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均勻電場(chǎng)和稍不均勻電場(chǎng)的氣體放電及其擊穿特性
閱讀：2403發(fā)布時(shí)間：2024-6-6
【模塊描述】本模塊介紹均勻電場(chǎng)、稍不均勻電場(chǎng)的氣體擊穿特性,。通過原理講解,，了解均勻電場(chǎng)中無極性效應(yīng)、無局部放電的特點(diǎn),，掌握均勻電場(chǎng)中擊穿電壓與間隙距離的線性關(guān)系及其應(yīng)用,，掌握標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下空氣隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)值，掌握稍不均勻電場(chǎng)的極性效應(yīng),。
【正文】
一,、均勻電場(chǎng)氣體放電及其擊穿特性
1.均勻電場(chǎng)的典型電極
所謂均勻電場(chǎng)，就是間隙中電場(chǎng)強(qiáng)度處處相等,。平板電極當(dāng)電極的面積遠(yuǎn)大于電極間的距離且消除電極邊緣效應(yīng)后構(gòu)成的電場(chǎng)為均勻電場(chǎng),，例如，高壓靜電電壓表的電極布置就是均勻電場(chǎng)間隙,。
2.均勻電場(chǎng)氣體放電的特點(diǎn)
(1)因電極對(duì)稱,，所以擊穿電壓無極性效應(yīng)。
(2)因擊穿前間隙各處場(chǎng)強(qiáng)相等,，擊穿前無電暈發(fā)生,，起始放電電壓等于擊穿電壓。
(3)擊穿所需時(shí)間極短,，因此直流擊穿電壓,、工頻擊穿電壓(幅值)、50%沖擊擊穿電壓都相同,，且分散性較小,。
3.均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓
均勻電場(chǎng)中空氣間隙的擊穿電壓Ub(峰值，kV)可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示
式中 S——間隙距離,，cm;
δ——空氣相對(duì)密度,。
當(dāng)S在1～10cm范圍內(nèi)時(shí)，均勻電場(chǎng)中空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)(峰值)大約等于30kV/cm,。
二,、稍不均勻電場(chǎng)的氣體放電及其擊穿特性
在電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)中,，電場(chǎng)絕大多數(shù)是不均勻電場(chǎng)。電場(chǎng)不均勻的程度用電場(chǎng)不均勻系數(shù)f表示,，f＜2時(shí)為稍不均勻電場(chǎng)。稍不均勻電場(chǎng)中放電的特點(diǎn)與均勻電場(chǎng)中相似,。
1.稍不均勻電場(chǎng)的典型電極
較典型的稍不均勻電場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式有：球一球,、球一板、兩平行圓柱,、兩同軸圓柱,、兩垂直圓柱等。如高壓實(shí)驗(yàn)室中用來測(cè)量電壓的球間隙,、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器,、單芯電纜等都屬于稍不均勻電場(chǎng)。SF6氣體絕緣設(shè)備中(例如 GIS)經(jīng)常遇到的也是均勻或稍不均勻電場(chǎng),。
需要說明的是：任何形狀電極的電場(chǎng)都會(huì)隨著極間距離的增大從稍不均勻電場(chǎng)變?yōu)闃O不均勻電場(chǎng),。
2.稍不均勻電場(chǎng)的極性效應(yīng)
當(dāng)電場(chǎng)分布不對(duì)稱時(shí)，稍不均勻電場(chǎng)中也有極性效應(yīng),，且其擊穿電壓的極性效應(yīng)與極不均勻電場(chǎng)間隙相反,。這是因?yàn)殡姌O為負(fù)極性時(shí)，電暈起始電壓比正極性略低,，而在稍不均勻電場(chǎng)中,，由于不能形成穩(wěn)定的電暈放電，電暈起始電壓就是擊穿電壓,，所以電極為負(fù)極性時(shí)的擊穿電壓較正極性時(shí)略低,。
工頻交流電壓作用下擊穿電壓的峰值與負(fù)極性時(shí)相同。
3.稍不均勻電場(chǎng)中擊穿電壓的特點(diǎn)
(1)電場(chǎng)不對(duì)稱時(shí),，擊穿電壓有極性效應(yīng),，但不顯著。
(2)擊穿前有電暈發(fā)生,，但不穩(wěn)定,，一旦出現(xiàn)電暈，立即導(dǎo)致整個(gè)間隙擊穿,。
(3)間隙距離一般不很大,，放電發(fā)展所需時(shí)間短。直流擊穿電壓,、工頻擊穿電壓峰值及50%沖擊擊穿電壓幾乎一致,，且分散性不大。
稍不均勻電場(chǎng)的擊穿電壓與電場(chǎng)均勻度關(guān)系極大,，沒有能夠概括各種電板結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)公式,，通常是對(duì)一些典型的電極結(jié)構(gòu)做出一批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),，實(shí)際的電極結(jié)構(gòu)只能從典型電極中選取類似結(jié)構(gòu)進(jìn)行估算。
很明顯,，電場(chǎng)越均勻,，同樣間隙距離下的擊穿電壓越高，其極限就是均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓,。
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