气体电介质的绝缘特性四PPT学习教案.pptx
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1、会计学1气体电介质的绝缘气体电介质的绝缘(juyun)特性四特性四第一页,共57页。均匀均匀(jnyn)电场电场n n分散性小分散性小n n直流击穿电压工频击穿电压直流击穿电压工频击穿电压50%50%冲击击穿电压冲击击穿电压n n 均匀均匀(jnyn)(jnyn)电场中空气的击穿电电场中空气的击穿电压经验公式压经验公式d-间隙距离(jl)(cm)-空气相对密度 第1页/共57页第二页,共57页。均匀电场,标准大气状态条件,稳态电压作用均匀电场,标准大气状态条件,稳态电压作用(zuyng)(zuyng)时,时,空气间隙的击穿电压峰值空气间隙的击穿电压峰值UbUb与极间距离的关系与极间距离的关系
2、第2页/共57页第三页,共57页。稍不均匀稍不均匀(jnyn)电场电场n n 分散性小分散性小n n直流击穿电压、工频击穿电压、直流击穿电压、工频击穿电压、50%50%冲击击冲击击穿电压三者基本相等穿电压三者基本相等n n击穿电压与电场的均匀击穿电压与电场的均匀(jnyn)(jnyn)度相关。越度相关。越均匀均匀(jnyn)(jnyn),击穿电压越高,击穿电压越高n n出现电晕,即会发展为击穿出现电晕,即会发展为击穿n n极性效应极性效应第3页/共57页第四页,共57页。稍不均匀稍不均匀(jnyn)电场电场极性效应:极性效应:不接地不接地(jid)(jid)时,无极性效应,时,无极性效应,但通
3、常会接地但通常会接地(jid)(jid),此时有极性效,此时有极性效应应第4页/共57页第五页,共57页。当当d dD/4D/4,电场相当均匀,电场相当均匀 ,直流电压、工频电压及,直流电压、工频电压及 冲击电压作用下,击穿电冲击电压作用下,击穿电 压都相同压都相同 当当d dD/4D/4,大地对电场的,大地对电场的 畸变作用使间隙电场分布畸变作用使间隙电场分布 不对称,不对称,UbUb有极性效应有极性效应(xioyng)(xioyng)负极性时的击穿电压略低负极性时的击穿电压略低 于正极性时的数值于正极性时的数值 同一间隙距离下,球电极直同一间隙距离下,球电极直径越大,由于电场均匀程度径越大
4、,由于电场均匀程度增加,击穿电压也越高增加,击穿电压也越高 第5页/共57页第六页,共57页。极不均匀极不均匀(jnyn)电场电场 波形影响波形影响(y(y ngxingxi ng)ng)大,分散性大,极大,分散性大,极性效应明显性效应明显极性效应(xioyng):最高:负棒正板,平均击穿场强 约为10kV/cm次高:棒棒,平均击穿场强 约为4.85.0kV/cm最低:正棒负板,平均击穿场强 约为4.5kV/cm(一)直流击穿电压第6页/共57页第七页,共57页。“棒棒棒棒棒棒棒棒”和和和和“棒板棒板棒板棒板”空空空空气气气气(kngq)(kngq)气隙的直流击穿气隙的直流击穿气隙的直流击穿气
5、隙的直流击穿特性特性特性特性“棒棒棒棒棒棒棒棒”和和和和“棒板棒板棒板棒板”长间隙的直流击穿长间隙的直流击穿长间隙的直流击穿长间隙的直流击穿(j chun)(j chun)特性特性特性特性第7页/共57页第八页,共57页。(二)(二)(二)(二)工频击穿工频击穿工频击穿工频击穿(j chun)(j chun)(j chun)(j chun)电压电压电压电压n n在棒-板间隙(jin x)中,击穿总是在棒为正的半周期内,电压达到幅值附近时发生n n工频击穿电压稍低于直流电压下的击穿电压n n (这是由于前半周期留下的空间电荷对棒极前方的电n n 场有所加强的缘故)n n棒-棒间隙(jin x)的
6、击穿电压棒-板间隙(jin x)的要高一些n n (这是由于棒-棒的电场更均匀一些)n n击穿电压具有“饱和现象”。第8页/共57页第九页,共57页。“棒棒棒棒”和和“棒板棒板”长气隙的工频击长气隙的工频击穿穿(j chun)(j chun)特性特性 1 1棒棒棒棒 2 2棒板棒板 在d2m,击穿电压与气隙距离的关系出现(chxin)“饱和”趋势第9页/共57页第十页,共57页。(三三三三)雷电冲击雷电冲击雷电冲击雷电冲击(chngj)50%(chngj)50%(chngj)50%(chngj)50%击穿电压击穿电压击穿电压击穿电压n n高于稳态击穿电压(直流击穿电压或工频击穿电压幅值)。n
