電介質(zhì)的擊穿特性

1、電介質(zhì)的擊穿特性第一頁，共84頁。第二章 電介質(zhì)的擊穿特性當(dāng)絕緣間隙的電壓過高時(shí)，電介質(zhì)會(huì)由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱紝?dǎo)體，這種狀態(tài)稱為電介質(zhì)的擊穿。擊穿電壓：間隙擊穿時(shí)的最低臨界電壓。擊穿場(chǎng)強(qiáng)：間隙擊穿電壓與間隙距離之比。第二頁，共84頁。(1)空氣在強(qiáng)電場(chǎng)下放電特性一、氣體放電 氣體在正常狀態(tài)下是良好的絕緣體,在一個(gè)立方米體積內(nèi)僅含幾千個(gè)帶電粒子,但在高電壓下,氣體從少量電荷會(huì)突然產(chǎn)生大量的電荷,從而失去絕緣能力而發(fā)生放電現(xiàn)象.一旦電壓解除后,氣體電介質(zhì)能自動(dòng)恢復(fù)絕緣狀態(tài)第一節(jié) 氣體放電的基本概念 第三頁，共84頁。 輸電線路以氣體作為絕緣材料第四頁，共84頁。 變壓器相間絕緣以氣體作為絕緣材料第五

2、頁，共84頁。第一節(jié) 氣體放電的基本概念 (2)氣體放電的形式：氣體中流通電流的各種形式。輝光放電：充溢電極空間，電流密度小1-5mA/cm2, 正伏安特性，絕緣狀態(tài)；電暈放電：高場(chǎng)強(qiáng)附近出現(xiàn)發(fā)光薄層， 通道仍是絕緣狀態(tài)；火花放電：貫通兩極細(xì)亮斷續(xù)放電通道，間歇擊穿；電弧放電：持續(xù)貫通兩極細(xì)亮放電通道，完全擊穿； 第六頁，共84頁。二、氣體帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生：1、氣體分子本身的游離游離：在電場(chǎng)的作用下中性質(zhì)點(diǎn)中電子擺脫原子核的束縛成為自由電子的過程。游離形式：碰撞游離、光游離、熱游離2、金屬表面游離：金屬中的電子擺脫金屬表面的位能勢(shì)壘的束縛成為自由電子的過程。第七頁，共84頁。（3）熱游離波爾茨曼

3、常數(shù)1.3810-23J/K 熱力學(xué)溫度 （2）光游離普朗克常數(shù)6.6310-34Js （1）碰撞游離第八頁，共84頁。(4)金屬表面游離:電極表面的電子逸出功一些金屬的逸出功金屬逸出功鋁1.8銀3.1銅3.9鐵3.9氧化銅5.3第九頁，共84頁。三、氣體中帶電粒子的消失：去游離（1）擴(kuò)散：帶電質(zhì)點(diǎn)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域運(yùn)動(dòng).（2）復(fù)合：正離子與負(fù)離子相遇而互相中和還原成中性原子第十頁，共84頁。(3)附著效應(yīng):氣體中負(fù)離子的形成 電子與氣體分子或原子碰撞時(shí)，也有可能發(fā)生電子附著過程而形成負(fù)離子，并釋放出能量，稱為電子親合能。電子親合能的大小可用來衡量原子捕獲一個(gè)電子的難易，越大則越易形成負(fù)

4、離子。 元素電子親合能（eV）F3.45Cl3.61Br3.36I3.06負(fù)離子的形成使自由電子數(shù)減少，因而對(duì)放電發(fā)展起抑制作用。SF6氣體含F(xiàn)，其分子俘獲電子的能力很強(qiáng)，屬?gòu)?qiáng)電負(fù)性氣體，因而具有很高的電氣強(qiáng)度。 第十一頁，共84頁。游離過程吸收能量，產(chǎn)生電子等帶電質(zhì)點(diǎn)，促進(jìn)放電過程發(fā)展，電氣強(qiáng)度降低，不利于絕緣；復(fù)合過程釋放能量，使帶電質(zhì)點(diǎn)減少消失，阻礙 放電過程的發(fā)展，有利于保持絕緣強(qiáng)度。兩種過程在氣體放電過程中同時(shí)存在，條件不同，強(qiáng)弱程度不同。游離主要發(fā)生在強(qiáng)電場(chǎng)、高能量區(qū)；復(fù)合主要發(fā)生在低電場(chǎng)、低能量區(qū)。(4)游離與復(fù)合作用的關(guān)系第十二頁，共84頁。第二節(jié) 均勻電場(chǎng)中的氣體放電一、湯生

