知識資料第三十六章氣體間隙的放電（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第36章氣體間隙的放電36.1電場勻稱度對放電的影響36.1.1電場不勻稱系數(shù)勻稱電場是一種少有的特例，在實際電力設(shè)施中常見的卻是不勻稱電場。為了描述各種結(jié)構(gòu)的電場不勻稱程度，可引入一個電場不勻稱系數(shù)f，表示為Emax：最大電場強(qiáng)度平均電場強(qiáng)度f<2時為稍不勻稱電場，f>4屬不勻稱電場36.1.2勻稱場和稍不勻稱場中的放電勻稱電場中的擊穿電壓與電壓的極性無關(guān)，直流、工頻擊穿電壓（峰值）以及50%沖擊擊穿電壓都相同，凝聚性很小式中d為間隙距離；為空氣相對密度對于稍不勻稱場間隙，擊穿電壓可按下式估算36.1.3極不勻稱場中的放電特點：

1.影響擊穿電壓的主要因素是間隙距離2.挑選電場極不勻稱的極端情況作為典型電極研究：棒-板：電場分布不對稱棒-棒：電場分布對稱3.這兩種氣隙擊穿電壓是不勻稱氣隙擊穿電壓曲線的上下包線，按照典型電極的擊穿電壓數(shù)據(jù)來預(yù)計絕緣距離4.直流、工頻及沖擊擊穿電壓間的差別比較顯然，凝聚性較大直流電壓下的擊穿電壓極性效應(yīng)：棒-棒電極間的擊穿電壓介于極性不同的棒-板電極之間擊穿電壓與間隙距離臨近正比，平均擊穿場強(qiáng)：正棒—負(fù)板：4.5kV/cm；負(fù)棒—正板：10kV/cm；棒—棒：4.8~5.0kV/cm工頻電壓下的擊穿電壓擊穿在棒的極性為正、電壓達(dá)到幅值時發(fā)生，間隙距離小于2.5cm，擊穿電壓和距離近似直線關(guān)系：平均擊穿場強(qiáng)（幅值）：棒—棒間隙為5.36kV/cm，棒—板間隙為4.8kV/cm飽和現(xiàn)象：距離加大，平均擊穿場強(qiáng)顯然降低，棒—板間隙尤為嚴(yán)重36.2電壓波形對放電的影響36.2.1穩(wěn)態(tài)電壓下的放電36.2.2雷電沖擊電壓下的放電1.標(biāo)準(zhǔn)波形為檢測設(shè)備絕緣耐受雷電沖擊電壓的能力，在實驗室中可以利用信號發(fā)生器產(chǎn)生高壓，以模擬雷電放電引起的過電壓，我國規(guī)定的高電壓波形如圖所示：2.放電時光衡量被測設(shè)備被電壓擊穿時的擊穿特性(1).間隙擊穿要滿意二個條件a.一定的電壓幅值b.一定的電壓作用時光(2).統(tǒng)計時延ts通常把電壓達(dá)間隙的靜態(tài)擊穿電壓U0開始到間隙中浮上第一個有效電子為止所需的時光(3).放電形成時延tf從第一個有效電子到間隙完成擊穿所需的時光（電子崩、流注、主放電）。(4).放電時延tL：tL=ts+tf3.50%沖擊放電電壓U50%當(dāng)較小時，設(shè)備中氣體狀態(tài)不變，說明沒有被擊穿，設(shè)備有一定的絕緣能力，倘若逐漸提高電壓，氣體就有可能被擊穿，U50%就是用來描述設(shè)備絕緣耐受沖擊電壓能力的參數(shù)。因為設(shè)備中氣體被擊穿有一定的凝聚性，當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值后，氣體浮上擊穿現(xiàn)象，但可能是偶爾浮上，偶爾不浮上，所以在工程上規(guī)定，當(dāng)實驗重復(fù)時，在該電壓下有50%的可能被擊穿，則該電壓被稱為此設(shè)備的U50%。50%沖擊放電電壓與靜態(tài)放電壓的比值稱為絕緣的沖擊系數(shù)β為工頻擊穿電壓4.伏秒特性(1)定義同一波形、不同幅值的沖擊電壓下，間隙上浮上的電壓最大值和放電時光的關(guān)系曲線。目的是更好地描述間隙的擊穿特性，決定保護(hù)主意，特性主要通過實驗數(shù)據(jù)獲得。主意是對間隙保持采用標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電壓波形，逐漸升高電壓幅值，得到間隙的放電電壓幅值和放電時光的關(guān)系曲線，因為間隙放電時光具有凝聚性，因此，伏秒特性不是一根曲線，而是一個帶狀區(qū)域。(2)曲線求取主意(3)實際意義S1被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線，S2保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線（a）圖準(zhǔn)確的配合，即任何情況下避雷器都會先動作從而起到保護(hù)作用（b）圖不準(zhǔn)確的配合，在幅值很高的陡坡作用下避雷器不能起到保護(hù)作用36.2.3操作沖擊電壓下的放電當(dāng)電力系統(tǒng)在操作或發(fā)生事故時，因狀態(tài)的驟然變化而導(dǎo)致電路中電感、電容發(fā)生諧振引起的過電壓現(xiàn)象稱為操作過電壓。測試的標(biāo)準(zhǔn)波形與雷擊波形相似：250/2500us。主要對象：300KV以上的高壓工頻電網(wǎng)，異常是線與地之間。數(shù)值：當(dāng)S=1—20M范圍時：最小擊穿電壓為：U=3.4/（1+8/S）MV36.3空氣密度和濕度對放電的影響前面推薦的不同氣隙在各種電壓下的擊穿特性均對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件和正常海拔高度因為大氣的壓力、溫度、濕度等條件都會影響空氣的密度、電子自由行程長度、碰撞電離及附著過程，所以也必然會影響氣隙的擊穿電壓。海拔高度的影響亦與此類似，因為隨著海拔高度的增強(qiáng)，空氣的壓力和密度均下降國標(biāo)規(guī)定的大氣條件：壓力：p0=101.3kPa(760mmHg)；溫度：t0=20攝氏度或T0=293K；絕對濕度：hc=11g一、對空氣密度的校正相對密度：當(dāng)在0.95到1.05之間時,實驗數(shù)據(jù)表明空氣間隙的擊穿電壓U與幾乎成正比二、對濕度的校正大氣中所含的水氣分子能俘獲自由電子而形成負(fù)離子，這對氣體中的放電過程顯然起著抑制作用，可見大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會增高。在勻稱和稍不勻稱電場中，、濕度的影響就不太顯然，可以忽略不計在極不勻稱電場中，濕度的影響就很顯然了，這時可以用下面的濕度校正因數(shù)來加以修正式中的因數(shù)k與絕對濕度和電壓類型有關(guān)，而指數(shù)之值則取決于電極形狀、氣隙長度、電壓類型及其極性。三、對海拔的校正海拔高度對氣隙的擊穿電壓和外絕緣的閃絡(luò)電壓的影響可利用一些經(jīng)驗公式求得我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對于安裝在海拔高于1000m、但不超過4000m處的電力設(shè)施外絕緣，其實驗電壓U應(yīng)為平原地區(qū)外絕緣的實驗電壓Up乘以海拔校正因數(shù)足Ka即：而式中H為安裝點的海拔高度，單位是