在冲击电压下,放电发展速度就不能忽略不计了,这时间隙的击穿特性就具有新的特点了所以,以下分别介绍不同种类电压作用下的击穿电压试验数据本节介绍持续作用电压下的击穿电压不少情况下间隙的距离由持续作用电压决定持续电压作用下,当气体状态不变时,一定距离的间隙的击穿电压具有确定的数值,当间隙上的电压升高达到击穿电压时,则间隙击穿,使电路短路第二节第二节 持续作用电压下空气的击穿电压持续作用电压下空气的击穿电压 §2.1、均匀电场中的击穿电压工程上极少遇到很大的均匀电场间隙因为间隙距离很大时,要消除电极的边缘效应就得采用极大尺寸的电极因此,在均匀在均匀电场中,通常只有中,通常只有间隙不太大隙不太大时的的击穿穿电压试验数据 均匀电场中直流及工频击穿电压(峰值)以及50%冲击击穿电压实际上都相同击穿电压的分散性较小 均匀电场中空气的击穿电压(峰值),相应的经验公式为: 式中 d-间隙距离(cm);δ-空气相对密度 当d不过于小时(d>1cm),均匀电场中空气的电气强度(峰值)大致等于30kV/cm§2.2 稍不均匀电场中的击穿电压§2.2.1 击穿电压实验数据1.击穿的一般规律工程上经常遇到的是不均匀电场。
如前所述根据放电现象的待点,不均匀电场可区分为稍不均匀电场和极不均匀电场和均匀电场中相似:稍不均匀稍不均匀电场中直到中直到击穿穿为止不止不发生生电晕;;电场不不对称称时,极性效,极性效应不很明不很明显;直流下及工;直流下及工频下的下的击穿穿电压(幅幅值)以及以及50%冲%冲击击穿穿电压实际上也都相同,上也都相同,击穿穿电压的分散的分散性也不大性也不大在稍不均匀电场中,击穿穿电压和和电场均匀程度关系极大均匀程度关系极大,所以没有能概括各种电场分布的试验数据具体间隙的击穿电压需要通过实验才能准确确定但从实验中可得出这样一个规律,即电场越均匀,同越均匀,同样间隙距离下的隙距离下的击穿穿电压就越高就越高,其极限就是均匀电场中的击穿电压 典型的稍不均匀电场间隙:球—球间隙,球—板间隙,同轴圆柱间隙2.球—球间隙两球直径相同,一球接地时,球电极间击穿电压Ub和间隙距离d的关系见图实验表明,当间隙距离d小于球极直径D的1/4时(d<<D/4),电场相当均匀,无论是直流电压工频电压还是冲击电压作用下,其击穿穿电压都相同都相同然而当d>>D//4后,电场不均匀程度增加,大地大地对电场的畸的畸变作用作用也加强了,从而使不接地球使不接地球处电场增增强,,间隙中隙中电场分布分布变得不得不对称了称了(图2—44)。
结果不论是直流电压还是冲击电压,不接地球为正极性时的击穿电压开始变得大于负极性下的数值工频电压下由于击穿发生在容易击穿的半周,所以其击穿电压和负极性下的相同也就是说,稍不均匀电场中也有极性效也有极性效应,而且和极不均匀,而且和极不均匀电场中的极性效中的极性效应相反相反,电场最最强的的电极极为负极性极性时的的击穿穿电压反而略低于正极性反而略低于正极性时的数的数值这种现象的产生也是由于空间电荷的影响如第五节所述,极不均匀电场棒—权间隙中,由于非自持放电形成的空间电荷的影响,负极性下电晕起始电压比正极性下略低在稍不均匀电场中,不能形成稳定的电晕放电,电晕起始电压就是其击穿电压,所以负极性下击穿电压就将略低于正极性下的数值了从图中还可看到,同一同一间隙距离下,球隙距离下,球电极直径越大极直径越大时,由于,由于电场均匀程度增加,均匀程度增加,击穿穿电压也越高也越高§2.2.2 击穿电压的估算§根据起始场强经验公式估算击穿电压如前所述,放电过程决定于大曲率电极表面的场强,即间隙中的最大场强Emax,而外施电压U和Emax间的关系可从第一章(1—15)式求得,式中d为极间距离,f为不均匀系数。
