直流击穿电压.pptx
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1、第3讲回顾流注理论不均匀电场的放电特点电晕极不均匀场中的放电过程第1页/共44页主放电通道主放电和先导通道的交界区先导通道 第2页/共44页先导的发展正棒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;()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 第3页/共44页极不均匀场中的极性效应正棒负板第4页/共44页正棒负板正棒负板电子运动速度快,迅速进入棒极;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
2、较低。第5页/共44页负棒负棒正板正板第6页/共44页负棒负棒正板正板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。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。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。第7页/共44页1.4 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 T11.2s(30%)T250s(20%)第8页/共44页由雷闪放电引起的高电压也具有冲击波形 T11.2s(
3、30%)T250s(20%)第9页/共44页二、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导致击穿的电子)产生。不均匀有效电子(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,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、主放电、间隙击穿。均匀电场内,出现电子崩、形成流注、主放电、间隙击穿。均匀电场内,tf小小。放电时延放电时延 tlag ts tf击穿条件一定时间的作用足够幅值的电压第10页/共44页影响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 第11页/共44页三、雷电三、雷电50
4、%50%冲击击穿电压(冲击击穿电压(U U50%50%)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冲击电压的特性试验方法:多级法(每级加压试验方法:多级法(每级加压6次,曲线),升降法(次,曲线),升降法(10次中次中46次击穿)次击穿)第12页/共44页均匀电场下的50%冲击击穿电压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击穿电压分散性小,其雷电冲击电压分散性小,其雷电冲
5、击50击穿电压和静态击穿电压和静态 击穿电压(即持续作用电压下的击穿电压)相差很击穿电压(即持续作用电压下的击穿电压)相差很小小 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 1极极不不均均匀匀电电场场下下的的击击穿穿电电压压由由于于放放电电时时延延较较长长,通通常常冲冲击击系系数数大大于于l,击击穿穿电电压压的的分分散散性性也也大大一些,其标准偏差可取为一些,其标准偏差可取为3%第13页/共44页极不均匀场中的极性效应第14页/共44页四四.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
6、说明考虑放电时延的必要性 在在间间隙隙上上缓缓慢慢地地施施加加直直流流电电压压,达达到到静静态态击击穿穿电电压压U0后后,间间隙隙中中开开始始发发展展起起击击穿穿过过程程。但但击击穿穿需需一一定定时间时间=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 第15页/共44页伏秒特性的绘制实验方法保持间隙距离不变、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。第16页/共44页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在均匀电场和稍不均匀电场中,击穿时平均场强较高
7、,放电发展较快,放电时延较短,伏秒特性曲线平坦。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。第17页/共44页伏秒特性的分散性伏秒特性的分散性放电时间具有分散性,每级放电时间具有分散性,每级电压下放电时间不同,实际电压下放电时间不同,实际上伏秒特性是以上、下包络上伏秒特性是以上、下包络线为界的一个带状区域线为界的一个带状区域第18页/共44页伏秒特性的用途伏秒特性的用途对1 起保护作用 在高幅值冲击电压作用下,起不到保护作用第19页/共44页1.5 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 推荐
8、操作冲击电压的标准波形为2502500s n衰减振荡电压波 第一个半波的持续时间在2000一3000 s之间,反极性的第二个半波的幅值达到第一个半波幅值80 第20页/共44页二、操作冲击二、操作冲击50%50%击穿电压击穿电压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。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,击穿电压与波头时间有关而与波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。尾时间无关。第2
9、1页/共44页(1 1)波形的影响)波形的影响n在在一一定定的的波波前前时时间间范范围围内内,U50 甚甚至至会会比比工工频频击穿电压低击穿电压低U U形曲线形曲线 n对对应应于于极极小小值值的的波波前前时时间间随随着着间间隙隙距距离离加加大大而而增增加加,对对7m以以下下的的间间隙隙,大致在大致在50 200 s之间之间n放放电电时时延延和和空空间间电电荷荷(形形成成及及迁迁移移)这这两两类类不不同同因因素的影响所造成的素的影响所造成的 放电时延的作用第22页/共44页操作冲击电压(2)极性效应)极性效应 极极不不均均匀匀电电场场中中同同样样有有极极性性效效应应。正正极极性性下下50击击穿穿
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