5、理論（ps較?。?1903年英國(guó)物理學(xué)家（J.S.Townseen）提出氣體放電理論，盡管適用范圍有限，但對(duì)放電機(jī)理的闡述具有普遍意義，至今仍是放電物理的基礎(chǔ)理論。 第十三頁，共84頁。1 湯遜放電理論適用條件: 均勻電場(chǎng),低氣壓,短間隙實(shí)驗(yàn)裝置第十四頁，共84頁。2 均勻電場(chǎng)中氣體的伏安特性oa段:隨著電壓升高，到達(dá)陽極的帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)量和速度也隨之增大ab段：電流不再隨電壓的增大而增大，良好絕緣狀態(tài)，電流很小。bc段：電流又再隨電壓的增大而增大c點(diǎn):電流急劇突增第十五頁，共84頁。(1).電子崩 在電場(chǎng)作用下電子從陰極向陽極推進(jìn)而形成的一群電子(2).非自持放電 去掉外界游離因素的作用后,放電

6、隨即停止(3).自持放電 不需要外界游離因素存在,放電也能維持下去3 幾個(gè)概念第十六頁，共84頁。 非自持放電和自持放電的不同特點(diǎn) 電流隨外施電壓的提高而增大，因?yàn)閹щ娰|(zhì)點(diǎn)向電極運(yùn)動(dòng)的速度加快復(fù)合率減小 電流飽和，帶電質(zhì)點(diǎn)全部進(jìn)入電極，電流僅取決于外游離因素的強(qiáng)弱（良好的絕緣狀態(tài)） 電流開始增大，由于電子碰撞游離引起的 電流急劇上升放電過程進(jìn)入了一個(gè)新的階段（擊穿） 外施電壓小于Ub時(shí)的放電是非自持放電。電壓到達(dá)Ub后，電流劇增，間隙中電離過程只靠外施電壓已能維持，不再需要外電離因素。 自持放電起始電壓第十七頁，共84頁。 電子崩的形成（bc段電流劇增原因） 電子碰撞電離系數(shù)：代表一個(gè)電子沿電

7、力線方向行經(jīng)1cm時(shí)平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)。 第十八頁，共84頁。過程與自持放電條件一個(gè)電子從陰極到陽極因電子崩形成正離子數(shù)為 eas-1，正離子撞擊陰極形成二次自由電子數(shù)為(eas-1) ，若它等于1，意味著陰極產(chǎn)生原電子的一個(gè)后繼電子替身，使放電得以自持。第十九頁，共84頁。二、巴申定律(帕邢定律）a.表達(dá)式:b.均勻電場(chǎng)中幾種氣體的擊穿電壓與s的關(guān)系C、應(yīng)用：空氣斷路器和真空斷路器就是利用此規(guī)律來提高擊穿電壓和降低體積與尺寸的。第二十頁，共84頁。湯遜自持放電理論第二十一頁，共84頁。 湯遜放電理論的適用范圍研究表明：湯遜理論能解釋低氣壓、S較小時(shí)的放電現(xiàn)象；當(dāng)S過小或過大時(shí)，放電機(jī)理變

8、化，不適用。S過大時(shí)，湯遜理論無法解釋許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(為氣體的相對(duì)密度)放電外形：出現(xiàn)放電分支細(xì)通道，非充滿放電空間。放電時(shí)間：低氣壓下湯遜理論的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)符合，高氣壓下計(jì)算值遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值。擊穿電壓： S大時(shí)，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值差別大。陰極材料的影響：湯遜放電及擊穿電壓與陰極材料有關(guān)，而高氣壓下間隙擊穿電壓基本與電極材料無關(guān)第二十二頁，共84頁。三、流注理論（ S較大）（1939年，雷澤（H.Reather）提出） 考慮了空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響和空間光電離的作用，適用兩者乘積大于0.26cm時(shí)的情況。同時(shí)該理論注意到空間電荷對(duì)電場(chǎng)畸變的作用。 維持條件：電子的碰撞游離和空間光游離是形成自持放電

