第三章雷电冲击下的击穿详解.ppt

Chapter 3. 气隙的击穿特性 放电时间 冲击电压波形的标准化 冲击电压下气隙的击穿特性 一、放电时间 完成气隙击穿的三个必备条件： 足够大的电场强度或足够高的电压 在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子 需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿 完成击穿所需放电时间是很短的（微秒级）： 直流电压、工频交流等持续作用的电压，满足上述三个条件不成问题； 当所加电压变化速度很快、作用时间很短的冲击电压，因有效作用时间短，以微秒计，此时放电时间就变成一个重要因素。 放电时间的组成： 总放电时间 tb=t1+ts+tf 后面两个分量之和称为放电时延 tlag=ts+tf tb和tf都具有统计性 放电时间tb和tlag放电时延的长短都与所加电压的幅值U有关，总的趋势是U越高，放电过程发展的越快，tb和tlag越短。 二 冲击电压波形的标准化 （一）标准雷电冲击电压波 标准雷电冲击电压如下图所示： IEC和国标的规定为： T1＝1.2 μs± 30％ T2＝50 μs± 20％ 一般写为1.2/50 μs，有国家为1.5/40 μs （二）标准雷电截波 来模拟雷电过电压引起气隙击穿或外绝缘闪络后所出现的截尾冲击波，如图所示。 （三）标准操作冲击电压波 图1-17 操作冲击试验电压波形 （a）非周期性双指数冲击波；（b）衰减振荡波 三、冲击电压下气隙的击穿特性 （一）50％冲击击穿电压（ U50% ） 在工程实际中广泛采用击穿百分比为50％时的电压（ U50% ）来表征气隙的冲击击穿特性。实际中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可认为是50％冲击击穿电压。 U50%与Ur静态击穿电压的比值称为冲击系数β， 均匀和稍不均匀电场下，β ≈ 1; 极不均匀电场中,β 1，冲击击穿电压的分散性也较大，其标准偏差可取3％。 （二）伏秒特性 冲击击穿特性最好用电压和 时间两个参量来表示，这种 在“电压－时间”坐标平面上 形成的曲线，通常称为伏秒 特性曲线，它表示该气隙的 冲击击穿电压与放电时间的 关系。如图1-18所示： 实际的伏秒特性曲线如图1-19所示，是一个以上、下包线为界的带状区域。通常取50％伏秒特性或平均伏秒特性曲线来表征一个气隙的冲击击穿特性。 1－上包线； 2－50％伏秒特性； 3－下包线 随着时间的延伸，一切气 隙的伏秒特性都趋于平坦， 但特性曲线变平的时间却 与气隙 的电场形式有较大 关系： 如图所示： 均匀或稍不均匀电场的放 电时延（间）短，因而其 伏秒特性很快就变平了 （例如1μs处）； 而极不均匀电场的 放电时延（间）较 长，因而其伏秒特 性到达变平点的时 间也就较长。 小 结 放电时间的组成为：tb=t1+ts+tf 冲击电压波形的标准化 标准雷电冲击电压波 标准雷电截波 标准操作冲击电压波 冲击电压下气隙的击穿特性 采用击穿百分比为50％时的电压来表征气隙的冲击击穿特性； 伏秒特性表征气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。 * *