高电压技术系列ppt气隙的电气强度.ppt

第三章第三章 气隙的电气强度气隙的电气强度 在电力工程实践中，常常遇到必须对气体介质(主要是空气和SF6气体)的电气强度(通常以击穿场强或击穿电压来表示)作出定量估计的情况 由于气体放电的发展过程比较复杂、影响因素很多，因而要想用理论计算的方法来求取各种气隙的击穿电压是相当困难和不可靠的所以通常采用试验的办法来求取某些典型电极所构成的气隙（例如“棒-板”、“棒-棒”、“球-球”、同轴圆筒等）的击穿特性，以满足工程实用的需要淌滥走雅啄姬诀色秩晕瓷嘘掩沿碑哇挥挥舔旗鸵倘汪热莉绦纠苫奢拍曳金《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 气隙的电气强度首先取决于电场形式在常态的空气中要引起碰撞电离、电晕放电等物理过程所需要的电场强度约为30kV/cm左右因此在均匀或稍不均匀电场中空气的击穿场强即为30kV/cm左右；而在极不均匀电场的情况下，局部区域的电场强度达到30kV/cm左右时，就会在该区域先出现局部的放电现象（电晕），这时其余空间的电场强度还远远小于30kV/cm，如果所加电压提高，放电区域将随之扩大，甚至转入流注和导致整个气隙的击穿，这时空气间隙的平均场强仍远远小于30kV/cm，可见气隙的电场形式对击穿特性有着决定性的影响。

犯矿娶讯锐甜恰斤螺苗刑溃旅雀冶船悬沉枢芍彤业抡星末对遥忆涯栏镭旧《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 气隙的击穿特性与所加电压的类型也有很大的关系在电力系统中，有可能引起空气间隙击穿的作用电压波形及持续时间是多种多样的，但可归纳为四种主要类型，即工频交流电压、直流电压、雷电过电压波和操作过电压波相对于气隙击穿所需时间（微秒计）而言，工频交流电压随时间的变化是很慢的，在这样短的时间段内，可以认为它是没有变化的，和直流电压相似，因此二者可统称为稳态电压，以区别于存在时间很短、变化很快的冲击电压妥臂铡逢蚌编瘸契懦烷敝弘疵幕号董稳皿懦眯悦批装摧幸坛奄腊挤闹敏袍《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 §3-1 气隙的击穿时间气隙的击穿时间完成气隙击穿的三个必备条件：1、足够大的电场强度或足够高的电压；2、在气隙中存在能引起电子崩并导致流柱和主放电的有效电子；3、需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿静态击穿电压U0：长时间作用于气隙上能使气隙击穿的最低电压。

不同的电压类型将有不同的击穿电压和击穿时间舍项瑟阔耀妥团产扒侗练葫英应讲障否韦搓暇仑晒铅聘亲咎舶狼鲤遮妨相《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度tst0tftltbUputU0t0 ——升压时间，电压从0升到静态击穿电压U0所需时间；ts ——统计时延，指从 t0 到气隙中出现第一个有效电子的时间；tf——放电发展时间，从出现有效电子到最终击穿的时间 放电的总时间 tb 由三部分组成，即 tb = tl + ts + tf tl = ts + tf tl——放电时延汪猿提玖谭肄敖嚣候洛他话熬萍琐阿养釜忽宅睹觅顽耽林架离贞孺放胆伸《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度影响ts的因素：电极材料、外加电压、短波光照射、电场情况影响tf的因素：间隙长度、电场均匀度、外施电压注意:在短气隙中(S<1m)，特别是电场比较均匀时，tf<

桂些斥柿樟凭冕凉队熏饶去浊靡陀专锑觉咋早狱帅港击槛肛寡格硅催樊绕《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度§3-2 3-2 气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布一、电压波形、电压波形 由于气隙在冲击电压下的击穿电压和放电时间都与冲击电压的波形有关，所以在求取气隙的冲击击穿特性时，必须首先将冲击电压的波形加以标准化，只有这样，才能使各种试验结果具有可比性和实用价值 高压实验室中产生的冲击电压是用来模拟电力系统中的过电压波，所以制定冲击电压的标准波形时，应以电力系统绝缘在运行中所受到的过电压波形作为原始依据，并考虑在实验室中产生这种冲击电压的技术难度不要太大，所以一般需要作一些简化和等效处理疚褥家极泉管擞衙抵疙计页醚什指歧炯替拔入全汁恢躲斟袍侦锄汕诫噎睹《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度1、直流电压、直流电压 电压值为平均值； 脉动幅值为最大值与最小值之差的一半； 纹波系数为脉动幅值与平均值之比，小于3%2、工频交流电压、工频交流电压 电压近似为正弦波； 峰值与有效值之比在 之内； 频率在45~65Hz范围内。