9、的主要因素。第二十三頁，共84頁。形成流注的必要條件是電子崩發(fā)展到足夠的程度后，電子崩中的空間電荷使原電場(chǎng)明顯畸變，大大加強(qiáng)了崩頭及崩尾處的電場(chǎng)。電子崩中電荷密度很大，所以復(fù)合過程頻繁，放射出的光子在崩頭或崩尾強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)很容易引起光電離。二次電子的主要來源是空間的光電離。 (1)流注的形成條件第二十四頁，共84頁。(2)流注理論簡(jiǎn)單流程圖:有效電子(經(jīng)碰撞游離)-電子崩(畸變電場(chǎng))-發(fā)射光子(在強(qiáng)電場(chǎng)作用下)-產(chǎn)生新的電子崩(二次崩)-形成混質(zhì)通道(流注)-由陽極向陰極(陽極流注)或由陰極向陽極(陰極流注)擊穿.第二十五頁，共84頁。(3)流注放電理論要點(diǎn)在高氣壓下（ S大），當(dāng)外施電壓等于擊穿

10、電壓時(shí)，光電離強(qiáng)烈，電子崩（湯遜放電）轉(zhuǎn)入流注放電。流注理論認(rèn)為：電子崩發(fā)展到足夠的程度后，其空間電荷足以使原電場(chǎng)嚴(yán)重畸變，大大加強(qiáng)崩頭和崩尾電場(chǎng)，引發(fā)強(qiáng)場(chǎng)光子發(fā)射。另外，電子崩中電荷密度非常大，弱場(chǎng)區(qū)復(fù)合過程頻繁，放射出的光子重新引起光電離。流注理論強(qiáng)調(diào)：不均勻的空間電荷分布對(duì)電場(chǎng)畸變的作用；空間碰撞電離和光電離是形成自持放電的主要原因。適用范圍：高氣壓、均勻、不均勻電場(chǎng)中的放電過程。還較為粗糙，存在假說成分。第二十六頁，共84頁。四、持續(xù)性電壓作用下均勻電場(chǎng)氣體間隙的擊穿電壓 均勻電場(chǎng)氣體間隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)： 30kV/cm均勻電場(chǎng)空氣間隙的擊穿電壓 經(jīng)驗(yàn)公式：第二十七頁，共84頁。第三節(jié) 不

11、均勻電場(chǎng)中氣體的擊穿過程一、極不均勻電場(chǎng)中氣體間隙的放電特性1 、電暈放電： 極不均勻電場(chǎng)中特有的氣體放電現(xiàn)象。不均勻電場(chǎng)中，氣隙上電壓升高至某一臨界值時(shí)，在曲率半徑較小的尖電極附近空間，局部場(chǎng)強(qiáng)將首先達(dá)到引起強(qiáng)烈游離的數(shù)值，在這局部區(qū)域內(nèi)形成自持放電。2、極性效應(yīng)： 對(duì)于電極形狀不對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)氣隙，如棒-板間隙，棒電極的極性不同時(shí)，間隙的起暈電壓和擊穿電壓的大小也不同。這種擊穿現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。第二十八頁，共84頁。1 、極不均勻電場(chǎng)中的電暈放電（1）電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng)是氣體相對(duì)密度；m1表面粗糙度系數(shù)，理想光滑導(dǎo)線取1，絞線0.80.9；好天氣時(shí)m2=1，壞天氣時(shí)m2可按0.8估算。

12、第二十九頁，共84頁。（2）電暈放電的危害與對(duì)策危害：功率損耗、電磁干擾、噪聲污染 、腐蝕和氧化作用對(duì)策：（限制導(dǎo)線的表面場(chǎng)強(qiáng) ） 采用分裂導(dǎo)線。 對(duì)330kV及以上的線路應(yīng)采用分裂導(dǎo)線，例如330，500和750kV的線路可分別采用二分裂、四分裂和六分裂導(dǎo)線。 （3）利用電暈放電第三十頁，共84頁。2、極性效應(yīng)： 對(duì)于電極形狀不對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)氣隙，如棒-板間隙，棒電極的極性不同時(shí)，間隙的起暈電壓和擊穿電壓的大小也不同。這種擊穿現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。 原因：棒電極的極性不同時(shí)，間隙中的空間電荷對(duì)外電場(chǎng)的畸變作用不同。棒電極為正時(shí)：起暈電壓高，擊穿電壓較低。棒電極為負(fù)時(shí)：起暈電壓低，擊穿電壓較高。