f决定于电极布置,可以根据静电场计算或电解槽等实验方法求得,从图1—8也可查得一些电极结构的f从均匀电场中的试验数据(图2—42)可知,场强达到约30千伏(幅值)/厘米时,问隙将击穿因此可以认为,稍不均匀稍不均匀电场中达到中达到临界界值==30干伏干伏(幅幅值)/厘米/厘米,间隙也将击穿,于是击穿电压可根据下式估算E0实际上和电极布置有关§2.3 极不均匀电场中的击穿电压极不均匀电场中,影响影响击穿穿电压的主要因素是的主要因素是间隙距离隙距离这是由于击穿前发生了电晕,此后放电都是在电晕空间电荷已强烈畸变了外电场的情况下发展之故这个事实有很大实际意义因为根据这个现象,就可以选择电场极不均匀的极端情况:棒极不均匀的极端情况:棒(尖尖)——板和棒板和棒(尖尖)——棒(尖棒(尖)作作为典型典型电极极它们的击穿电压具有代表性,工程上遇到很不均匀的电场时,就可根据可根据这些典型些典型电极的极的击穿穿电压数据来估数据来估计绝缘距离距离了如果电场分布不对称可参照棒(尖)—板电极的数据;如果电场分布对称,则参照棒(尖)—棒(尖)电极的数据和均匀及稍不均匀电场中不同,极不均匀电场中直流、工中直流、工频及冲及冲击击穿穿电压间的差的差别比比较明明显,分散性也,分散性也较大,且极性效大,且极性效应显著著。
§(一)直流电压下的击穿电压极性效极性效应:尖电极具有正极性时击穿电压比负极性时低得多从图还可知,尖尖——尖尖电极极间的的击穿穿电压介于极性不同的尖介于极性不同的尖——板板电极之极之间解释:一方面,尖—尖电极装置中有正极性尖端,放电容易由此发展,所以其击穿电压应比负尖—正极的低,但另一方面,尖—尖电极有两个尖端,即有两个强电场区域,而同样间隙距离下强电场区域加多后,通常其电场均匀程度会增加,因此尖—尖电极间的最大场强应比尖—板电极间的为低,从而其击穿电压应比正尖—负板的为高了§棒—板间隙,棒具有正极性时,平均击穿场强约为4.5KV/cm;负极性时约为l0KV/cm棒—棒间隙的平均击穿场强约为4.8-5.0KV/cm (二)工频电压下的击穿电压棒—板电极间施加工频电压时,击穿穿总是在棒的极性是在棒的极性为正、正、电压达到幅达到幅值时发生生,并且其击穿电压(幅值)和直流电压下正棒—负板的击穿电压相近从图中可知,除了除了起始部分外,起始部分外,击穿穿电压和距离近似成直和距离近似成直线关系,棒关系,棒——棒棒间隙的平均隙的平均击穿穿场强约为3.8千伏千伏(有效有效值)/厘米或/厘米或5.36千伏千伏(幅幅值)/厘米,棒/厘米,棒——板板间隙的稍低一些,隙的稍低一些,约为3.35千伏千伏(有有效效值)/厘米或/厘米或4.8干伏干伏(幅幅值)/厘米/厘米。
