不均匀电场的击穿和雷电冲击电压下的空气击穿.ppt

本次课程的目的要求:1、能说明极不均匀场中放电特点2、能表述极性效应的具体内容及原因,会分析空间电荷对电场的影响3、能表述冲击波及冲击放电的特点4、能说明伏秒特性曲线的应用5、能说明U50%、冲击系数的含义?:1、电晕放电2、极性效应一、电晕放电1、定义:电场极不均匀时,在大曲率电极附近空间局部场强首先达到引起强烈游离的数值,使其附近很薄一层空气中形成自持放电,产生薄薄的淡紫色发光层。该放电仅局限在大曲率电极周围很小范围内,而整个气隙尚未击穿,这种现象即为电晕放电。?刚开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压或起晕电压电晕放电的起始电压一般用经验公式来推算,流传最广的是皮克公式,电晕起始场强近似为:2、特点:电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式,电晕起始电压低于击穿电压,电场越不均匀其差值越大。?危害:?电晕放电引起光、声、热等效应使空气发生化学反应,不但消耗能量,还产生臭氧和氧化氮等有害气体,腐蚀金具和有机绝缘物。坏天气要比好天气时的电晕损耗大得多。?电晕放电中,由于电子崩和流注不断消失、出现造成的放电脉冲会产生高频电磁波,对无线电和广播产生干扰。?电晕放电还会产生可闻噪声。?有利方面:?降低输电线上的雷电或操作冲击波的幅值和波前陡度。?电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等工业设施中得到广泛应用。?某些场合可改善电场分布。?消除方法:改进电极形状,减小电极曲率;如电极采用大尺寸球面,超高压线路采用扩径导线等。二、极性效应1、定义:电极形状不对称的极不均匀场中,大曲率电极极性不同时,间隙的击穿电压和起晕电压各不相同。即:Ub(-→|+)>Ub(+→|-)2、分析:下面以电场极不均匀的“棒-板”气隙为例,从流注的概念出发,说明放电的发展过程和极性效应。(a) 正尖——负板电子崩头部的电子到达棒极后即将被中和,留在棒极附近的为正空间电荷。这些正离子向阴极移动速度很慢而暂留在棒极附近。它们削弱了棒极附近的电场,棒极附近难以形成流注,自持放电难以实现,故起晕电压较高。而它们同时加强了朝向极板的电场,促进放电向前发展,故放电电压较低。(b)负尖——正板电子崩将由棒极表面出发向极板发展,崩头的电子在离开强场(电晕)区后,不再引起碰撞游离,但仍继续往板极运动,并大多形成负离子,负空间电荷浓度小,对电场影响不大。留在棒极附近是大批正离子,它们将加强棒极表面附近的电场,容易形成自持放电,所以其起晕电压较低。间隙深处的电场被消弱,使流注不易向前发展,间隙的击穿电压要比正极性时高得多。?工程实际中,输电线路外绝缘和高压电器的外绝缘都属于极不均匀电场分布,在交流电压下的击穿都发生在正半波;?因此考核绝缘冲击特性时应施加正极性的冲击电压。三、极不均匀场放电特点?无论尖极极性如何,放电总是从尖极开始?尖极附近总是留下正的空间电荷?存在极性效应:Ub-→|+>Ub+→|- 持续电压作用下的空气击穿一、均匀电场中的击穿电压特点1、电场对称,击穿电压无极性效应。2、各处场强相等,击穿前无电晕发生,起始放电电压等于击穿电压。3、击穿所需时间短,击穿电压(峰值)基本相同,分散性小。二、稍不均匀电场的击穿电压特点1、击穿电压有极性效应,但不明显。2、击穿前有电晕发生,不稳定,一出现电晕,立即导致整个间隙击穿。3、放电发展所需时间短,分散性不大。三、极不均匀电场的击穿电压特点1、存在局部电场区,击穿前有稳定的电晕,间隙的起始放电电压小于击穿电压。2、有明显的极性效应。3、放电发展所需时间长,击穿电压分散性很大。、冲击波形及特点冲击波:①雷电冲击②操作冲击标准雷电波:IEC和国标规定:T1=±30%T2=50μs±20%一般写为± 特点:高幅值、高陡度、短时间标准雷电冲击电压波T1——视在波前时间T2——视在半峰值时间二、冲击放电特点??足够大的电场强度或足够高的电压。?在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子。?需要有一定的时间,让放电得以逐步发展并完成击穿。1、完成气隙击穿的三个必备条件: