华科高电压4-气体电介质的绝缘特性(三)
44页1、高电压技术,高电压工程系 刘春 13871018672,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,主放电通道 主放电和先导通道的交界区 先导通道,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,1.3.4 极不均匀场中的极性效应,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 击穿电压较低。,负棒正板,负棒正板,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。,1.4 雷电冲击电压作用下气体的击穿,一、雷电冲
2、击电压标准波形 非周期性指数衰减波,T11.2s(30%) T250s(20%),由雷闪放电引起的高电压也具有冲击波形,T11.2s(30%) T250s(20%),二、放电时延,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。不均匀电场内, ts小。 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, tf小。 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,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,三、雷电50%冲击击穿电压(U50%),原因放电时延具有分散性 电压升高到一定程度,100击穿 U50%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6次,曲线),升降法(10次中46次击穿),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击穿电压分散性小,其雷电冲击50击穿电压和静态 击穿电压(即持续作用电压下的击穿电压)相差很小 50% 冲击击穿电压 冲击系数 持续作用电压下的击穿电压 冲击
3、系数 1 极不均匀电场下的击穿电压由于放电时延较长,通常冲击系数大于l,击穿电压的分散性也大一些,其标准偏差可取为3%,极不均匀场中的极性效应,四.伏秒特性,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U0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 上升 击穿完成时间隙上的电压 应为U0+U,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。,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,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。,伏秒特性的分散性,放电时间具有分散性,每级电压下放电时间不同,实际上伏秒特性是以上、下包络线为界的一个带状区域,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,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,非周期性指数衰减波 推
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