从图可知,随着距离加大,平均击穿场强明显降低,棒—板间隙尤为严重,即具有所谓“饱和和现象象”,例如当d=1米时,平均击穿场强约为3.5千伏(有效值)/厘米或5千伏(幅值)/厘米而在d=10米时,就已降到约1.5千伏(有效值)/厘米或2千伏(幅值)/厘米了因此在电气设备中希望尽量采用具有“棒—棒”类型的电极结构而避免避免““棒棒——板板””类型型第三节第三节 雷电冲击电压下空气的击穿电压及伏秒特性雷电冲击电压下空气的击穿电压及伏秒特性 §3.1 雷电冲击电压标准波形雷电流具有冲击波形实验室中模拟雷电流的标准冲击电流波形如图所示电流由零迅速上升到幅值(波头),然后较平缓地下降至零(波尾)雷电流的参数(幅值、波头长度、波长等)具有统计性根据实测结果其波头长度约0.5——10微秒,波微秒,波长约为20一一90微秒,微秒,电流幅流幅值最大可达最大可达200千安以上,大多数低于千安以上,大多数低于100千千安雷电流是冲流是冲击波形的,故由雷波形的,故由雷闪放放电引起的高引起的高电压也具有冲也具有冲击波形波形雷电冲击电压标准波形:波头采用等值的斜角波头。
国家标准GB3ll-64规定雷电冲击电压标准波形的参数为:Tl=1.2μs(±30%),T2=50μs(±20%),还应指出其极性(不接地电极相对于地而言的极性)标准波形通常可以用符号±1.2/50μs表示§3.2 雷电冲击50%击穿电压保持波形不变,逐渐升高电压的幅值当电压幅值很低时,每次施加电压,间隙都不击穿随着外施电压增高,放电时延缩短,因此当电压幅值增高到某一定值时,由于放电时延有分散性,对于较短的放电时延,击穿已有可能发生也就是说,在多次施加电压时,击穿有时发生,有时不发生随着电压(幅值)继续升高,多次施加电压时,间隙击穿的百分比越来越增加最后,当电压(幅值)超过某一电位后,间隙在每次施加电压时部将发生击穿了从说明间隙绝缘耐受冲击电压的绝缘能力来看,当然希望希望求得求得刚好好发生生击穿穿时的的电压但这个电压值在实验中很难准确求得所以工程上采用工程上采用50%冲%冲击击穿穿电压,即在多次,即在多次施加施加电压时,其中半数,其中半数导致致击穿的穿的电压,以此来反映,以此来反映间隙隙的耐受冲的耐受冲击电压的特性的特性在实验中决定50%冲击击穿电压时,当然施加电压次数越多越准确,有多多级法、升降法法、升降法等,详见《高电压试验技术》教程。
最简单的方法是:调整电压至施加10次电压中有4-6次击穿,这个电压值就可作为50%冲击击穿电压§1.均匀均匀电场和稍不均匀和稍不均匀电场中的中的击穿穿电压在均匀电场和稍不均匀电场中,击穿电压分散性小,其雷电冲击50%击穿电压和静态击穿电压(即持续作用电压下的击穿电压)相差很小,所以就可应用前述持续作用电压下的数据(直流击穿电压、工频击穿电压幅值)50%冲击击穿电压和持续作用电压下击穿电压之比称为冲击系数均匀电场和稍不均匀电场中的冲击系数等于1由于放电时延短,50%击穿电压下,击穿通常发生在波头幅值附近§2.极不均匀极不均匀电场中的中的击穿穿电压在极不均勾电场中,由于放电时延较长,通常冲击系数大于l,击穿电压的分散性也大一些,其标准偏差可取为3%在50%击穿电压下,当间隙较长时,击穿通常发生在波尾标准波形下,棒—棒及棒—板空气间隙的雷电冲击50%击穿电压和间隙距离的关系见图,间隙距离更大时的数据见图2—59从团中可知,棒—板间隙有明显的极性效应,棒—棒间隙也有不大的极性效应在图所示范围内(间隙距离很小时除外),击穿电压和间隙距离呈直线关系§3.3 伏秒特性§1.必要性:由于雷电冲击电压持续时间短,放电时延不能忽略不计,所以只是上述50%冲击击电压不能完全说明间隙的冲击击穿特性。