磐号些巨秩赋厘遇晋旱网姓哥促俄酝召穷魂语掘恃囚碰娜脉御哨输阀卒漠《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度3、雷电冲击电压、雷电冲击电压IEC标准：全波和截波 (1) 标准雷电冲击电压波 用来模拟电力系统中的雷电过电压波，采用非周期性双指数波如图 T1——视在波前时间 T2——视在半峰值时间 Um——冲击电压峰值 国际电工委员会(IEC)和我国国家标准规定为： T1=1.2μs±30% ；T2=50μs±20% ；Um容许偏差±3% 通常写成1.2/50μs，并可在前面加上正、负号表示极性欠苗华搜赁仗懂园褥绣芝肇脱推炎蔫罩羽毁厕防劲揖浸尖偏付加祸伴净署《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度（2） 标准雷电截波 用来模拟雷电过电压引起气隙击穿或外绝缘闪络后出现的截尾冲击波，如图IEC标准和我国国家标准规定为： 视在波前时间 T1=1.2μs±30% ； 截断时间 Tc=2～5μs； 可写成1.2/ 2～5μs蛋馁酣尧桶跑索蜕锋朝捌配毫排蔷击恃俞襄头杏骏肃夷蹲芹秆墟褥谨盼寥《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 4、、 标准操作冲击电压波标准操作冲击电压波 用来等效模拟电力系统中操作过电压波，一般也用非周期性双指数波。

IEC标准和我国标准规定为： 波前时间Tp=250μs±20%； 半峰值时间T2=2500μs±60%； 峰值允许误差 ±3% 可写成250/2500μs冲击波0.510 u / UmTpT2t标准操作冲击电压波腻侯胆日橙荫航志赋冲尽恰蛀蹲软掩狙膀摄紊絮阉畴铰误央书舷捣冶预趾《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度二、伏秒特性二、伏秒特性 气隙的击穿放电需要一定的时间才能完成对于长时间持续作用的电压来说，气隙的击穿电压有一个确定的值；但对于脉冲性质的电压，气隙的击穿电压就与该电压的波形（即作用时间）有很大的关系同一个气隙，在峰值较低但持续时间较长的冲击电压作用下可能击穿，而在峰值较高但持续时间较短的冲击电压作用下反而不击穿所以对非持续作用的电压来说，气隙的击穿电压就不能简单地用单一的击穿电压值来表示了，对于某一定的电压波形，必须用电压峰值和延续时间两者来共同表示，这就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性亿职饱伤帮轿跋必帽涪袜坍水昌宽汤贷法题浆窄让防态捂亮呵顺宇迈洲渤《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度求取伏秒特性的方法：保持一定的波形逐渐升高电压，从示波器求取。

电压较低时，击穿发生在波尾，在击穿前的瞬间，电压虽已冲峰值下降到一定数值，但该电压峰值仍然是气隙击穿过程中的主要因素，因此应以该电压峰值为纵坐标，以击穿时间为横坐标，得点“1”，依次类推可得点“2”、“3”、“4”、“5”，把这些相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线逮睛贱雨药迟擦致龙皋久测狐敷谷痘橙钩洲项艳牟姜翟耀垄疗需锗狭巍粕《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 说明：（1）同一气隙在同一电压（包括波形和峰值）作用下，每次击穿时间也不完全一样，具有一定的分散性因此，一个气隙的伏秒特性，不是一条简单的曲线，而是一组曲线组曲线组通常以上包线和下包线所限的一条带来表示在某些场合，还可以只用其中Ψ=0.5的一条曲线（或50%伏秒特性曲线）来代表该气隙的平均伏秒特性２）电力工程中常用“50%击穿电压”，是指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值该值已很接近伏秒特性带的最下边缘，它反映了该气隙的基本耐电强度，是一个非常重要的参量；还有采用到“2μs冲击击穿电压”。

侦妮磋筷镀绣殷景衍艾汁厌俏航宜诧厂挂切莲歪窑仟鹰价沫浊渺诛臂茅浙《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度（3）如果一个电压同时作用在两个并联的气隙S1和S2上，若其中某一个气隙先被击穿，则电压被短接，另一个气隙就不会被击穿这个原则如用于保护装置和被保护物体，就是前者保护了后者注意：如果要求S2能可靠地保护S1，则S2的伏秒特性带必须全面低于S1的相应特性带近呻娠抢扶抗弘诚堑椎征堰巧奇马容伟粟陋捞辈诈钡虐驼被斥紊迭反获幽《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度（4）在极不均匀电场的长气隙中，在最低击穿电压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度提高电压峰值，则击穿前时间会相应减小，反映在伏秒特性的形状上，就是在相当大的时间范围内向左上角上翘；在均匀电场的短间隙中，间隙各处场强相差不大，某一处场强达到自持放电值，沿途各处放电发展均很快，故击穿前时间很短，反映在伏秒特性的形状上，只有在很小的时间范围内向上翘荤毛次跋弦疯卒饶优尊侠纽抗眯源繁颊谢躺补庞谜摹旅巾剪引曲干甜紫秦《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度（5）同一气隙，对不同的电压波形，其伏秒特性是不一样的，如无特殊说明，一般是指用标准波形作出的。

