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大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響及其校正
閱讀：3940發(fā)布時(shí)間：2024-5-16
【模塊描述】本模塊介紹氣體溫度,、氣體壓力,、氣體濕度對(duì)氣隙擊穿電壓的影響,。通過(guò)原理講解、圖表曲線示意,，計(jì)算舉例,，了解大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響、海拔高度對(duì)氣隙放電電壓的影響及如何校正放電電壓,。
【正文】
一,、大氣校正因數(shù)
空氣間隙的擊穿電壓以及電氣設(shè)備外絕緣的閃絡(luò)電壓都與大氣壓力、溫度、濕度等大氣條件有關(guān),。為了比較不同大氣條件下的放電電壓,，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：溫度t0=20℃，壓力P0=101.3kPa,，絕對(duì)濕度h0=1lg/m3,。規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)電壓均為標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的數(shù)值。
試驗(yàn)表明,，大氣中空氣間隙的擊穿電壓和絕緣子的閃絡(luò)電壓隨空氣密度的增大而提高,，這是由于空氣密度增大時(shí)電子的平均自由行程縮短，運(yùn)動(dòng)中所積累的動(dòng)能較小,，不易造成碰撞游離所致,。
濕度對(duì)放電電壓的影響比較復(fù)雜。濕度增大時(shí),，空氣中所含的水分子增加,，由于水分子的電負(fù)性較大，容易捕獲自由電子形成負(fù)離子,，使其游離能力下降,，所以間隙的擊穿電壓包括絕緣子的閃絡(luò)電壓隨濕度的增大而增大。但當(dāng)空氣的絕對(duì)濕度很高,，在固體絕緣表面出現(xiàn)凝露現(xiàn)象時(shí),，沿固體絕緣表面的閃絡(luò)電壓將隨濕度的增大而降低。在均勻電場(chǎng)或稍不均勻電場(chǎng)間隙中,，空氣的放電電壓隨濕度的增加而增大的程度很小,，可以忽略不計(jì)。但濕度對(duì)極不均勻電場(chǎng)的放電過(guò)程有較明顯的影響,，應(yīng)進(jìn)行濕度的校正,。
利用校正因數(shù)可以將標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的放電電壓與試驗(yàn)條件下的放電電壓進(jìn)行相互換算。試驗(yàn)時(shí)的放電電壓U與標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的放電電壓U0間的換算關(guān)系為
U=KtU0 (TYBZ01402010-1)
式中Kt——大氣校正因數(shù),，其值為空氣密度校正因數(shù)K1與空氣濕度校正因數(shù)K2的乘積,。
1.空氣密度校正因數(shù)K1
空氣密度校正因數(shù)K1取決于相對(duì)空氣密度δ，其表達(dá)式如下
K1=δm (TYBZ01402010-2)
當(dāng)大氣壓力為p(kPa),、溫度為t(℃)時(shí),，相對(duì)空氣密度為
2.濕度校正因數(shù)K2
K2=Kw （TYBZ01402010-4）
K為系數(shù)，其值取決于試驗(yàn)電壓的種類(lèi),，且為絕對(duì)濕度h與相對(duì)空氣密度δ的比率h/δ的函數(shù),，可用圖TYBZ01402010-1的曲線近似求取。
3.指數(shù)m和W
m和W的近似值由圖TYBZ01402010-2求取,，圖中引入?yún)?shù)g,，其計(jì)算式如下
式中 Ub ——實(shí)際大氣條件下50%破壞性放電電壓的測(cè)量值或估算值,，kV，耐受電壓試驗(yàn)時(shí)可假定為1.1倍試驗(yàn)電壓值,；
L——試品最小放電路徑,，m；
δ,、K——實(shí)際的空氣相對(duì)密度及濕度校正因數(shù)式中的參數(shù),。
二、海拔高度的影響
隨著海拔高度增加,，大氣壓力下降,，空氣密度減小，因此電氣設(shè)備外絕緣的放電電壓也隨之下降,。在海拔1000～4000m的范圍內(nèi),，海拔每升高100m，絕緣強(qiáng)度約降1%,。考慮到這一點(diǎn),，對(duì)擬用于海拔高于1000m,，但不超過(guò)4000m 處的設(shè)備外絕緣及干式變壓器的絕緣，在平原地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),，其試驗(yàn)電壓應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的試驗(yàn)電壓U0乘以海拔校正系數(shù)Ka,，即
式中 H——設(shè)備安裝地點(diǎn)的海拔高度，m,。
例 擬用于海拔H為3500m高原地區(qū)的10kV變電站的母線支柱絕緣子,，平原地區(qū)的制造廠在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下對(duì)其進(jìn)行1min干工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電壓應(yīng)為多少,？
解：10kV母線支柱絕緣子的Imin干工頻耐受電壓U0為42kV,，則在平原地區(qū)進(jìn)行1min干工頻耐受電壓試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)電壓應(yīng)為
【思考與練習(xí)】
1.濕度對(duì)空氣間隙的擊穿電壓有何影響,？
2.某母線支柱絕緣子擬用于海拔4000m的高原地區(qū)的35kV變電站,，問(wèn)平原地區(qū)的制造廠在標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下進(jìn)行Imin干工頻耐受電壓試驗(yàn)時(shí)(規(guī)程規(guī)定的干工頻耐受電壓為100kV)，其試驗(yàn)電壓應(yīng)為多少,？
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