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提高气体间隙击穿电压的措施

2017-03-03 16:37:23 | 人围观 | 评论:0

　　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 E_b很高
　　高真空下，击穿场强E_b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U_b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