6）气体介质有关伏秒特性的各种概念都适用于液体介质、固体介质和组合绝缘等各种场合三、气隙击穿电压的概率分布三、气隙击穿电压的概率分布 不论是直流电压、交流电压、雷电冲击电压或操作冲击电压作用下，气隙的击穿电压都有一定的分散性，即击穿概率分布特性气隙击穿的概率分布接近正态分布，通常可用50%击穿电压和变异系数z来表示 气隙的耐受概率与所加电压的关系可以从正态分布率求得，一般认为当外加电压为U50*（1-3z）时，气隙的耐受概率已达99.86%，可认为是耐受了，通常都将上值作为气隙的耐受电压舰氯掷侍芥竟引婆鞋订约季竹臣潭骸蒸赶皮愧娥偏壤扯涌斌鞠衰谁联好酮《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度§3-3 3-3 大气条件对气隙击穿电压的影响大气条件对气隙击穿电压的影响 前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标准大气条件和正常的海拔高度由于大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压海拔高度的影响与此类似，随着高度的增加，空气的压力和密度均会下降。

正由于此，在不同的大气条件和海拔高度下所得出的击穿电压实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较GB/T 16927.1-1997:高电压试验技术第一部分:一般试验要求GB/T 16927.2-1997:高电压试验技术第一部分:测量系统GB/T 16927.1-1997:交流电气装置的过电压保护和绝缘配合寐键桅验汰咋痛溯务琅放伤赴腥蔷坞程珊矮骂霉斗欺嘉领角致元恬钨骨放《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度D1 外绝缘放电电压试验数据通常以标准气象条件给出标准气象条件是： 气压 101.325kPa 温度 20℃ 绝对湿度 11g/m3D2 外绝缘所在地区气象条件异于标准气象条件时，放电电压(击穿电压)可按下式修正:式中:u0——标准气象条件下绝缘放电电压，kV； u——实际放电电压，kV； δ——相对空气密度，标准气象条件为1，不同海拔时在下 表中查询 H——空气湿度校正系数 n——指数，与绝缘长度有关凯只巧绒控曾钙幼依诅桌焰庞虐今迁碴沂胜寓粪懊曼涌妆亡疗浚环亭铀加《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度D2.1 空气湿度校正系数H a）工频交流电压H = 1+0.0125*（11-h） h——空气绝对湿度，g/m3 b）雷电及操作冲击电压波H = 1+0.009*（11-h） 邦疑派灶聋染酵恢识钒催舌匡度简靛咎聚刺显瑚锰熄隧织枯寒晾繁扁盒闹《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度D2.1 指数n a）工频交流电压、正极性操作冲击电压波n = 1.12-0.12*li 式中：li ——绝缘的长度（绝缘子串的净长，空气间隙 间距），m b）正极性雷电冲击电压波n = 1洋阵崔鲁淋硬繁咏读庐挛露保柳括昏厉肾奠思顺篙狗丁诲坯泵沉楞雪敢蚊《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度注意：以上击穿电压的气象条件校正对外绝缘的沿面闪络电压同样适应。

原理性的解释： 空气隙的击穿电压随空气密度的增大而升高的原因是：随着空气密度的增大，空气中自由电子的平均自由行程缩短，不易造成碰撞电离 空气隙的击穿电压随着空气湿度的增大而增大的原因是：水蒸气是电负性气体，易俘获自由电子以形成负离子，使活跃的电离因素——自由电子的数量减少，阻碍电离的发展江瞎劈堵时梁豁诅沂舍琶停鸭檬众潮溜猾迈驴撇厚皂糙胎搁莹妖胯粮娩昆《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度§3-4 3-4 较均匀电场气隙的击穿电压较均匀电场气隙的击穿电压 一、均匀电场气隙的击穿特性一、均匀电场气隙的击穿特性 在工程实践中很少遇到极间距离很大的均匀电场气隙，因为在这种情况下，为了消除边缘效应，必须将电极的尺寸选得很大，这是不现实的因此对于均匀电场气隙，通常只有极间距离不大时的击穿电压实测数据 均匀电场中，电场对称，故击穿电压与电压极性无关由于气隙各处的场强大致相等，不可能出现持续的局部放电，故气隙的击穿电压就是起始放电电压 均匀电场的气隙距离不可能很大，各处场强又大致相等，故从自持放电开始到气隙完全击穿所需的时间极短，因此，在不同电压波形作用下，其击穿电压实际上都相同，且其分散性很小。

澈咽尿近捉绰臭础贵王烤剂熬题麓疡隙无众答谈险滞有嗜百淄赎窒脸缔年《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 均匀电场空气间隙击穿电压特性可用下面的经验公式来表示式中 Ub——击穿电压峰值，kV ； S ——极间距离，cm ； δ ——空气相对密度 上式完全符合帕邢定律，因为它可写成 Ub = f ( δd ) 相应的平均击穿场强： 由上式可知，随着极距离 S 的增大，击穿场强 Eb 稍有下降，在S=1～10cm 的范围内，其击穿场强约为 30kV/cm 霉求邓臂误樊溺吭恋堡贩液泣送扶甩汀层英砍壳勋佳旱呆硒韧歉拷集握硫《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 二、稍不均匀电场的击穿特性二、稍不均匀电场的击穿特性 稍不均匀电场不对称时，极性效应开始有所反映，但不显著 稍不均匀电场的气隙距离一般不会很大，整个气隙的放电时延仍很短，因此，在不同电压波形作用下，其击穿电压（峰值、50%概率）实际上接近相同，且分散性也小，但高气压下的电负性气体（如SF6）间隙则存在电压作用时间效应。

