《氣隙的電氣強度》課件

氣隙的電氣強度課程目標1理解氣隙電氣強度掌握氣隙的電氣特性和放電原理。2掌握氣隙電氣強度影響因素了解氣壓、溫度、濕度等因素對氣隙強度的影響。3學(xué)習(xí)氣隙放電測試方法了解常見的氣隙放電測試方法和原理。4掌握氣隙放電預(yù)防措施了解如何預(yù)防氣隙放電，確保電氣設(shè)備的安全運行。課程大綱氣隙概述氣隙的定義、作用、分類等氣隙的電氣特性氣隙的電場強度、擊穿電壓、放電類型等氣隙放電機理氣隙放電的形成過程、主要因素Paschen曲線氣隙擊穿電壓與氣壓和間隙距離的關(guān)系氣隙概述氣隙是指兩個電極之間充滿絕緣氣體的空間，是高壓設(shè)備中常見的結(jié)構(gòu)形式。氣隙的電氣強度是指它在電場作用下抵抗擊穿的強度。氣隙電氣強度的數(shù)值大小直接影響高壓設(shè)備的安全性和可靠性。氣隙的電氣特性介電強度氣隙的介電強度是指氣隙能夠承受的最大電場強度，即在不發(fā)生擊穿的情況下所能承受的最大電壓。擊穿電壓擊穿電壓是指使氣隙發(fā)生擊穿所需的最小電壓，即在氣隙中產(chǎn)生電弧所需的電壓。放電特性氣隙的放電特性是指氣隙在不同電壓下的放電形式和規(guī)律，例如電暈放電、輝光放電、電弧放電等。氣隙放電機理1電場強度氣隙中的電場強度達到一定值時，氣體分子會被電離，形成導(dǎo)電路徑2電子碰撞被電離的電子與氣體分子碰撞，產(chǎn)生新的電子和離子，形成雪崩效應(yīng)3放電通道雪崩效應(yīng)導(dǎo)致電子和離子濃度迅速增加，形成導(dǎo)電通道，從而發(fā)生放電Paschen曲線Paschen曲線描述了氣隙擊穿電壓與氣隙距離和氣壓之間的關(guān)系。它表明在一定壓力范圍內(nèi)，氣隙擊穿電壓隨著氣隙距離的增加而降低，但在低氣壓下，擊穿電壓會隨著氣隙距離的增加而升高。Paschen曲線對于理解氣隙放電特性和設(shè)計高壓設(shè)備非常重要。導(dǎo)體間氣隙導(dǎo)體通常指電力系統(tǒng)中的導(dǎo)線、電纜、母線等，例如高壓輸電線路的架空線。間隙指導(dǎo)體之間相互隔開的距離，這個距離會直接影響氣隙的電氣強度?？諝庾鳛榻^緣介質(zhì)，在導(dǎo)體間隙中起著絕緣的作用，防止電流通過。絕緣間氣隙絕緣體表面絕緣體表面存在氣隙，在高壓情況下容易發(fā)生放電。絕緣體內(nèi)部絕緣體內(nèi)部也可能存在氣隙，例如內(nèi)部的裂縫或氣泡。絕緣體與導(dǎo)體絕緣體與導(dǎo)體之間的氣隙，也是潛在的放電通道。高壓設(shè)備的氣隙變壓器高壓變壓器內(nèi)部的繞組和鐵芯之間通常需要保持一定的氣隙，以防止短路或過熱。斷路器斷路器的觸頭之間也需要氣隙，以確保在斷開電路時能夠可靠地熄滅電弧。避雷器避雷器通常采用氣隙作為其主要絕緣介質(zhì)，以保護電力設(shè)備免受雷擊。氣隙放電類型1電暈放電發(fā)生在高壓電極周圍的局部放電現(xiàn)象，通常伴隨著輕微的聲音和光亮。2緩慢放電較低能量的放電，主要發(fā)生在較小的氣隙中，沒有明顯的聲光現(xiàn)象。3電弧放電高能量的放電形式，伴隨高溫、強電流和強光，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。電暈放電電暈放電現(xiàn)象在非均勻電場中，當(dāng)電場強度達到一定值時，氣體分子被電離，產(chǎn)生電暈放電。電暈放電特點無聲放電發(fā)光現(xiàn)象電流較小緩慢放電放電持續(xù)時間較長，無明顯光亮和聲音。通常表現(xiàn)為微弱的電火花，在空氣中不易察覺。能量釋放較小，不會造成設(shè)備損壞，但可能導(dǎo)致電氣故障。