13、第三十一頁，共84頁。 2 不均勻電場(chǎng)中放電的極性效應(yīng)第三十二頁，共84頁。 2 不均勻電場(chǎng)中放電的極性效應(yīng)負(fù)極性棒板間隙的電暈起始電壓比正極性棒板電極低負(fù)極性棒板間隙擊穿電壓比正極性棒板電極高 第三十三頁，共84頁。二、長(zhǎng)間隙（1m）極不均勻電場(chǎng)氣體間隙的擊穿過程先導(dǎo)通道：從流注通道根部出發(fā)形成的一段熾熱的高游離火花通道，這種具有熱游離過程的通道稱為先導(dǎo)通道。第三十四頁，共84頁。 三、極不均勻電場(chǎng)中的擊穿 不對(duì)稱布置的極不均勻場(chǎng)間隙的極性效應(yīng)很明顯，而且其擊穿的極性效應(yīng)與稍不均勻場(chǎng)間隙相反。 尖板和尖尖空氣間隙的直流擊穿電壓 棒棒和棒板空氣間隙的工頻擊穿電壓（有效值） 第三十五頁，共84頁

14、。第四節(jié)、雷電沖擊電壓下氣體間隙的擊穿特性 為了檢驗(yàn)絕緣耐受雷電沖擊電壓的能力，在實(shí)驗(yàn)室中可以利用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生沖擊高壓，以模擬雷電放電引起的過電壓。規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形：1.2us/50us。（波前時(shí)間1.2us，半峰值時(shí)間50us）第三十六頁，共84頁。 一、沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)雷電波的波形： T1=1.2s30， T2=50s20對(duì)于不同極性：+1.2/50s或-1.2/50s操作沖擊波的波形： T1=250s20， T2=2500s60對(duì)于不同極性：+250/2500s或-250/2500s 波前時(shí)間 半峰值時(shí)間 第三十七頁，共84頁。 二、放電時(shí)延臨界擊穿電壓 統(tǒng)計(jì)時(shí)延：從外

15、施電壓達(dá)Uo時(shí)起，到出現(xiàn)一個(gè)能引起擊穿的初始電子崩所需的第一個(gè)有效電子所需時(shí)間放電形成時(shí)延：從出現(xiàn)第一個(gè)有效自由電子時(shí)起，到放電過程完成所需時(shí)間，即電子崩的形成和發(fā)展到流注等所需的時(shí)間第三十八頁，共84頁。三、50擊穿電壓及沖擊系數(shù)50擊穿電壓多次施加電壓時(shí)有半數(shù)會(huì)導(dǎo)致?lián)舸┑碾妷褐礥b50 。2. 沖擊系數(shù) 同一間隙的50沖擊擊穿電壓與工頻擊穿電壓U之比 。第三十九頁，共84頁。四、 伏秒特性伏秒特性：在同一沖擊電壓波形下，擊穿電壓值與放電時(shí)間的關(guān)系。 用實(shí)驗(yàn)確定間隙伏秒特性的方法：保持沖擊電壓的波形不變，逐漸升高電壓使間隙發(fā)生擊穿，并根據(jù)示波圖記錄擊穿電壓U與擊穿時(shí)間t。 擊穿發(fā)生在波前或峰

16、值，取此刻值擊穿發(fā)生在波尾，取峰值未擊穿100%伏秒特性0%伏秒特性50%伏秒特性50%沖擊擊穿電壓第四十頁，共84頁。電氣設(shè)備絕緣的伏秒特性和避雷器的伏秒特性（a）正確配合 （b）不正確配合絕緣的伏秒特性避雷器的伏秒特性第四十一頁，共84頁。第五節(jié) 操作沖擊電壓下氣體間隙的擊穿特性一、 操作沖擊電壓的推薦波形 T1/T2=250(20) / 2500(60) s 第四十二頁，共84頁。 二、操作沖擊電壓下?lián)舸┑腢形曲線（1）長(zhǎng)空氣間隙的操作沖擊擊穿通常發(fā)生在波前部分，因而其擊穿電壓僅與波前時(shí)間有關(guān)。（2）當(dāng)波前時(shí)間tf為100300s時(shí)，擊穿電壓出現(xiàn)極小值。出現(xiàn)極小值的波前時(shí)間隨間隙距離的增