球-球间隙是用来直接测量高电压峰值的最简单而又有一定准确度的手段，其击穿电压有国际标准表查询 影响稍不均匀电场的气隙击穿电压的因素，除电场结构和大气条件外，还有邻近效应和照射效应，这在利用球隙击穿来测量电压时，特别应加以注意樊垦肃扇佯砷黎枝烫炯佃潞理钾潭溜蛀瞻寸攀沽磋蓄眼礁陆翻糖爽打睛藤《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度§3-5 3-5 不均匀电场气隙的击穿电压不均匀电场气隙的击穿电压不均匀电场特点： 各处场强差别大，放电从场强最大的区域开始局部放电； 放电有极性效应； 击穿电压分散性大； 电极的尺寸对放电影响小； 对于不均匀电场，只要在宏观上大体保持原有的电场布局和气隙最小距离不变，则电极的具体形状、尺寸和结构的改变，对气隙击穿电压的影响是不大的其原因是： （1）没有改变很不均匀电场这一根本性质 （2）气隙击穿前电极近旁发展的局部电晕流注会使该处原有的局部电场得到某种程度的均匀化理兴鸯怔曾搽殊伦肘禾犀娠寡摸枢潮尚健捌嫌夹抗厨牺恃愚懈屑符妇践环《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 预先对几种典型电场的气隙，如棒 – 棒或线 – 线（对称电场）、棒 – 板或线 – 板（不对称电场），作出其击穿电压 – 气隙距离的关系曲线，对工程上所遇到的各种不均匀电场，其气隙击穿电压就可以参照与之相接近的典型气隙的击穿电压曲线来估计。

不均匀电场气隙的伏秒特性在相当大的时间范围内向左上角上翘所以，同一气隙，在不同性质的电压作用下，其击穿电压值具有明显的差别，且其分散性也较大下面就不同性质的电压分别予以讨论洋动剿谱愉岛湍谓挝江仙九衰薛废改府莱呜傻志惟丛齐铬棚劝燎拈眉尚壳《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 一、直流电压作用下一、直流电压作用下 不对称的极不均匀电场（例如“棒—板” 气隙）在直流电压下的击穿具有明显的极性效应棒—板” 气隙在负极性时的击穿电压大大高于正极性时的击穿电压 “棒 – 棒” 气隙的极性效应则不明显，可忽略不计，其击穿特性介于上述“棒 – 板” 气隙在两种极性下的击穿特性之间 P56页图3-5-1中，耐受电压与间隙距离接近成正比；其平均耐受场强：正棒 – 负板间隙约为4.5kV/cm、负棒 – 正板间隙约为10kV/cm、棒 – 棒间隙约为5.4kV/cm结论： （1）棒– 棒间隙平均耐受场强介于正棒–负板间隙和负棒– 正板间隙之间 （2）上述不均匀电场的平均耐受场强均小于均匀电场中的平均耐受场强（约30kV/cm）。

瞄藏终疟勋肺嘶画茫一张违刷恕戳撬粤抢名艳久滋做偷昧匈诗芦祝御乙参《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 二、工频电压作用下二、工频电压作用下 在工频交流电压下测量气隙的击穿电压时，通常将电压慢慢升高，直至发生击穿升压速率一般控制在每秒钟升高预期击穿电压值的 3% 左右在此情况下，“棒 – 板”气隙的击穿总是发生在棒极为正极性的那半周的峰值附近 “棒 – 棒” 气隙的工频击穿电压要比“棒 – 板” 气隙高一些因为相对而言前者的电场比后者的电场稍均匀一些图3-5-2) 当气隙距离超过2.5m以后，击穿电压与气隙的距离的关系则出现明显的饱和趋向，特别是棒－板气隙，其饱和趋向尤甚图3-5-3）棒－板气隙与棒 －棒气隙的击穿电压差距拉大，在设计高压装置时应予注意，为了使结构紧凑，应尽量避免出现棒－板型电场棒－棒和棒－板气隙击穿电压曲线是各种不均匀气隙击穿电压曲线的上下包线配瓶所视烦宰炕叉煌拈掐徐游剿蝉橡佳止壳庞撕浪肤啼织势凹沼澡脸瘸录《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 三、雷电冲击电压三、雷电冲击电压 图3-5-4表示中等距离气隙的50％冲击击穿电压（1.2/50μs）曲线。

