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介質的擊穿場強的絕緣特性

更新時間:2024-03-25      點擊次數:1147

氣體、特別是空氣,是電力系統中應用相當廣泛的絕緣材料。如架空輸電線路相與相之間、線路與鐵塔之間、變壓器引出線之間都是以空氣作為絕緣介質的。此外,在一些液體與固體絕緣材料內部也或多或少的含有一些氣泡。所以氣體放電的研究是高電壓技術中的一個基本任務。

在通常情況下,由于宇宙射線及地層放射性物質的作用,氣體中含有少量的帶電質點(約為1000對/cm3),在電場作用下,這些帶電質點沿電場方向運動,形成電導電流,故氣體通常并不是理想的絕緣材料。當電場較弱時,由于帶電質點極少,氣體中的電導電流也極小,故可認為氣體電介質是良好的絕緣介質,在電場作用下,電子在氣體介質中的運動軌跡如圖1-1所示

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當加在氣體間隙上的電場強度達到某一臨界值后,間隙中的電流會突然劇增,氣體介質會失去絕緣性能而導致擊穿,這種現象稱為氣體介質的擊穿,也稱氣體放電。擊穿時加在氣體間隙兩端的電壓稱為該氣隙的電壓擊穿,或稱放電電壓,用UF表示均勻電場中,電壓擊穿間隙距離之比稱為該氣體介質的擊穿場強擊穿場強反映了氣體介質耐受電場作用的能,也即該氣體的電氣強度,或稱氣體的絕緣強度;在不均勻電場中,電壓擊穿與間除距離之比,稱為該氣體介質的平均擊穿場強

氣體間隙擊穿后,由于電源容量、電極形式、氣體壓力等的不同,而具有不同的放電形式。在大氣壓或更高的氣壓下常表現為火花放電的形式,但如果電源功率大、內阻小時,就可能出現電流大、溫度高的電弧放電。不管是火花放電還是電弧放電,放電通常限制在一個帶狀的狹窄通道中。在極不均勻電場中,可能只有局部間隙中的場強達到臨界值,在此局部處首先出現放電,叫局部放電。高壓輸電線路導線周圍出現的電暈放電就屬于局部放電。

上面所說的“放電"或“擊穿"也適用于液體或固體介質。當電極間既有固體介質,又有氣體或液體介質,它們構成并聯的放電路徑時,放電往往沿著固體介質表面發生,通常叫做閃絡。例如當輸電線路上出現較高的電壓時,常常會引起沿絕緣子表面的閃絡,固體介質中的擊穿將使介質強度喪失。而在氣休或液體介質中發生擊穿則一般只引起介質強度的暫時喪失,當外加電壓去掉后,能恢復其絕緣性能,故稱為自恢復絕緣

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