17、加而增大。擊穿電壓隨波前時(shí)間的減小而增大是放電時(shí)延在起作用，與雷電沖擊電壓相似電壓作用時(shí)間增加后空間電荷遷移范圍擴(kuò)大，改善了間隙中電場(chǎng)分布，擊穿電壓提高工頻擊穿電壓第四十三頁，共84頁。三、長(zhǎng)空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿強(qiáng)度特點(diǎn)：（1）長(zhǎng)間隙的雷電沖擊擊穿電壓遠(yuǎn)比操作沖擊擊穿電壓要高；（2）間隙長(zhǎng)度超過5m時(shí)呈現(xiàn)飽和趨勢(shì)。雷電沖擊操作沖擊第四十四頁，共84頁。一、 標(biāo)準(zhǔn)大氣條件大氣壓力 P0=101.3kpa(760mmHg柱）溫度 濕度 f0=11g/m3第六節(jié) 大氣條件對(duì)空氣間隙擊穿電壓的影響GB/T 16927.1-1997高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第一部分：一般試驗(yàn)要求第四十五頁，共84頁。二

18、、 相對(duì)密度的影響相對(duì)密度 p=2.89- T當(dāng)在0.95到1.05之間時(shí)，空氣間隙的擊穿電壓U與成正比U= U0校正系數(shù)0.700.750.800.850.900.951.001.051.101.15K0.720.770.810.860.910.951.001.051.091.13第四十六頁，共84頁。三、 濕度的影響(1). 均勻或稍不均勻電場(chǎng)濕度的增加而略有增加,但程度極微,可以不校正(2). 極不均勻電場(chǎng)由于平均場(chǎng)強(qiáng)較低,濕度增加后,水分子易吸附電子而形成質(zhì)量較大的負(fù)離子，運(yùn)動(dòng)速度，減慢游離能力大大降低；使擊穿電壓增大.因此需要校正。第四十七頁，共84頁。四、 海拔（高度）的影響隨著海

19、拔（高度）增加，空氣逐漸稀薄，大氣壓力及空氣相對(duì)密度下降,間隙的擊穿電壓也隨之下降。U=ka U0 第四十八頁，共84頁。結(jié)論：溫度升高、氣隙的擊穿電壓下降；濕度升高、氣隙的擊穿電壓升高；海拔高度升高、氣隙的擊穿電壓降低；氣壓升高、氣隙的擊穿電壓升高。第六節(jié) 大氣條件對(duì)空氣間隙擊穿電壓的影響第四十九頁，共84頁。（1）SF6和一些氟里昂氣體屬于強(qiáng)電負(fù)性氣體，其絕緣強(qiáng)度比空氣高得多，因此用于電氣設(shè)備時(shí)其氣壓不必太高，使設(shè)備的制造和運(yùn)行得以簡(jiǎn)化。（2）滅弧能力強(qiáng)。（是空氣的100倍。原因：在電弧高溫下發(fā)生分解需要大量能量，因而對(duì)電弧弧道產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷卻作用；其本身及其分解氣體均具有高絕緣強(qiáng)度也有助于

20、電弧的熄滅。第七節(jié) SF6氣體的擊穿特性一、 SF6氣體的特性 第五十頁，共84頁。（3）無毒但會(huì)使人窒息。（其分子量為146，是空氣的5倍以上，會(huì)積聚在地面附近）（4）混合氣體的應(yīng)用。（和氮?dú)饣旌鲜褂?，不?huì)產(chǎn)生分離分層作用，即使氮?dú)獾暮窟_(dá)到80%，混合氣體的耐電強(qiáng)度是純氮?dú)夂涂諝獾?倍以上。而且，混合氣體中氮?dú)獾暮吭礁?，混合氣體的液化溫度越低， 更適用于高寒地區(qū)。)第七節(jié) SF6氣體的擊穿特性一、 SF6氣體的特性 第五十一頁，共84頁。二、SF6氣體在極不均勻電場(chǎng)中的擊穿特性 駝峰現(xiàn)象。沖擊系數(shù)可能小于1三、SF6氣體在稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿特性四、 SF6氣體絕緣GIS中的快速暫態(tài)過電

21、壓（VFTO）五、 SF6的運(yùn)行與維護(hù)（防止和清除污染，保持氣體的純度；防止液化） 第七節(jié) SF6氣體的擊穿特性第五十二頁，共84頁。第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法一、改善電場(chǎng)分布1、改進(jìn)電極形狀，增大電極曲率半徑2、極不均勻電場(chǎng)中采用屏障改善電場(chǎng)分布二、削弱游離過程1、采用高氣壓氣體2、采用強(qiáng)電負(fù)性氣體（高電氣強(qiáng)度）3、高真空的采用第五十三頁，共84頁。一、改善電場(chǎng)分布的措施（1）改變電極形狀 例如采用屏蔽罩、擴(kuò)徑導(dǎo)線等增大電極曲率半徑，或改善電極邊緣形狀以消除邊緣效應(yīng)。長(zhǎng)空氣間隙的交流擊穿電壓棒板棒棒導(dǎo)線桿塔支柱導(dǎo)線導(dǎo)線第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第五十四頁，共84頁。（2）利用