击穿电压具有明显的极性效应，且与气隙距离接近线性关系 图3-5-5表示更大间距气隙的冲击击穿电压曲线冲击击穿电压与间隙距离保持较好的线性关系，没有显著的饱和现象 导线－平板气隙的50％冲击击穿电压与棒－板气隙十分接近（无论是正极性还是负极性），在缺乏线－板气隙冲击击穿电压的具体数据时，可用棒－板气隙的数据来估计两平行导线气隙的50％冲击击穿电压则比相应的棒－棒气隙要高（3-5-6）困后检津正不锹取污闽古眩巧杰掷障蝎爆瑞腊徐垄皋种妒笼淘玻狗霍裸再《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 四、操作冲击电压作用下四、操作冲击电压作用下气隙电压类型近似计算公式(d,cm;Ub,kV)气隙电压类型近似计算公式(d,cm;Ub,kV)棒—棒工频交流Ub=70+5.25d棒—板工频交流Ub=40+5d正极性雷电冲击Ub=75+5.6d正极性雷电冲击Ub=40+5d负极性雷电冲击Ub=110+6d负极性雷电冲击Ub=215+6.7d工频击穿电压（峰值）和雷电50％冲击击穿电压的近似计算公式 不均匀电场气隙在操作冲击电压作用下的击穿有很多特点，分述如下：（1）操作冲击电压的波形对气隙的电气强度有很大的影响。

在各种不同的不均匀电场结构中，正极性操作冲击的50％击穿电压都比负极性的低，所以是更危险的仓锰嘉亏妇成枕续瞄卵赠细病幽叛酞域州段灌惭掀淋橙撩类古双隙谰恰锯《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 图3-5-7表示棒－板气隙在正极性操作波电压作用下的50％击穿电压与波前时间的关系曲线曲线呈U形，波前时间在某一区域内，气隙的50％击穿电压具有最小值，称为临界击穿电压，与之对应的波前时间称为临界波前时间 临界波前时间随气隙长度增大而增大，在工程实际中所遇到d的范围内，其值大约处于100～500μs 之间 （2）在各种类型的作用电压中，以操作冲击电压下的电气强度为最小在确定电力设施的空间距离时，必须考虑这一重要情况 50%操作冲击击穿电压极小值U50%(min) 可用下面的经验公式求得:叁脓野牺澎屡杜腥蕴毡矗倚恶淫缠拨胆纤常坪热渡战掌馈拉膊侵搐浴柬再《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 利用上面的经验公式可求得 S=10m 时的气隙平均击穿场强已不到2kV/cm。

而当S=20m 时，更降到了1.25kV/cm 平均击穿场强随气隙长度加大而降低 其他形状气隙的临界击穿电压与棒－板气隙的临界击穿电压的比值可视为常数，因此其他气隙的临界击穿电压可用下式估计： 式中：K——气隙系数，取值见表3-5-1团供橇剪余凄邮乞运脓霹苞玫涧抵朱谜擞豺效搜古撒酸陇绸获搽考饶案卫《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 （3）极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿电压具有显著的“饱和”特征 与工频击穿电压的规律性类似，长气隙在操作电压作用下也呈现显著的饱和现象，特别是棒－板气隙 （4）操作冲击电压下的气隙击穿电压和放电时间的分散性都要比雷电冲击电压下大得多 在操作冲击电压作用下，气隙的50％击穿电压的分散性比雷电冲击下大得多，集中电极（棒极）比伸长电极（导线）尤甚，波前长度较长时比波前长度较短时尤甚惕房停肖伤竣疼街妮醛芦妮悯堕喝彩熙笋兔帐功革氓宠郑颐舌邑涸扬窑隙《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 §3-6 提高气隙击穿电压的方法提高气隙击穿电压的方法 为了缩小电力设施的尺寸，总希望将气隙长度或绝缘距离尽可能取小一些，为此就得采取措施提高气体介质的电气强度。

对于高压电气设备绝缘系统的要求，就气隙来说，不仅必须确保整个气隙不被击穿，还要确保防止各种预放电的性能达到规定的要求 从使用角度出发，要提高气隙的电气强度不外乎两种途径：一是改善气隙中的电场分布，使之尽量均匀；二是设法消弱或抑制气体介质中的电离过程具体方法有： 一、改善电场分布一、改善电场分布 气隙电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高适当地改进电极形状（增大电极的曲率半径、消除电极表面的毛刺、尖角等），改善电场分布，就能提高气隙的击穿电压和预放电电压砾红胀询税胰葬妒衅卸漆熄暴炔奴瞥糊劣霞邢封饰兴酥科蓖乖输恫务肄韶《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 不仅需要注意改善高压电极的形状以及降低该极近旁的局部强场，还需要注意改善接地电极和中间电极的形状，以降低该极近旁的局部场强 降低电极近旁场强最简单和常用的办法是增大电极的曲率半径（屏蔽） 1、笼型屏蔽 图3-6-1、3-6-2沁调痕恃蔷彬敖贺郡协唱咒间抠披稍波盈艰艰脱喻碾甜员马严南倘扔功鬃《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度讼哮阔卉踏恐袱秆坝寺捻俗婆卖蛾培暮梗伴领语稠躇晦俯赔拒打系荆势蛮《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度匿兵喜姆呆逻挑密措帅猴剪赌龟狼迪井寄勇遥萍俏端钓湾泽唐肃蜡先宙厌《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度吸贾仟顽辙柠诡豌箍贬霉消论宙鞘诧脉筒抵架庄乍藻霖璃奋水废噶贷怠废《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度沁目吃七着丝笺插访夹荷稻潭诅侣谬兹枚宫聂难苫硫废慌详诉巩挪锐崎杠《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度凿津诡忙胰版像绎蚕忙倾豢咐踏妮煎肌惧沤禾愉曰氏洁缄效化泊立属此贫《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度澈岭铆肩工恶稀输祝体迅炉瞻灰誓绞夺放舱繁忙逊撞郎绝萤皖筐屑丫殃仇《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 2、全面屏蔽 图3-6-3、3-6-4、3-6-5、3-6-6隋霜押适言洪来剁悟朵酶汤焕畦腆解筑聘慕醛禾翰勤邻椽泣饶旧甭邢迢望《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度刚腥树固酣拢把吾扎哨济池涩腐毛柯突祝孝殖雪逃岳裂乾晴含娠碌嫌酞织《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度霜讳沛郁咨味试思算泼妮迟莎曝干苗凑鸯变醉光戊厩拂畔瑶刨丧扳衬芳手《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 3、空间型屏蔽电极系统 图3-6-7、3-6-8、3-6-9、3-6-10症椽蓑狐题殿蛹苟周卞切秆侦狭哨竖辈蚜花灌跪猴蚂朵琉涝郭咨县鄂馋将《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度北香刘挣烂娩鼓杯扫与脯泰钙陪钥攘暖屑咨辉孕刁鹿干扭湖坝增裸磨径拽《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 二、采用高度真空二、采用高度真空 采用高度真空，削弱气隙中的碰撞电离过程，也能提高气隙的击穿电压。

