雷电冲击下气体的击穿新.doc

雷电冲击下气体的击穿 1
一、造成雷电形成原因 1
二、雷电冲击过电压的成因 1
三、雷电冲击电压标准波形 1
四、放电时延 2
五、雷电冲击50%击穿电压 3
1、均匀电场和稍不均匀电场中的击穿电压 4
2、极不均匀电场中的击穿电压 4
六、伏秒特性 4
1、制订伏秒特性的必要性 4
2、伏秒特性的制订方法 5
3、伏秒特性的用途 6
雷电冲击下气体的击穿
电力系统中雷电造成的过电压是一种冲击电压,持续时间极短。在冲击电压下空气问间隙的击穿具有与持续电压下不同的新的特性。雷击造成极高的电压,因此是对高压电力设备绝缘的重大威胁,是电力系统造成事故的重要因素。
一、造成雷电形成原因
雷电是雷云中积聚了大量电荷而在大气中引起的放电现象。出现了雷雨天气后,由于雷云的作用,局部地面上的电场强度剧增,一旦平均场强达到足够数值,就能使雷云和大地的空气发生火花放电,形成所谓的雷电放电。雷云中存在异号电荷,所以雷云内部也可发生雷电放电。但能造成危害的则显然主要是由雷云向地面发生的放电。绝大多数的雷电放电是负极性的(雷云带负电荷),但也发现有正极性的雷电放电。
二、雷电冲击过电压的成因
雷电放电会在设备上造成高电压。在未发生雷电放电之前,雷云相对于地面可具有极高的静电位,然而被击中物体的电位和放电前的雷云电位是性质不同的两件事。实际上,地面上物体被雷电击中时所出现的高电压,是由于雷电放电的巨大冲击电流在物体及接地阻抗上产生了甚高的电压降落所引起的。当输电线路附近落雷时,由于雷电流引起附近电场及磁场发生强烈突变,线路上也可感应出很高的电压。因此,雷电巨大的冲击电流是其破坏力的根源,它能引起电位突然升高,同时还有热效应和力效应,损害设备,危害人身安全。
三、雷电冲击电压标准波形
雷电流具有冲击波形雷电流具合冲击波形,电流由零迅速上升到峰值,然后较缓慢地下降至零。雷电流的参数(峰值、波前时间、半峰值时间等)具有统计性。雷电流为冲击波形,故由雷电放电引起的高电压也具有冲击波形,所以需要研究
冲击电压下空气间隙的击穿特性。实验中利用冲击电压发生装置产生冲击电压以模拟雷电放电引起的过电压。为使所得结果可以互相比较,需规定标准波形。标淮波形是根据大量实测得到的雷电造成的电压波形制定的。我国规定的标准波形如下图所示,这是非周期性指数衰减波。雷电冲击电压波形由(视在)波的时间T及(视在)半峰值时间T加以确定。
四、放电时延
假设对气体间隙施加冲击电压,电压随着时间迅速由零上升至峰值后,又逐渐衰减(或保持不变)。可以发现,当时间经过t,电压升高到持续作用电压下的击穿电压U(称为静态击穿电压)时,间隙并不立刻击穿,而需经过t后,才能完成击穿。也就是说,为要造成击穿,不仅需要足够的电压,而且还必须有充分的电压作用时间,这是由于放电的发展需要一定的时间之故。于是间隙的冲击击穿电压就可能和电压随时间的变化规律有关,而不再是一个固定的数值。从而使间隙的冲击击穿特性的确定复杂化了。如下图所示:
在t以前,间隙实际上不可能发展击穿过程。但即使达到t时,击穿过程也可能还没有开始。原因是:①间隙中受到外界因素的作用而出现自由电子需要一定时间;②那些自由电子中后来有的结合成了负离子,有的扩散到间隙外面去了,根本没有引起电离过程;③有的即使己经引起了电离过程,但由