例如两个间隙并联,在不同幅值冲击电压的作用下,就不一定是50%冲击击穿电压低的那个间隙击穿了§2.伏秒特性的制订方法工程上用工程上用间隙上出隙上出现的的电压最大最大值和放和放电时间的关系来表征的关系来表征间隙在隙在冲冲击电压下的下的击穿特性,称穿特性,称为伏秒特性伏秒特性 伏秒特性用实验方法求取伏秒特性用实验方法求取保持标准波形不变,逐级升高电压电压较低时,击穿发生在波尾电压甚高时,放电时间减至很小,击穿可发生在被头在波尾击穿时,以冲击电压幅值作为纵坐标,放电时间作为横坐标在波头击穿时,还以放电时间作为横坐标,但以击穿时电压作为纵坐标 放电时间具有分散性,于是每级电压下可得一系列放电时间,实际上伏秒特性是以上、下包线为界的一个带状区域,如左图所示3.伏秒特性的用途 间隙伏秒特性的形状决定于电极间电场分布极不均匀电场中平均击存场强较低,放电时延较长,因此其伏秒特性在放电时间还相当大时(约几微秒),就已随后者减少而明显地翘向上方了(图中S1)在均匀及稍不均匀电场中,平均击穿场强较高,相对来说放电时延较短,所以其伏秒特性就比较平坦(图中S2)。
伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义若某间隙S1的50%冲击击穿电压高于另一间隙S2的数值,并且间隙S1的伏秒特性始终位于间隙S2之上,如图所示,则在同一电压作用下,S2都将先于S1而击穿于是若将两问隙并联:S2就可对Sl起保护作用但若如图所示,间隙S2及S1的伏秒特性相交,则虽然在冲击电压幅值较低时,S2 能对S1起保护作用,但在高幅值冲击电压作用下,S2就不起保护作用了也就是说,虽然S1的50%冲击击穿电压高于S2的数值,但在较高幅值的冲击波作用下,反而是S1先击穿这就和持续作用电压下的情况不同由此可见,单是50%冲击击穿电压不能充分说明间隙的冲击击穿特性在考虑不同间隙的绝缘(强度)配合时,为了更全面地反映间隙的冲击击穿特性,就必须采用间隙的伏秒特性从图2—65可知,保护设备的伏秒特性总希望平坦一些,即采用电场较均匀的结构 第四节 操作冲击电压下空气的击穿电压§4.1 操作冲击电压推荐波形一类是非周期性指数衰减波,波前时间从数十到数百微秒,利用冲击电压发生装置产生,另一类是衰减振荡电压,振荡频率从数十到数百赫,它是利用电容器对试验变压器低压侧放电而在高压侧感应产生的。
国际电工委员会推荐操作冲击电压的标准波形为250/2500微秒在一定的波前时间范围内,操作冲击50%击穿电压甚至会比工频击穿电压还要低50%击穿电压具有极小值,对应于极小值的波前时间随着间隙距离加大而增加,对7m以下的间隙,大致在50一200s之间50%击穿电压极小值可能比同一间隙的工频击穿电压还要低很多对于输电线路和变电所的各种形状的气体间隙,操作波波形也都具有类似的影响,都呈现出所谓“U形曲线”正极性下,尤为明显这种现象现在认为是由于放电时延和空间电荷(它的形成及迁移)这两类不同因素的影响所造成的第五节 提高气体间隙击穿电压的措施 在高压电气设备中经常遇到气体绝缘间隙为了减少设备尺寸,一般希望间隙的绝缘距离尽可能缩短为此需要采取措施,以提高气体间陈的击穿电压根据前述分析可以想到,提高气体击穿电压不外乎两个途径:一方面是改善电场分布,使之尽量均匀;另一方面是利用其它方法来削弱气体中的电离过程改善电场分布也可以有两种途径:一种是改进电极形状;另一种是利用气体放电本身的空间电荷畸变电场的作用以下我们举例介绍一些提高气体间隙击穿电压的方法但应注意,这些措施只是提供了解决问题的方向,在解决工程问题时,应根据具体情况灵活处理,才能得出比较合适的具体办法。