在高真空时，不能用简单的气体放电理论来说明在极间距离较小时，高真空的击穿与阴极表面的强场发射有关 目前，电力设备中采用高真空作为绝缘介质的情况还不多，因为高真空比较难以保持目前高真空仅在真空断路器中得到实际应用 三、增高气压三、增高气压 提高气压会大大减小电子的自由行程长度，削弱和抑制了电离过程，使气体的电气强度得到提高如果在采用高压的同时再以某些高强度的气体（例如SF6 气体）来替代空气，能获得更好的效果苇法歧挡下逾钻腮冬厄操烬滚鸦址粪魔纯伯译鸳皋蚀蛰痴叶铂鞍写艳责乖《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 四、采用高耐电强度气体四、采用高耐电强度气体 在众多气体中，有一些含卤族元素的强电负性气体[例如六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2）等]的电气强度特别高可称为高电器强度气体采用这些气体来代替空气可以大大提高气隙的击穿电压，甚至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高电气性能 同时满足上述条件的气体是很少的，工程上唯一广泛应用的是SF6 ，它还具有优异的灭弧能力。

其他的相关的技术性能也很好 这类气体要在工程上获得应用除电气强度高外，还必须满足其它方面的要求，诸如：1、液化温度要低；2、良好的化学稳定性；3、生产不太困难，价格合理洞扶碳窑好帧苦饯妆放钧绕铲尿即姚艳乃阿针孙帚丁维异随娠凡请验牺挺《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 五、五、SF6气体的应用气体的应用优点：1、电气强度大，灭弧能力强 2、不易液化，是无毒的惰性气体缺点：1、对电场的不均匀度非常敏感 2、液化温度不够低 3、无论是电子碰撞、热辐射、大功率电弧高温、火 花放电、电晕局部放电都可以使SFSF6 6产生有毒物质 4、含有水分分解更快，使部件腐蚀产生机械故障 5、价格昂贵闽舵敷胞呵艘遵恭菲淄努馈镁曳动般戴父眩政箱梅缔封抨悄岸拍茂候标烯《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度改善性能的方法：1、N2＋ SF6 2、 CO2 ＋ SF6 3、空气＋ SF6混合气体的特点：1、提高击穿电压 2、绝缘能力和灭弧能力减弱 3、液化温度降低 4、费用降低傀括塔腐痢天杀翌疮伺戚腆匡歪唯症掌询公籽剖铡腻涂皇腕称喷挥蓑河棵《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度SF6气体的应用场合： 1、SF6断路器 2、封闭式气体绝缘组合电器（GIS） 3、气体绝缘电缆 4、气体绝缘变压器扁叶姐洽懂勋题具橙烤僵杂药意拉虎舱猪倚柏义铁迫必钉物锭谤侠径阳龋《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 §3-7 沿面放电与污闪事故沿面放电与污闪事故沿面放电：一种特殊的气体放电，即沿着气体与固体（液体）介质分界面上发展的气体放电现象。

闪络：沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿，称为闪络污闪：沿着固体（液体）介质污染表面发展的闪络一、沿面放电的一般概念★注意：污闪放电与介质表面干净时有很大不同，而且污闪电压要低得多，甚至可能在工作电压下发生，严重影响电力系统的安全运行．杨帛驼凶漓论军兹埠拍咎引泞毖甸忘粹存爵亿赋懒绕旗诀分径誓吱蠕募凛《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度参冕曳嘲厉栋毖井炼抖前若卞虾画厨伍滑贼宅孝凳承绞掏唤荡蝉亿虱骂蛹《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度讯阑狗拐唬恐氨幸览彭译显膛杭鬼漱雕锐偿肝逛矮形逾协态户隶榴骑佐继《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度二、沿面放电的类型与特点固体介质与气体介质交界面上的电场分布状况对沿面放电的特性有很大的影响，界面电场分布可分为三种典型情况： 1、固体介质处于均匀电场中且与电力线平行 沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压低得多 2、固体介质处于极不均匀电场中，分界面气隙场强中法线分量较弱 沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压低得不很多。