7、n n n分散性较大(jio d)。其标准偏差可取3%。n n击穿通常发生在波尾。n n和间隙距离大致呈线性关系,即无饱和趋势。n n (因为作用时间短,间隙距离加大后,需要n n 提高先导发展速度才能完成放电,因此击n n 穿电压提高)第10页/共57页第十一页,共57页。(四四四四)操作冲击操作冲击操作冲击操作冲击(chngj)50%(chngj)50%(chngj)50%(chngj)50%击穿电压击穿电压击穿电压击穿电压n n击穿通常发生在波头部分。n n击穿电压与波头时间呈现出U形曲线。n n (放电时延和空间电荷共同作用的结果)n n“饱和”效应。n n (形成先导后,放电易于发展
8、)n n“邻近效应”n n (电场(din chng)分布情况对操作冲击50%击穿电压影响很大n n 。当接地物体靠近放电间隙时,会显著减低正极n n 性击穿电压,稍微提高负极性击穿电压。)第11页/共57页第十二页,共57页。1.7 1.7 大气条件对气隙击穿大气条件对气隙击穿大气条件对气隙击穿大气条件对气隙击穿(j chun)(j chun)特性的影响特性的影响特性的影响特性的影响n n标准大气条件(tiojin):n n n n气压 P0=101.3kPa,n n温度 t0=20n n绝对湿度 f0=11g/m3。n n 非标准大气条件(tiojin)要换算到标准大气条件(tiojin)
9、反映(fnyng)空气密度第12页/共57页第十三页,共57页。一、空气一、空气一、空气一、空气(kngq)(kngq)相对密度的影响相对密度的影响相对密度的影响相对密度的影响气压(qy)P增大时,带电粒子的平均自由行程减小,因此在运动中积累的动能就小;击穿电压升高温度T增大时,空气相对密度减小,平均自由行程增大,击穿电压降低。P:气压(qy),kPa;t:温度,度第13页/共57页第十四页,共57页。一、空气一、空气一、空气一、空气(kngq)(kngq)相对密度的影响相对密度的影响相对密度的影响相对密度的影响 0.951.05范围内变动时,间隙的击穿电压与相对密度成正比,实际试验或运行(y
10、nxng)条 件下 当与1相差(xin ch)较大时,须用空气密度校正系数Kd对击穿电压U进行校正 在大气条件下,空气间隙的击穿电压随的增大而升高第14页/共57页第十五页,共57页。二、湿度二、湿度二、湿度二、湿度(shd)(shd)的影响的影响的影响的影响n n湿度增加,电离能力下降,对放电过程起到抑制作用湿度越大,间隙的击穿电压也会越高。n n k是绝对湿度和电压种类的函数;指数(zhsh)的值取决于电极形状、间隙距离、电压种类及其极性 湿度矫正(jiozhng)系数:非标准湿度情况下的击穿电压的换算公式:第15页/共57页第十六页,共57页。综合综合(zngh)气压、温气压、温度、湿度
11、的影响度、湿度的影响第16页/共57页第十七页,共57页。三、对海拔高度的校正三、对海拔高度的校正三、对海拔高度的校正三、对海拔高度的校正(jiozhng)(jiozhng)(jiozhng)(jiozhng)随着(su zhe)海拔增高,空气密度减小,增大,电离能力增大,间隙的击穿电压降低。我国的国家标准规定:1000mH4000m地区的电力设施外绝缘实验电压U与平原地区外绝缘的Up的关系为第17页/共57页第十八页,共57页。1.8 提高气体间隙击穿电压提高气体间隙击穿电压(diny)的措施的措施两条途径:两条途径:两条途径:两条途径:一、改善电场分布一、改善电场分布一、改善电场分布一、改