§5.1、改进电极形状以改善电场分布均匀电场和稍不均匀电场间隙的平均击穿场强比极不均匀电场间隙的要高得多一般说来,电场分布越均匀,平均击穿场强也越高因比可以改进电极形状、增大电极曲率半径,以改善电场分布,提高间隙的击穿电压同时,电极表面应尽量避免毛刺、棱角等以消除电场局部增强曲现象:高压静电电压表的电极就是电场比较均匀的电极结构的典型例子如不可避免出现极不均匀电场,则尽可能采用对称电场(棒—棒类型)即使是极不均匀电场,不少情况下,为了避免在工作电压下出现强烈电晕放电,必须增大电极曲率半径1. 增大电极曲率半径如变压器套管端部加球形屏蔽罩;采用扩径导线(截面相同,半径增大)等,用增大电极曲率半径的方法来减小表面场强2. 改善电极边缘电极边缘做成弧形,或尽量使其与某等位面相近,以消除边缘效应3. 使电圾具有最佳外形如穿墙高压引线上加金属扁球,墒洞边缘做成近似垂接线旋转体,以此改善其电场分布 5.2 利用空间电荷畸变电场的作用极不均匀电场中击穿前先发生电晕放电,所以在一定条件下,可以利用放电自身产生的空间电荷来改善电场分布,提高击穿电压。
例如导线—板间隙中,当导线直径减小到一定程度后,空气间隙的工频击穿电压可显著提高曲线由弯曲过渡到直线部分意味着电场已极不均匀,这时击穿前已先出现电晕了直径D=20mm及16mm时,击穿电压曲线的直线部分和尖一板间隙相近但当导线直径减为3mm以至0.5mm时,其击穿电压曲线的直线部分得陡度却大为增加,击穿电压曲线反倒逐渐变得和均匀电场中的相近了 这种现象可解释如下:导线直径很小时,导线周围容易形成比较均匀的电晕层电压增加,电晕层也逐渐扩大电晕放电所形成的空间电荷使电场分布改变,由于电晕层比较均匀,电场分布改善了,从而提高了击穿电压,所谓细线效效应当当导线直径直径较大大时,情况就不同了情况就不同了电极表面不可能极表面不可能绝对光滑,光滑,总存在存在电场局部加局部加强的地方,的地方,电离离过程的程的发展也具有展也具有统计性,性,因此因此总是存在着是存在着电离局部加离局部加强的的现象象由于导线直径较大,导线表面附近的强场区扩大,电离一经发展,就比较强烈电离局部增强如果相当强烈,就将显著加强电离区前方的电场,而削弱了周围附近的电场(类似于出现了金属尖端),从而使该电离区进一步发展。
这样电晕就易于转入刷状放电出现刷状放电后,好似出现了金属尖端,所以该导线在间隙距离较大时,其击穿电压就和尖—板或尖—尖间隙的相近了实验表明,雷雷电冲冲击电压下就没有下就没有细线效效应了在击穿电压曲线的直线部分,不同直径导线—板间隙的击穿电压都接近于尖—板间隙的数值这主要是由于雷电冲击电压作用时间太短,来不及形成充分的空间电荷层之故§极不均匀电场中屏障的采用在电场极不均匀的空气间隙中,放入薄片固体绝缘材料(例如纸或纸板),在一定条件下,可以显著提高间隙的击穿电压所采用的薄片固体绝缘材料称为屏障屏障很薄、本身的击穿电压很低时,同样存在屏障效应所以屏障效应不是由于屏障分担电压的作用而造成的,屏障本身的击穿电压没有重要意义屏随的作用和电压种类有关,以下分别讨论§直流电压下屏障的作用间隙中加入屏障后,随着屏障位置不同,击穿电压发生了很大的变化,尖电极的极性不同,屏障的影响也有别§1.正极性 当尖电极为正极性时,设置屏障可显著提高间隙的击穿电压由于屏障积聚空间电荷,改善了电场分布没有屏随时,尖电极附近,正离子形成了集中的正空间电荷,它加强了前方电场,促进了电离区向前发展,所以击穿电压较低(见第五节)。
