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2.4 不均匀电场气隙的击穿


中国农业大学信息与电气工程学院(CIEE)
3.极性效应
电晕起始电压:
Uc Uc
气隙击穿电压:
U b U b
正极性电极电晕起始电压高; 负极性电极击穿电压高。
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正极性电极不均匀电场放电过程
-- +++ ++ - +++ + -- + E1 E0
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2m长正棒-负版气隙发展阶段
中国农业大学信息与电气工程学院(CIEE)
2 .负先导过程
大量电子向远离负棒极的方向移动,崩头附 近由于大量正空间电荷的存在使电场削弱,不足 以产生撞击游离;棒极附近的正空间电荷使其附 近的电场加强,产生强烈游离,并伴有热游离, 形成先导通道。但前方空间中大量的负空间电荷 (迁移慢)在通道前端形成相当强的反向电场, 使电场减弱,通道发展停滞。一段时间后,通道 前端的负空间电荷被电场力逐渐驱散,先导通道 又向前发展,并重复第一阶段的过程。这样的过 程可重复多次,使负先导通道的前进有分级的特 性。 当发展到贯穿阶段时,从迎面电极形成正先导。
平均击穿场强比均匀场时低很多; 均匀场空气间隙 Eb ≈ 30kV/cm 极不均匀电场 Eb (平均)≈ 5kV/cm 从部分击穿发展到完全击穿; 放电电压受极性的影响(极性效应);
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电晕放电
刷状放电
刷状放电延伸
间隙击穿放电
2.电晕放电(在电极曲率大的地方出现的放电发光层)
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2m长棒-棒气隙迎面先导发展阶段
中国农业大学信息与电气工程学院(CIEE)
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直流高压输电线
单极导线直流电晕起始场强经验公式 (皮克公式): 0.305 Ecor 31.5m (1 )(kV / cm) r0 m:导线表面粗糙系数,光滑导线m≈1, 绞线m≈0.8~0.9 δ:空气相对密度 r:导线半径cm
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Uc Uc
U b U b
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长间隙击穿(1m以上)
电子崩
流注 先导 主放电
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1 .正先导过程
正棒极附近极高场强使其附近发展电子 崩、流注,大量的电子进入正棒极,使棒 极附近的电流密度增大,温度很高(104 K),发生强烈的热游离,形成先导通道, 将棒极电位带到通道前端,加强前方电场, 发展新流注,使通道不断延伸,到达对面 电极。 先导通道外是正空间电荷套,径向场强 很小,电流很小。
平行导线起晕临界场强
Ecor
0.298 30.3m (1 )(kV / cm) r0
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交流输电线
三相导线对称排列,起晕临界电压
U cor 0.298 S 21.4m1m2 (1 )r0 ln r0 r0
S为线间距离
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+
E2
电极附近电场得到削弱, 不利于电晕发展; 电子崩从电场弱的区域向 强的方向发展,有利放电 发展
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E
x
负极性极不均匀电场放电过程
+ ++ - + - + + ++ +++ -+ Байду номын сангаас + + + + + - +
---
+ 电极附近电场得到加强, 有利于电晕发展;
2.4 不均匀电场中气隙的击穿
不 均 匀 电 场
稍不均匀电场
极不均匀电场
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一、均匀和稍不均匀电场
一旦出现自持放电整个气隙立刻击穿
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二、极不均匀电场
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1.极不均匀电场间隙击穿特点:
E1 E E0
E2
电子崩从电场强的地方 向弱的地方发展,不利 放电发展 x
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直流击穿电压与间隙距离的关系
工频交流电压击穿电压与间隙距离的关系
小结
电场按照不均匀程度可划分为:稍不 均匀电场和极不均匀电场;
不均电场的击穿场强低于均匀电场; 极不均匀电场具有明显的极性效应
电晕放电的危害

电晕放电电流具有脉冲特性,会产生高 频电磁干扰; 产生噪声; 消耗功率; 放电产生臭氧合氧化氮,对金属材料有 腐蚀。
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• • •
电晕放电的有益方面

• • •
臭氧发生起用于杀菌等环保用途;
削弱冲击电压的陡度和幅值; 用于静电除尘、喷药、喷漆; 利用电晕放电产生的低温等离子体用于 有害气体分解。
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