高电压-气体间隙的击穿强度.ppt

高电压-气体间隙的击穿强度
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电场情况
均匀电场、稍不均匀电场、极不均匀电场
影响气体间隙击穿电压的主要因素：
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电压形式
稳态电压（直流电压与交流电压）、雷电冲击电压、操作冲击电压
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（1）直流电压作用的击穿电压
棒—板、棒—棒间隙的直流击穿电压与间隙距离的关系曲线
正棒—负板间隙的击穿电压最低，负棒—正板间隙的击穿电压最高，棒—棒间隙的击穿电压介于两者之间。
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（2）工频交流电压作用的击穿电压
由于棒—板间隙的击穿总是发生在棒级为正时的半个周期且电压达幅值时，故其击穿电压（峰值）和直流下正棒—负板时的击穿电压相近。
在电气设备上，应尽量采用棒-棒类对称型的电极结构，而避免棒-板类不对称的电极结构。
棒－棒和棒－板空气间隙的工频
击穿电压（有效值）
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1、均匀电场的击穿特点
击穿前无电晕、无极性效应、各种电压作用时其击穿电压（峰值）都相同。
2、稍不均匀电场的击穿特点
击穿前无稳定电晕、极性效应不明显、各种电压作用下的击穿电压几乎一致。
3、极不均匀电场的击穿特点
击穿前有稳定的电晕、有明显的极性效应、各种电压波形对击穿电压影响很大。
小 结：
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雷电冲击电压下的击穿
1、冲击电压的标准波形
标准雷电波的波形： T1=±30％， T2=50μs±20％
对于不同极性：+-
操作冲击波的波形： T1=250μs±20％， T2=2500μs±60％
对于不同极性：+250/2500μs或-250/2500μs
波前时间
半峰值时间
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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
需要一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿
完成气隙击穿的三个必备条件：
2、放电时延
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直流电压、工频交流等持续作用的电压，可以满足上述三个条件；
当所加电压为变化速度很快，作用时间很短的冲击电压时，因有效作用时间短（以微秒计），此时放电时间就变成一个重要因素。
完成击穿所需放电时间很短的（微秒级）：
静态击穿电压：稳态电压作用在间隙上能使间隙击穿的最低电压。
击穿时间：间隙从开始加压的瞬时到完全击穿所需的时间，也称为全部放电时间。
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升压时间t1：电压从零升到静态击穿电压所需的时间
统计时延ts：从外施电压达到Uo时起，到出现一个能引起击穿的初始电子崩所需的第一个有效电子为止，所需的时间。
放电形成时延tf：从出现第一个有效自由电子时起，到放电过程完成所需时间，即电子崩的形成和发展到流注等所需的时间
击穿时间：td = t1 + ts + tf 放电时延：tl = ts + tf
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电场较均匀时，由于平均场强很高，放电发展速度快，放电时延近似等于统计时延。对于极不均匀电场，由于局部场强高（出现有效电子的概率增加），而平均场强较低（放电发展速度慢），放电时延主要取决于放电形成时延。
放电时延还与外加电压大小有关，总的趋势是总电压越高，放电过程发展的越快，放电时延越短。
放电时延与电场均匀度有关：
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放电时延服从统计规律，因此冲击击穿电压具有一定的分散性。工程上常用50%冲击击穿电压U50%表示间隙的冲击击穿特性。
3、50％击穿电压及冲击系数
U50% — 间隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。
冲击击穿电压的放电概率一般认为服从高斯分布：
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确定间隙的U50 %的方法:
保持标准波形不变，逐级升高电压幅值，每级电压值加10次，直到每10次中有4-6次击穿，则此电压可作为该间隙大致的U50 % 。每级加压次数越多，所得的U50 %越准确。
U50% 与静态击穿电压U0的比值称为冲击系数 β。
均匀和稍不均匀电场下， β ≈1；
极不均匀电场中， β >1，冲击击穿电压的分散性也较大。
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因为U50% 只是在一定波形下对应于某个固定击穿时间的击穿电压，所以它不能代表任何击穿时间下间隙的击穿电压。即U50%不能全面反映间隙的冲击击穿特性。同一间隙在不同波形的冲击电压作用下，其U50% 是不同的，如无特别说