间隙中设置屏障后,正离子将在屏障上积聚起来,并由于同号电荷的推斥作用,将沿着屏障表面比较均匀地分布开来,从而在屏障前方形成了比较均匀的电场,在屏障前方形成了比较均匀的电场,改善了整个间隙中的电场分布改善了整个间隙中的电场分布,消除了在电离区前方电场剧烈加强的现象所以正尖—板间隙中设置屏障可以提高间隙的击穿电压而且屏障效应显然还应和屏障位置有关而且屏障效应显然还应和屏障位置有关当屏障移近尖电极时,屏障和板电极间比较均匀的电场区扩大,故间隙的击穿电压也应随之上升§2.负极性 当尖电极具有负极性时,电子形成为负离子,积聚于屏障之上,同样在屏障前方形成了比较均匀的电场§当屏障离尖电极约为间隙距离的1520%时,间隙的击穿电压提高得最多因此屏障应靠近尖电极,这样更为有利§工频电压下屏障的作用没有屏障时,尖—板间隙中工频电压下击穿是在尖电极具有正极性的半周内发生的,设置屏障可以显著提高间隙的击穿电压§雷电冲击电压下屏障的作用尖电极具有正极性时,屏障也可显著提高间隙的击穿电压负极性时设置屏障后,间隙的击穿电压和没有屏障时相差不多雷电冲击电压的作用时间极短故和持续作用电压下不同,屏障上来不及积聚起显著的空间电荷。
所以冲击电压下的屏障效应应该另有原因1.5.4 高气压的采用2.大气压下空气的电气强度比较低,约30kv/cm即使采取上述各种措施,尽可能改善电场,其平均击穿场强最高也不会超过这个数值提高间隙击穿电压的另一个途径是采取其它方法来削弱气体中的电离过程如前所述,提提高高气气压可可以以减减小小电子子的的平平均均自自由由行行程程,,削削弱弱电离离过程程,,从从而而提提高高气气体体的的电气气强度度例如,大气压力下空气的电气强度仅约为变压器油的1/5-1/8,而提高压力至1-1.5MPa后,空气的电气强度就和一般的液、固态绝缘材料如变压器油、电瓷、云母等的电气强度相接近了压缩空空气气绝缘及及其其它它压缩气气体体绝缘近近来来在在一一些些电气气设备(如如高高压空空气气断断路路器器、、高高压标准准电容容器器等等)中中已已得得到到采采用用采用压缩气体的缺点是对设备容器的机械强度及密封等方面的要求提高了,从而增加了制造成本§均匀电场中的击穿电压从图中可知,当当间隙距离不隙距离不变时,,击穿穿电压随随压力提力提高而很快增加,但当高而很快增加,但当压力增加到一定程度后,力增加到一定程度后,击穿穿电压增增加的陡度逐加的陡度逐渐减小,减小,说明此后明此后继续增加增加压力的效果就逐力的效果就逐渐下降下降。
均匀电场中提高气压后,击穿场强的提高遵循前述巴申定律,并且击穿场强大致和气压成正比但是,巴申定律只是在一定的压力范围内才比较符合实际大大约从从1MPa开始,开始,实验结果和巴申定律的分歧就逐果和巴申定律的分歧就逐渐明明显了了,压力越高分歧越大同pd值下,压力越高者,其击穿电压也越低§对于高气压下击穿的机理还有待于进一步研究§不均匀电场中的击穿电压电场均匀程度的影响均匀程度的影响不均匀电场中提高气压后,间隙的击穿电压也将高于大气压力下的数值但在高气压下,电场均匀程度对击穿电压的影响比在大气压力下要显著得多,电场均匀程度下降,击穿电压将剧烈降低湿度的影响湿度的影响高气压下湿度对击穿电压有很大影响在压缩空气中湿度增加时击穿电压明显下降;如电场不均匀,则下降程度更显著§5.5 高真空的采用采用高度真空和提高气压类似,也可削弱间隙中的碰撞电离过程从而显著增高间隙的击穿电压,如图所示剩余压力低于10-4 (133Pa)后,击穿场强很高,且与剩余压力关系很小;但剩余压力高于10-4(133Pa) 时,击穿场强急剧下降在高真空中,如按气体碰撞电离理论分析,则所得击穿电压将极高,直至趋于无穷大。