22、空間電荷對(duì)原電場(chǎng)的畸變作用 例如利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷來改善極不均勻場(chǎng)間隙中電場(chǎng)分布，從而提高間隙的擊穿電壓。 但應(yīng)該指出，上述細(xì)線效應(yīng)只存在于一定的間隙距離范圍之內(nèi)，間隙距離超過一定值，細(xì)線也將產(chǎn)生刷狀放電，從而破壞比較均勻的電暈層，使擊穿電壓與尖板或尖尖間隙的相近了。另外，此種提高擊穿電壓的方法僅在持續(xù)作用電壓下才有效，在雷電沖擊電壓下并不適用。 第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第五十五頁，共84頁。（3）極不均勻電場(chǎng)中屏障的使用 正尖板間隙中屏障的作用屏障靠近尖電極或板電極時(shí)，屏障效應(yīng)消失，正、負(fù)極性下出現(xiàn)很大差別。 直流電壓下尖板空氣間隙的擊穿電壓和屏障位置的關(guān)系 屏障應(yīng)靠近尖電

23、極，使比較均勻的電場(chǎng)區(qū)擴(kuò)大。但離尖電極過近時(shí)，屏障上空間電荷的分布將變得不均勻而使屏障效應(yīng)減弱，因此屏障有一最佳位置。 第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第五十六頁，共84頁。（1） 高氣壓的采用均勻電場(chǎng)中幾種絕緣介質(zhì)的擊穿電壓與距離的關(guān)系12.8MPa的空氣 20.7MPa的SF6 3高真空4變壓器油 50.1MPa的SF6 6大氣二、削弱游離過程的措施第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第五十七頁，共84頁。SF6和一些氟里昂氣體屬于強(qiáng)電負(fù)性氣體，其絕緣強(qiáng)度比空氣高得多，因此用于電氣設(shè)備時(shí)其氣壓不必太高，使設(shè)備的制造和運(yùn)行得以簡(jiǎn)化。氟里昂12（CCI2F2）的絕緣強(qiáng)度與SF6相近，其液化溫度

24、也可滿足戶內(nèi)設(shè)備的條件，但為保護(hù)大氣中的臭氧層，國(guó)際上早已將氟里昂12列入第一批需限制和禁用的氟里昂。（2） 強(qiáng)電負(fù)性氣體的應(yīng)用第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第五十八頁，共84頁。SF6的價(jià)格較高，用于斷路器時(shí)（氣壓在0.7MPa左右）液化溫度不能滿足高寒地區(qū)要求，在工程應(yīng)用中有時(shí)采用SF6混合氣體。已得到應(yīng)用的混合氣體是SF6-N2混合氣體，通常其混合比在50%50%左右，其液化溫度能滿足高寒地區(qū)要求，絕緣強(qiáng)度約為純SF6的85左右。SF6氣體溫室效應(yīng)相當(dāng)于CO2的23900倍，且SF6氣體不會(huì)自然分解，在大氣中壽命長(zhǎng)達(dá)3200年。因此目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是在SF6用氣量大的氣體絕緣管道輸

25、電線中改用SF6含量較小的N2-SF6混合氣體（SF6的含量為20時(shí)，混合氣體的絕緣強(qiáng)度為純SF6的75左右）。 第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第五十九頁，共84頁。（3）高真空的采用擊穿電壓擊穿場(chǎng)強(qiáng)間隙距離對(duì)擊穿的影響：規(guī)律：擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨間距的增加而降低。原因：隨著間隙距離及擊穿電壓的增大，電子從陰極到陽極經(jīng)過了巨大的電位差，積聚了很大的動(dòng)能。高能電子轟擊陽極時(shí)能使陽極釋放出正離子及輻射出光子。正離子及光子到達(dá)陰極后又將加強(qiáng)陰極的表面電離。在此反復(fù)過程中產(chǎn)生越來越大的電子流，使電極局部氣化，導(dǎo)致?lián)舸舸C(jī)理：強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射造成很大的電流密度，導(dǎo)致電極局部過熱并釋放出氣體，發(fā)生金屬氣化，破壞了真