電弧放電持續(xù)放電電弧放電是一種持續(xù)的放電形式，涉及高溫等離子體。高溫等離子體高溫等離子體可以導(dǎo)致金屬熔化和材料的破壞。應(yīng)用電弧放電在焊接、切割和照明等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。氣隙放電特征測試1跳閘電壓測試確定氣隙絕緣強度，識別潛在故障點。2無聲放電試驗檢測微弱放電，評估設(shè)備長期可靠性。3脈沖放電試驗?zāi)M短時過電壓，評估氣隙抗沖擊能力。跳閘電壓測試10高壓測試模擬故障情況下電壓3kV測試電壓等級無聲放電試驗測試方法原理應(yīng)用在一定電壓下施加于氣隙，檢測是否有微弱的放電現(xiàn)象。利用靈敏的探測器，檢測氣隙中微弱的放電電流或電磁波。用于判斷氣隙的絕緣性能，以及預(yù)測氣隙的擊穿電壓。脈沖放電試驗該試驗使用快速上升時間、短脈沖電壓來測試氣隙的耐受能力，并觀察放電現(xiàn)象。氣隙強度影響因素氣壓氣壓增加會提高氣隙強度，因為氣體分子更密集，需要更高的電壓才能擊穿。氣溫氣溫升高會降低氣隙強度，因為氣體分子運動更快，更容易被電場擊穿。濕度濕度會降低氣隙強度，因為水蒸氣會形成導(dǎo)電通路，降低氣體的擊穿電壓。氣壓1氣壓降低電氣強度下降2氣壓升高電氣強度提高3Paschen曲線電氣強度與氣壓的關(guān)系氣溫影響氣溫升高會導(dǎo)致空氣電離度增加，氣隙放電更容易發(fā)生。降低氣溫降低會導(dǎo)致空氣密度增加，氣隙擊穿電壓也會升高。關(guān)系氣溫與氣隙放電電壓之間存在著密切的關(guān)系，氣溫升高會導(dǎo)致氣隙放電電壓降低，反之亦然。濕度水汽影響空氣濕度越高，氣隙的電氣強度越低，更容易發(fā)生放電。極性分子水分子是極性分子，能夠吸附在電極表面，降低氣隙的絕緣強度。濕度曲線氣隙的電氣強度與濕度之間存在著非線性關(guān)系，可以用曲線來表示。電極形狀球形電極均勻電場分布，適用于測試氣隙的擊穿強度。針形電極產(chǎn)生高度集中的電場，用于研究電暈放電現(xiàn)象。平板電極模擬高壓設(shè)備中的絕緣結(jié)構(gòu)，用于測試電氣強度。電極材料金屬電極金屬電極通常用在高壓設(shè)備中，如變壓器和斷路器。它們具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性。非金屬電極非金屬電極，如陶瓷或塑料，在某些應(yīng)用中使用，例如電容器和絕緣子。它們具有耐高溫和抗化學(xué)腐蝕的特性。電極表面狀態(tài)電極表面的粗糙度和污染物都會影響氣隙的電氣強度。光滑的表面和清潔的電極可以提高電氣強度。氣隙距離影響氣隙距離是決定電氣強度的關(guān)鍵因素，距離越短，擊穿電壓越低。測試在高壓設(shè)備的設(shè)計和測試中，精確測量氣隙距離至關(guān)重要，確保其能夠承受額定電壓。雜質(zhì)含量氣隙中的灰塵、油污等雜質(zhì)會降低氣隙的擊穿電壓。水分會降低氣隙的電氣強度，尤其是在高濕度環(huán)境下。分析氣隙放電機制1電子碰撞電離高能電子與氣體分子碰撞，導(dǎo)致分子電離2雪崩效應(yīng)電離產(chǎn)生更多電子，形成連鎖反應(yīng)，放電電流迅速增加3光電電離電離過程產(chǎn)生的光子，激發(fā)氣體分子，引起新的電離氣隙放電預(yù)防措施設(shè)計優(yōu)化合理設(shè)計電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)，增大間隙距離，避免尖銳邊緣，降低電場強度。材料選擇選擇耐電強度高的絕緣材料，如氣體、固體和液體絕緣材料，提高設(shè)備的耐壓能力。