的流注;()流注头部电子崩的形成;()先导和其头部的流注;()流注头部电子崩的形成;()由流注转变为先导和形成流注;()流注头部电子崩的形成;()由流注转变为先导和形成流注;()流注头部电子崩的形成;()沿着先导和空气间隙电场强度的分布()沿着先导和空气间隙电场强度的分布 1.3.4 1.3.4 极不均匀场中的极性效应
2、极不均匀场中的极性效应u正棒负板正棒负板正棒负板u电子运动速度快,迅速进入棒极;u棒极附近积聚起正空间电荷,削弱了棒极附近的电场强度而加强了正离子群外部空间的电场u结果:(1)使电晕起始电压提高。(2)外部空间电场加强,有利于流注的发展,因此 击穿电压较低。负棒负棒正板正板负棒负棒正板正板u电子崩中的电子离开强电场区后,不再能引起电离,向阳极运动的速度也越来越慢。u电子崩中的正离子加强了棒极附近的场强,使棒极附近容易形成流注。u结论:(1)电晕起始电压比正极性时要低。(2)正空间电荷产生的附加电场与原电场方向相反,削弱了外部空间的电场,阻碍了流注的发展,因此击穿电压较高。1.4 1.4 雷电冲
3、击电压作用下气体的击穿雷电冲击电压作用下气体的击穿一、雷电冲击电压标准波形一、雷电冲击电压标准波形非周期性指数衰减波非周期性指数衰减波 T11.2 s(30%)T250 s(20%)由雷闪放电引起的高电由雷闪放电引起的高电压也具有冲击波形压也具有冲击波形 T11.2 s(30%)T250 s(20%)二、放电时延二、放电时延统计时延统计时延ts有效电子(能引起电离过程并最终有效电子(能引起电离过程并最终导致击穿的电子)产生。不均匀电场内,导致击穿的电子)产生。不均匀电场内,ts小小。放电形成时延放电形成时延tf出现电子崩、形成流注、主放出现电子崩、形成流注、主放电、间隙击穿。均匀电场内,电、间
4、隙击穿。均匀电场内,tf小小。放电时延放电时延 tlag ts tf击穿条件击穿条件一定时间的作用一定时间的作用足够幅值的电压足够幅值的电压影响tlag的因素增大电压U,tlag减小紫外光照射冲击放电所需的全部时间冲击放电所需的全部时间ftt tts1b 三、雷电三、雷电50%50%冲击击穿电压(冲击击穿电压(U U50%50%)u原因放电时延具有分散性 电压升高到一定程度,100击穿U U50%50%在多次施加电压时,其中正好半数能导在多次施加电压时,其中正好半数能导致击穿的电压,工程上以此来反映间隙的耐受致击穿的电压,工程上以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性冲击电压的特性试验方法:多级法(
5、每级加压试验方法:多级法(每级加压6次,曲线),升次,曲线),升降法(降法(10次中次中46次击穿)次击穿)均匀电场下的50%冲击击穿电压u均匀电场和稍不均匀电场下的击穿电压均匀电场和稍不均匀电场下的击穿电压击穿电压击穿电压分散性小,其雷电冲击分散性小,其雷电冲击50击穿电压和静态击穿电压和静态 击穿电压击穿电压(即持续作用电压下的击穿电压)相差很小(即持续作用电压下的击穿电压)相差很小 50%冲击击穿电压冲击击穿电压 冲击系数冲击系数 持续作用电压下的击穿电压持续作用电压下的击穿电压 冲击系数冲击系数 1u极不均匀电场下的击穿电压极不均匀电场下的击穿电压由于放电时延较长,由于放电时延较长,通
6、常冲击系数大于通常冲击系数大于l,击穿电压的分散性也大一些,其,击穿电压的分散性也大一些,其标准偏差可取为标准偏差可取为3%极不均匀场中的极性效应极不均匀场中的极性效应四四.伏秒特性伏秒特性 n以斜角波电压为例来说明考虑放电时延的必要性以斜角波电压为例来说明考虑放电时延的必要性 在间隙上缓慢地施加直流电压,达到静态击穿电压在间隙上缓慢地施加直流电压,达到静态击穿电压U0后,间隙中开始发展起击穿过程。但击穿需一定时间后,间隙中开始发展起击穿过程。但击穿需一定时间=tl,在此时间内电压,在此时间内电压 上升上升 击穿完成时间隙上的电压击穿完成时间隙上的电压 应为应为U0+U tuU/伏秒特性的绘制
7、伏秒特性的绘制实验方法实验方法u保持间隙距离不变、保持冲击电压波形不变(电压幅值可变),逐级升高电压使气隙发生击穿,读取击穿电压值U与击穿时间t。伏秒特性曲线的形状与电场分布有关伏秒特性曲线的形状与电场分布有关u在均匀电场和稍不均匀电场中,击穿时平均场强较高,放电发展较快,放电时延较短,伏秒特性曲线平坦。u在极不均匀电场中,平均击穿场强较低,放电时延较长,放电分散性大,伏秒特性曲线较为陡峭。伏秒特性的分散性伏秒特性的分散性u放电时间具有分放电时间具有分散性,每级电压散性,每级电压下放电时间不同下放电时间不同,实际上伏秒特,实际上伏秒特性是以上、下包性是以上、下包络线为界的一个络线为界的一个带状
8、区域带状区域伏秒特性的用途伏秒特性的用途对对1 起保护作用起保护作用 在高幅值冲击电压作用下,在高幅值冲击电压作用下,起不到保护作用起不到保护作用1.5 1.5 操作冲击电压作用下气体的击穿操作冲击电压作用下气体的击穿 一、操作冲击电压标准波形一、操作冲击电压标准波形n非周期性指数衰减波非周期性指数衰减波 推荐操作冲击电压的标准波形为推荐操作冲击电压的标准波形为2502500 s n衰减振荡电压波衰减振荡电压波 第一个半波的持续时间在第一个半波的持续时间在2000一一3000 s之间之间,反极性,反极性的第二个半波的幅值达到第一个半波幅值的第二个半波的幅值达到第一个半波幅值80 二、操作冲击二
9、、操作冲击50%50%击穿电压击穿电压u均匀电场和稍不均匀电场中均匀电场和稍不均匀电场中 间隙的操作冲击50%击穿电压、雷电冲击50%击穿电压和工频击穿电压(峰值)几乎相同,击穿几乎发生在峰值,击穿电压的分散性也较小。u极不均匀电场中极不均匀电场中 操作冲击电压下的击穿通常发生在波头部分,击操作冲击电压下的击穿通常发生在波头部分,击穿电压与波头时间有关而与波尾时间无关。穿电压与波头时间有关而与波尾时间无关。(1 1)波形的影响)波形的影响n在一定的波前时间范围在一定的波前时间范围内,内,U50 甚至会比工频击甚至会比工频击穿电压低穿电压低U U形曲线形曲线 n对应于极小值的波前时对应于极小值的
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