12、善电场分布(fnb)(fnb)二、削弱气体中的电离过程二、削弱气体中的电离过程二、削弱气体中的电离过程二、削弱气体中的电离过程 第18页/共57页第十九页,共57页。(一)改进一)改进一)改进一)改进(gijn)(gijn)(gijn)(gijn)电极形状电极形状电极形状电极形状n n增增大大电电极极曲曲率率 半半 径径(bnjng)n n改改善善电电极极边边缘缘一、改善(gishn)电场分布第19页/共57页第二十页,共57页。(一)改进电极一)改进电极一)改进电极一)改进电极(dinj)(dinj)(dinj)(dinj)形状形状形状形状n n使电极具有最佳使电极具有最佳(zu ji)外形
13、外形第20页/共57页第二十一页,共57页。(二)(二)(二)(二)利用空间电荷改善电场利用空间电荷改善电场利用空间电荷改善电场利用空间电荷改善电场(din chng)(din chng)(din chng)(din chng)分布分布分布分布n n 细线效应细线效应细线效应细线效应n n DD增增增增大大大大后后后后,局局局局部部部部毛毛毛毛刺刺刺刺点点点点的的的的强强强强烈烈烈烈电电电电离离离离,产产产产生生生生刷刷刷刷状状状状放放放放电电电电n n细细细细线线线线效效效效应应应应只只只只对对对对稳稳稳稳态态态态 电电电电 压压压压 有有有有 作作作作 用用用用(zuyng)(zuyng)
14、,对对对对雷雷雷雷电电电电 波波波波 没没没没 有有有有 作作作作 用用用用(zuyng)(zuyng)第21页/共57页第二十二页,共57页。(三)(三)(三)(三)极不均匀电场中采用极不均匀电场中采用极不均匀电场中采用极不均匀电场中采用(ciyng)(ciyng)(ciyng)(ciyng)屏障屏障屏障屏障直流电压作用下尖板的击穿电压和屏障(pngzhng)的关系第22页/共57页第二十三页,共57页。(三)(三)(三)(三)极不均匀电场中采用极不均匀电场中采用极不均匀电场中采用极不均匀电场中采用(ciyng)(ciyng)(ciyng)(ciyng)屏障屏障屏障屏障-DC-DC-DC-D
15、C棒电极为正极性时棒电极为正极性时棒电极为正极性时棒电极为正极性时 正正正正离离离离子子子子聚聚聚聚集集集集在在在在屏屏屏屏障障障障上上上上,并并并并沿沿沿沿表表表表面面面面均均均均匀匀匀匀分分分分布布布布,削削削削弱了正棒头部的强电场弱了正棒头部的强电场弱了正棒头部的强电场弱了正棒头部的强电场 在在在在x/d=0.2x/d=0.2时时时时击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压的的的的提提提提高高高高(t(t go)go)最最最最显显显显著著著著,约为约为约为约为2 23 3倍。倍。倍。倍。棒电极为负极性时棒电极为负极性时棒电极为负极性时棒电极为负极性时 总趋势同与正棒下的屏蔽效应。总趋势同与正棒下
16、的屏蔽效应。总趋势同与正棒下的屏蔽效应。总趋势同与正棒下的屏蔽效应。当屏蔽层离开电极一定距离后,当屏蔽层离开电极一定距离后,当屏蔽层离开电极一定距离后,当屏蔽层离开电极一定距离后,吸附的负离子将加强吸附的负离子将加强吸附的负离子将加强吸附的负离子将加强(jiqing)(jiqing)板前电场,使击板前电场,使击板前电场,使击板前电场,使击穿电压低于无屏蔽的情况。穿电压低于无屏蔽的情况。穿电压低于无屏蔽的情况。穿电压低于无屏蔽的情况。最高提高最高提高最高提高最高提高0.20.2倍倍倍倍在中间一段范围内,带屏蔽的击穿电压(不论极性)与均匀电场下的击穿电压接近第23页/共57页第二十四页,共57页。
17、(三)(三)(三)(三)极不均匀电场极不均匀电场极不均匀电场极不均匀电场(din chng)(din chng)(din chng)(din chng)中采用屏障中采用屏障中采用屏障中采用屏障DCDCDCDC第24页/共57页第二十五页,共57页。(三)(三)(三)(三)极不均匀电场中采用屏障极不均匀电场中采用屏障极不均匀电场中采用屏障极不均匀电场中采用屏障(pngzhng)(pngzhng)(pngzhng)(pngzhng)工频工频工频工频工频作用下尖板的击穿工频作用下尖板的击穿(j chun)(j chun)电压与屏蔽层位置的关系电压与屏蔽层位置的关系工频下,击穿在正半波(bn b)发生
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