26、空，故引起擊穿。第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第六十頁，共84頁。在完全相同的實(shí)驗(yàn)條件下，擊穿電壓隨電極材料熔點(diǎn)的提高而增大，因?yàn)閺?qiáng)場(chǎng)發(fā)射電流達(dá)到臨界電流密度，致使金屬微細(xì)突起物迅速熔化成金屬蒸氣導(dǎo)致?lián)舸Ｉ圆痪鶆螂妶?chǎng)中高真空的直流擊穿電壓與電極材料的關(guān)系鋅鋁銅鋼第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第六十一頁，共84頁。電極材料與電極溫度對(duì)高真空交流擊穿電壓的影響對(duì)電極采取冷卻措施具有與提高電極材料熔點(diǎn)相同的效果，也可使擊穿電壓提高。銅電極T293K銅電極T80K鋼電極T293K第八節(jié) 提高氣體間隙電氣強(qiáng)度的方法第六十二頁，共84頁。第九節(jié) 氣體中沿固體絕緣表面的放電（沿面放電）沿面放電：沿

27、著固體電介質(zhì)表面的氣體發(fā)生的放電現(xiàn)象。閃絡(luò)：當(dāng)沿面放電發(fā)展成貫通兩極的放電時(shí)，稱為閃絡(luò)。 沿面閃絡(luò)電壓比固體或者氣體介質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)的擊穿電壓都低，可見一個(gè)絕緣裝置的實(shí)際耐壓能力是取決于它的沿面閃絡(luò)電壓的。它與設(shè)備表面的干燥、潮濕、清潔、污染有較大關(guān)系。第六十三頁，共84頁。一、 交界面電場(chǎng)分布的三種典型情況氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)的交界稱為界面(1). 固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面與電力線平行。第六十四頁，共84頁。(2). 固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且電力線垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多。類似套管瓷套管第六十五頁，共84頁。變壓器用電容套管第六十六頁，共84頁。(3). 固體介質(zhì)處于

28、極不均勻電場(chǎng)中,且電力線平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多.類似支持絕緣子第六十七頁，共84頁。復(fù)合支持絕緣子第六十八頁，共84頁。戶外高壓支持絕緣子第六十九頁，共84頁。二、 均勻電場(chǎng)中的沿面放電其放電特點(diǎn)：放電發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面,且放電電壓比純空氣間隙的放電電壓要低.原因：（1）固體介質(zhì)與電極表面沒有完全密合而存在微小氣隙,或者介面有裂紋。（2）介質(zhì)表面不可能絕對(duì)光滑,使表面電場(chǎng)不均勻.（3）介質(zhì)表面電阻不均勻使電場(chǎng)分布不均勻。（4）介質(zhì)表面易吸收水分,形成一層很薄的膜，水膜中的離子在電場(chǎng)作用下向兩極移動(dòng),易在電極附近積聚電荷,使電場(chǎng)不均勻。第七十頁，共84頁。1. 極不均勻電場(chǎng)

29、具有強(qiáng)法線分量時(shí)的沿面放電(套管型)(1) 放電發(fā)展特點(diǎn):a. 電暈放電三、 極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電 b. 線狀火花放電c. 滑閃放電d. 閃絡(luò)放電第七十一頁，共84頁。(2) 影響沿面放電因素分析等值電路圖a.固體介質(zhì)厚度越小，則體積電容越大，沿介質(zhì)表面電壓分布越不均勻，其沿面閃絡(luò)電壓越低；b.同理，固體介質(zhì)的體積電阻越小，沿面閃絡(luò)電壓越低c.固體介質(zhì)表面電阻減少，可降低沿面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高沿面閃絡(luò)電壓第七十二頁，共84頁。(3).提高沿面閃絡(luò)電壓措施a.減少套管的體積電容。如增大固體介質(zhì)厚度，加大法蘭處套管的外經(jīng)b.減少絕緣的表面電阻。如在套管近法蘭處涂半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉第七十三頁，共84頁。2. 極不均勻電場(chǎng)具有強(qiáng)切線分量時(shí)的沿面放電(支柱絕緣子型) 由于電極本身的形狀和布置己使電場(chǎng)很不均勻，故介質(zhì)表面積聚電荷使電壓