提高气体间隙击穿电压的措施
时间：2023-03-11作者：佚名
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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  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）  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  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  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。  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  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-  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  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  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   电离系数：单位长度新增电子数 电子附着系数：单位长度被吸附的次数  有效电离子数 SF6仅当E/P>临界值  时 ，放电才可能发展空气  SF6是空气的3倍 -E成性关系崩头电子数 临界值  即  时电子崩转入流注放电：非自持——自持 代入   3.SF6气体间隙的工程击穿场强Ebt 各种因素，粗略估计 |