实际情况当然不是这样这说明高真空中击穿机理发生了改变高真空中距离较小时,间隙的击穿和阴极的强场放射密切有关由于强场放射造成很大的电流密度,导致电极局部过热,释放气体,金属气化,破坏了真空,从而引起击穿在距离较大时,击穿是由所谓全电压效应引起的由于全电压效应,所以真空中随着距离加大,平均击穿场强越来越低由于真空中击穿过程有上述特点,所以真空间隙的击穿电压和电极材料、电极表面的光洁度及清洁度等多种因素有关,分散性很大,因而也可利用上述击穿处理法来提高间隙的击穿电压在电力设备中目前还很少采用高真空因为在电力设备的绝缘结构中,总还得采用各种固态、液态绝缘材料,在真空中这些绝缘材料会逐渐释出气体,使真空无法保持所以只是在一些特殊场合(如真空断路器—真空不只是绝缘性能好,而且还具有很好的灭弧能力)才采用高真空作绝缘§5.6 高电气强度气体的采用§(一) 高电气强度气体许多含多含卤族元素的气体化合物,如六氟化硫族元素的气体化合物,如六氟化硫(SF6)、氟利、氟利昂(昂(CCl2F2)等,其)等,其电气气强度比空气的要高很多度比空气的要高很多这些气体通常称为高电气强度气体。
采用这些气体代替空气可以大大提高间隙的击穿电压,或可大大减少工作压力空气中混用一部分高电气强度气体也可提高间隙的击穿电压所谓相对电气强度是在压力及距离相同的条件下,各该气体的电气强度和空气的电气强度之比§(二) 卤化物气体电气强度高的原因1.由于含有卤族元素,这些气体具有很强的电负性,气体分子容易和电子结合成为负离子,从而削弱了电子的碰撞电离能力,同时又加强了复合过程2.这些气体的分子量都比较大,分子直径较大,使得电子在其中的自由行程缩短,不易积聚能量,从而减少了其碰撞电离能力3.电子和这些气体的分子相遇时,还易于引起分子发生极化等过程,增加能量损失,从而减弱其碰撞电离能力§(三) 对高电气强度气体的要求除了击穿特性之外,高电气强度气体应满足其它一系列要求,才能在工程上加以采用,这些要求主要有:1.液化温度要低,采用高电气强度气体时,常常同时提高压力,以便更大程度的提高间隙的击穿电压,缩小设备的体积和重量所以这些气体的液化温度要低,以便在较低的运行温度下,还能施加相当的压力2.应具有良好的化学稳定性,不易腐蚀设备中的其它材料,无毒,不会爆炸,不易燃烧,即使在放电过程中也不易分解等。
3.经济上应当合理,价格便宜,能大量供应目前工程上已得到采用的是六氟化硫(SF6)SF6除了其电气强度很高以外,还具有优良的灭弧性能,故很适合用于高压断路器中近年来SF6已不仅用来制作单台电气设备(如SF6断路器、避雷器、电容器等),而且还发展成了各种组合设备,即将整套送变电设备组成一体,密封后充以SF6气体,如全封闭组合电器、气体绝缘变电所、充气输电管道等这些SF6组合设备具有很多优点,如可大大节省占地面积、简化运行维护等等影响气隙沿面闪络电压的因素Thanks!!。