电气绝缘基础知识.ppt

第二章电气绝缘基础知识;内容提要;第一节气体介质的绝缘特性

;;大纲要求;;研究在电场作用下，气体间隙中带电离子的形成和运动过程

气体间隙中带电离子是如何形成的；

气体间隙中带电通道是如何形成的；

带电通道形成后，又是如何维持持续放电的;一、空气间隙的击穿机理;;

;空气是绝缘体，则触头之间的空气为什么会产生电弧，从而形成了一个导电的通道呢？;空气为什么会产生电弧？;在切断电路时，空气（或其他绝缘介质）是如何由绝缘状态转变为导电状态（即游离状态）的呢？

;①强电场发射（在触头间最初产生自由电子的原因之一）

在开关触头刚刚分离的瞬间，当电场强度E（E=U/s）超过3×106伏/米以上

金属触头阴极表面的电子被电场力拉出，称为强电场发射。;②热电子发射（在触头间产生自由电子的原因之二）

触头即将分开的瞬间，触头之间的压力以及接触面积减小，接触电阻（Ｒc）增大，电流（I）通过此接触电阻，使得电能损耗（I2Rc）增大。

在触头表面出现炽热点，温度极高，使得自由电子能量增加，运动加剧，阴极表面就会有电子跑出，形成热电子发射。

;③碰撞游离（形成电弧的原因）

具有很高的速度和巨大的动能的电子，不断地与空气（或其他绝缘介质）的原子或分子发生碰撞，使原子核周围的束缚电子释放出来，形成自由电子和正离子称为碰撞游离。

;自由电子在强电场的作用下，加速向阳极运动，这些具有很高的速度和巨大的动能的电子，不断地与空气（或其他绝缘介质）的原子或分子发生碰撞，使原子核周围的束缚电子释放出来，形成自由电子和正离子，这种现象就称为碰撞游离。;;碰撞游离过程示意图;电弧的形成;;;;1、气体间隙击穿电压与气体密度的关系

在温度不变的条件下：

压力越大，密度越大，电子的自由行程短，间隙不容易被击穿，击穿电压升高；

反之，击穿电压减小。

但，气体过于稀薄，碰撞次数太小，导致击穿电压升高。;;在标准大气压下，温度为20℃

均匀电场空气间隙的击穿场强大约为：30kV/cm

不均匀电场空气间隙的击穿场???大大下降:

空间间隙距离大于50cm

负极性的直流平均击穿场强:10kV/cm;

正极性的直流平均击穿场强:4.5kV/cm;

;稳态电压：持续作用电压，指的是工频交流和直流电压

1、均匀电场在稳态电压下的击穿特性

1）没有极性效应；2）与电压作用时间无关；3）不会出现电晕放电

2、不均匀电场在稳态电压下的击穿特性

稍不均匀电场：不能维持稳定的电晕放电；

与均匀电场一样击穿电压=自持放电电压

实例：D/S≥2的球间隙、GIS的母线

极不均匀电场：能维持稳定的电晕放电；

击穿电压(远大于)自持放电电压

实例：D/S2的球间隙、棒棒间隙、棒板间隙;从放电的观点如何区分电场的均匀程度：

均匀电场：不存在电晕放电，击穿电压等于自持放电电压,与作用时间无关；

稍不均匀电场：不能维持稳定的电晕放电，击穿电压等于自持放电电压；

极不均匀电场：能维持稳定的电晕放电，击穿电压远大于自持放电电压；;;四、气体间隙的直流击穿电压和极性效应;;;;

2.电压作用时间(电压波形)的影响

1）均匀电场，空气间隙的击穿电压与电压波形、电压作用时间无关；

2）极不均匀电场，雷电击穿电压远大于工频击穿电压

;五、SF6气体的绝缘特性;▉SF6气体的介电特性;;;六、气体放电的不同形式;;七、气体中固体介质的沿面放电;;;第二节液体介质的绝缘特性

;第二节液体介质的绝缘特性

;;;;;第三节固体电介质的绝缘特性

;;;;第四节组合绝缘的耐电特性

;;;;;复习题：

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