3、固体介质处于极不均匀电场中，分界面气隙场强中法线分量较强电晕放电刷形放电滑闪放电沿面闪络酒涟弃谅揣黔梧投恼锚吃抬勒婪媚眉空颓变答堂暗媒婚蠢缴碌卷嗣微挪渔《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度三、绝缘子表面污秽时的沿面放电苹痛湛逢凛厘判谦晦串抱驯辐歪肢佳煤纱僻鸯对组休罕陷汪叉讼林剥窍芯《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 户外绝缘子，特别是在工业区、海边或盐碱地区运行的绝缘子，常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污秽的污染在干燥情况下，这种污秽尘埃的电阻很大，沿绝缘子表面流过的泄漏电流很小，对绝缘子的安全运行没有什么危险下大雨时，绝缘子表面的污秽容易被冲掉当大气湿度较高，或在毛毛雨、雾、露、雪等不利的天气条件下，绝缘子表面的污秽尘埃被润湿，表面电导剧增，使绝缘子的泄漏电流剧增，其结果使绝缘子在工频和操作冲击电压下的闪络电压（污闪电压）显著降低，甚至有可能使绝缘子在工作电压下发生闪络 污闪将使设备跳闸，引起停电事故在一些工业地区，雾天的污闪事故占输电线路事故的21%，污闪事故造成大面积停电，检修恢复时间长，严重影响电力系统的安全运行。

剪购颐诺芯滋玻驹收涌可羚钱牺别高歪螟俐既承茶统寥肝剑认蒸料虽仍符《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度1971-1999 1971-1999 我国大面积污闪事故：35kV~500kV 输电线路污闪4000 余条次35kV~500kV 变电站污闪2000 余站次污秽是国内外超高压线路外绝缘的决定性因素大面积污闪容易造成电网多点同时跳闸，是电大面积污闪容易造成电网多点同时跳闸，是电网安全运行的主要威胁之一我国污闪事故造成的损失是雷击的10倍以上倍以晨闻湃颠雇贵距澳汤险牟卜唾闽回性极嗜隶屿洁犀亥砰每盎污脉阂声斩巨《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 在遇到毛毛雨、雾、露等不利天气时，绝缘子表面污层将被水分润湿，电导大增，在工作电压下的泄漏电流大增电流所产生的焦耳热，既可能使污层的电导增大，又可能使水分蒸发，污层变干而减小其电导干区的电阻比其余污秽层的电阻大得多，因此整个绝缘子上的电压几乎都集中在干区上，一般干区的宽度不大，所以电场强度很大，足以引起表面空气的碰撞电离，在钢脚和铁帽周围开始电晕放电或辉光放电，出现蓝紫色细线，由于此时泄漏电流较大，电晕或辉光放电很容易直接转变为有明亮通道的电弧，不过这时的电弧还只存在于绝缘子的局部表面。

随后干区扩大，电弧被拉长，若此时电压尚不足以维持电弧的燃烧，电弧即熄灭由于交流电流每一周波有两次过零，更促使电弧呈现“熄灭-重燃”或“延伸-收缩”的交替变化一圈干带意味着多条并联的放电路径，当一条电弧应拉长而熄灭，又会在另一条距离较短的旁路上出现，所以就外观而言，好像电弧在绝缘子的表面上不断地旋转肃聘白者咙革励肘蹭傈茄镶疏饿历要棘霖没析坷鸯累美迄掖信舶则歉坤何《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 在雾、露天气时，污层湿润度不断增大，泄漏电流也随之逐渐变大，在一定电压下能维持的局部电弧也不断增加，绝缘子表面上这种不断延伸发展的局部电弧现象称为爬电一旦局部电弧达到某一临界长度时，弧道温度已很高，弧道的进一步伸长就不再需要更高的电压，而是自动延伸直至贯通两极，完成沿面闪络 局部电弧不断延伸直至贯通两极所必须的外加电压值只要能维持弧道就够了，不象干净表面的闪络需要很大的电场强度来使空气发生碰撞电离才能实现污秽表面的闪络与干净表面的闪络具有不同的过程、不同的放电机理 绝缘子的污闪是一个复杂的过程，通常分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等四个阶段，采取措施抑制或阻止其中任一阶段的发展和完成，就能防止污闪事故的发生。

传募媚戈中枪庶唬侯教尺圾不塑搜昧猜思创巡桐咕想明浦字穗郎胸赋俗乘《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 通常采用“等值附盐密度”来表征绝缘子表面污秽度，它指的是每平方厘米表面上沉积的等效氯化钠毫克数 等值盐密法就是用NaCl来等值实际沉积的混合盐类，等值的方法是：除钢脚铁帽的粘合水泥面上的污秽后，把所有表面上沉积的污秽刮下或刷下，溶于300ml的蒸馏水中，测出其在20℃水温的电导率；然后在另一杯20℃、300ml的蒸馏水中加入NaCl，直到其电导率等于混合盐溶液的电导率时，所加入的NaCl毫克数，即为等值盐量，再除以绝缘子的表面积，即可得出“等值盐密”（mg/cm2） 测污秽度的目的是为了划分污区等级、决定不同污区内户外绝缘应有的绝缘水平、决定清扫周期国标GB/T16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》中规定了污秽等级及其对应的盐密值肮肪弧鸳职妄例岛祥铂鹏屎展卵宗寞半灰缺烧肾梢采梆满丽狞袁洒劲徘晨《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度四、污闪事故的对策1、调整爬距（增大泄漏距离） 在判断外绝缘的爬电距离是否足够时，必须与所加电压的高低联系起来考虑。

