提高气体间隙击穿电压的措施

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希望间隙的绝缘距离尽可能短——雷提高间隙击穿电压
  两种途径
  改进电极形状提高气体间隙击穿电压的措施①改善电场分布
          利用气体放电本身的空间电荷畸变电场
  尽量均匀
  ②削弱气体中的电离过程
 一、电极形状的改进——电场分布均匀,平均击穿场强高
  (1)增大电极曲率半径,减小表面场强。图2-25
  (2)改善电极边缘——弧形,消除边缘效应
  (3)使电极具有最佳外形。
  原则:调整电场,降低局部过高场强,提高间隙击穿电压(电气强度)
   提高气体间隙击穿电压的措施
 二、空间电荷的利用
  极不均匀电场,击穿前发生电晕现象——利用放电自身产生的空间电荷改善电场分布
   提高气体间隙击穿电压的措施
  例图2-26导线直径小反而击穿电压高,导线直径大,击穿电压与尖-板近——细线效应。
  解释:导线直径很小时,导线周围易形成均匀电晕流,电压 电晕流,电晕放电形成的空间电荷使电场分布改变,电晕流均匀,电场分布改善,从而提高了击穿电压。
  导线直径大,表面不光滑,存在电场局部强的地方,——电离局部强, 另外强场巨大,电离发展强烈,加强前方电场,削弱了周围附近的电场(类似金属尖端)——电晕易转入刷状放电,击穿电压与尖-板击穿的电压相近。
  实验:雷电冲击电压下无细线效应——电压作用时间短,来不及形成空间电荷层。
  利用空间电荷(均匀电晕)提高间隙击穿电压——持续电压。
 三、极不均匀场中屏障的采用
  放入薄片固体绝缘材料,显著提高间隙击穿电压——屏障
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  与电压种类相关:
  ① 尖电极正极性,屏障显著提高间隙击穿电压,图2-28
  无屏障,尖电极附近正离子形成集中的正空间电荷,促进电离发展击穿电压低。
  设置屏障后,正离子积聚并在表面均匀分布,屏障前方形成均匀电场,改善电场分布,提高击穿电压——效果与位置有关。
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  ② 尖电极负极性
  屏障靠最近板极,反面降低了击穿电压
  ③ 工频电压下设置屏障击穿曲线——显著提高击穿电压
  ④ 雷电冲击电压下
  ⑤ 均匀、稍不均匀电场,屏障不能提高间隙击穿电压
 四、固体绝缘覆盖层
  稍不均匀电场,离场强电极表面覆盖固体低绝缘层,提高击穿电压显著,有待进一步得入
 五、高气压的采用
  大气压下空气电气强度30kV/cm,不高
  其他方法——削弱气体电离过程,如内绝缘有条件下,提高气压,减少电子平均行程,削弱电离。特殊注意如下:
  (1)电场均匀程度影响 图2-32
   提高气体间隙击穿电压的措施
  间隙距离不变,击穿电压随压力提高而增加,一定程度而变缓,高气压下,电场均匀程度对击穿电压的影响比大气压力下显著均匀程度下降,击穿电压将剧烈降低,高压下,应尽量均匀,但气压不会太高,因为①-提高气体间隙击穿电压的措施下压力高,击穿电压低,不符合申定律②对容电机械强度及密封要求高
  (2)电极表面状态的影响
  高气压下,气隙击穿电压和电极表面粗糙度类不大,粗糙——击穿电压低。新电极最初几次击穿电压较低,多次火花击穿后击穿电压提高,分散性小——电极的“老炼”处理污物,湿度等因素在高压下对气隙击穿电压的影响比常压下显著。
  结论:高气压下应尽可能改进电极形状,改善电场分布,电极应加工光洁,气体要过滤,充气后需较长时间静化后再使用。
 六、高真空的采用
  ——削弱电极间气体的电离过程,电子自由行程变大,但间隙中E分子可碰撞电离子过程无从发展,提高了击穿电压
  P<133x10-4Pa Eb很高
  高真空下,击穿场强Eb与P关系不大,碰撞电离不起主要作用,强场放射是高真空下的击穿机理。
真空断路口
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 七、高电气强度气体(SF6)的采用
  卤族云素气体化合物,六氟化硫SF6,四氯化碳CCl4,氟列昂CCl2F2电气强度都比空气高很多——高电气强度气体代替空气Ub体积提高气体间隙击穿电压的措施
  相对电气强度——气压,间隙距离相同下,与空气电气强度之比。
  SF6无色,无味,无毒,非燃性,惰性化合物,无弧性能,无腐蚀作用。
  用于大容量高压断路口,高压充气电缆,高压电容口,充气套管中。
  缺点:造价高,温室气体,破坏自氧层。
  1.SF6等气体电气强度高的原因
  ①含有卤族之素,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气体分子量大,直径大,使得电子自由行程缩短,不易积聚能量,减少了电离能力。
  ③电子与这些气体的分子相遇,易引起分子极地,增加能量损失,减弱电离能力。
  2.电子电离系数,附着系数及自持放电条件
  SF6可用气体放电理论分析,其特殊之处在于具有强烈的电负性,分子吸附电子,而阻碍放电发展的可能性。
  电子运动中增加的规律提高气体间隙击穿电压的措施
  提高气体间隙击穿电压的措施电离系数:单位长度新增电子数
  提高气体间隙击穿电压的措施电子附着系数:单位长度被吸附的次数
  提高气体间隙击穿电压的措施有效电离子数提高气体间隙击穿电压的措施
  SF6仅当E/P>临界值提高气体间隙击穿电压的措施提高气体间隙击穿电压的措施,放电才可能发展
  空气提高气体间隙击穿电压的措施SF6是空气的3倍
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   提高气体间隙击穿电压的措施-E成性关系
  崩头电子数提高气体间隙击穿电压的措施
  临界值提高气体间隙击穿电压的措施提高气体间隙击穿电压的措施
  提高气体间隙击穿电压的措施时电子崩转入流注
  放电:非自持——自持
  代入提高气体间隙击穿电压的措施
  提高气体间隙击穿电压的措施
  3.SF6气体间隙的工程击穿场强Ebt
  各种因素,粗略估计
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