不均匀电场的击穿和雷电冲击电压下的空气击穿教程PPT学习教案.pptx

会计学
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不均匀电场的击穿和雷电冲击电压下的空气击穿教程
极不均匀场中气体的击穿过程
放电特点：
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
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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。
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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(+→|-)
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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。
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(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。
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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+→|-
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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。
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雷电冲击电压下气体的击穿
一、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
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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：
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