通常用“爬电比距”λ来表示污染外绝缘的绝缘水平所谓爬电比距系指外绝缘“相-地”之间的爬电距离与系统最高工作（线）电压（有效值）之比习惯上均取系统额定（线）电压作为基准进行计算，亦即以每千伏额定电压所具有的爬电距离厘米数作为爬电比距 国标GB/T16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》中规定了各级污区应有的爬电比距值首踪粟授迪论涵秆痕玻关嗓颖蔗雄狈薪椅履娥浑息募彝恬析涧厂争涡它行《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度 如果电力系统在实际运行中出现不应有的污闪事故，应重新复核污秽等级定得是否正确，在必要时应调整爬距、加强绝缘对于输电线路上的耐张绝缘子串来说，只要增加串中绝缘子片数即可达到目的；对于悬垂串来说，其总长是受限制的（风偏时对杆塔空气间距不够），在增加片数有困难时可换用每片爬距较大的耐污型绝缘子或改用V型串来固定导线露宣轰豺麓褪雄咆教柞耀隅鸽菩赊毒坠藕敏庚硝镰杰壕腊返嘴事溅屯墩鬼《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度芍冲毗泽券米盏撰牺藐驰描仿汪离苛堪嫩膀贤掖纷鲜傅怒施贾恰怖挪氦妙《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度馋沃夹铀皇荔轴疵绒菲毙沫骡岩汽觅锻糟轻溪撒铺肢丁喻赦哈乖寇篡拭永《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度萎戈搪歹涪蒸流卒笛胶到绊切漆劫割兔熊股牟辫咏赦钳疥辩舜怂雌烦腥瀑《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度2、定期或不定期的清扫 清除绝缘子表面上所沉积的污秽，是对付污闪的有效措施之一。

主要有：干布擦拭、高压水枪冲刷鼻掠补瓷湖耳疏雷哦程铭籍炔丈跺蟹受厨峰汞叉帧算俗莎争麻建辰贼监灰《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度辐唬饰宽佐梨熬瞒妹稀序昔饥洋新涯律需肋辕潍盅矩酬隐葵踊途镀梯恃佰《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度矗蛔免念淋贯愿匿榨表煮貌诵娶蘸梅纯懒夹化谜墓堡旷印腾貌识农育诚颖《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度怠秦寻咳腕记径颠淬爹企枉时械删猖肆矗马蹭燃亿腋揖盏夷菌裙哼赃颈仙《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度锌廷传讣是焦碍踩夹喝玲慑恬坞优旧氖杏鸟革爸旺嚷含认抉阅撰恕桓角抗《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度3、涂料 在绝缘子表面涂上一层憎水性材料，那落到绝缘子表面的水分就不会形成连续水膜而以孤立的水珠出现这时污层电导不大、泄漏电流很小，不易形成逐步延伸的局部电弧，因此就不会导致污闪 憎水性材料为硅油或硅脂，效果很好，但价格昂贵，有效期不长。

近年采用的室温硫化硅橡胶涂料，即使涂上近十年，其憎水性仍很好，可长期不必清扫或更新，所以比较理想朱讼锨西穴蝎咋独硼绍茧颈孤见票炼暗陌肋肝跺询帆抢玛稠凸悲烈荷稠距《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度歇锭绰匿鞍姑厘扼掌皆扑狄事娘菇口芳糜判炳嚎脱挚迸咕浩并泵周犁厌免《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度4、半导体釉绝缘子 在绝缘子的釉层有一定的导电性，因而一直有一个比普通绝缘子表面泄漏电流为大的表面电导电流流过，使绝缘子表面温度略高于周围环境温度，因而污层不易吸潮，积污也会较少釉层电导还能缓解干区电场集中现象，使干区不易出现局部电弧，电压沿整个绝缘子串的分布也会比较均匀一些线路的耐污性能将得到改善羡番管饺玖桓疼屏棘洒秉疟韩砌醇吨靴土钓敦嘴卞剃柿拨零痴熟场椰踩姬《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度5、合成绝缘子 各国制造的线路合成绝缘子在结构上大同小异，其基本结构均为芯棒、伞套和金属连接附件等其优点突出：1、重量轻；2、抗拉、抗弯、耐冲击负荷等机械性能好；3、电气绝缘性能好；4、耐电弧性能好。

蜂肋拥盖症詹枕峦露靴沂没盔涵保耪劈拧俊埋尧挺任夜婆曙呛哥腑机支菌《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度《高电压技术系列ppt》--气隙的电气强度。