真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性
高压真空开关电弧熄灭与重燃的原理与特点
高压真空开关电弧熄灭与重燃的原理与特点!高压真空开关电弧熄灭与重燃的原理与特点游离是在外加电压和电弧电流作用下，电子和离子不断产生的过程，也就是电弧的产生和维持的过程。
与此同时，在弧柱中还存在着电子和离子消失（减少）的过程，使电弧电流减少，以致使电弧熄灭，称为去游离。
在稳定燃烧的电弧中，这两个过程处于动态平衡。
如果游离现象大于去游离现象，电弧将继续炽热燃烧；如果去游离大于游离，电弧越来越弱，最后熄灭。
因此使去游离大于游离就是电弧熄灭的基本原理。
一、去游离的方式主要是复合与扩散（1）复合弧隙中带正电或带负电的质点，在运动中彼此结合形成中性质点的过程，称为复合。
电子的运动速度约为离子运行速度的1000倍，因此，电子和离子的直接复合可能性很小。
但是，电子在碰撞时先附着在中性质点上形成负离子，然后与运动速度大致相等的正离子相互吸引、接触而形成中性质点（中性分子）。
复合过程的快慢，主要决定于离子运动的速度。
使弧柱场强减小，降低电弧温度，增大气体压力，升高气体密度等，均可减小离子运动速度，增加离子间接触机会，加强复合。
（2）扩散扩散是弧柱中的自由电子及正离子由于热运动从弧柱内逸出进入周围介质的一种现象。
电弧中的高温自由电子和正离子由密集的空间向周围密度小、温度低的介质扩散，并与介质中带异性电的质点结合，形成中性分子。
电弧与周围介质温度差以及离子浓度差愈大，扩散作用愈强。
采用冷的、新鲜的、未游离的气体吹动电弧，可使电弧在周围介质中移动，加强与新鲜介质接触，一方面带走电弧的热量，另一方面增大电弧与周围介质的温差，加强扩散，有利于灭弧。
电弧熄灭与否，取决于游离与去游离两个因素作用的结果。
当弧柱中去游离大于游离时，电弧中离子减小，电弧电阻增加，电流减小，最后电弧趋于熄灭。
二、交流电弧的熄灭交流电流每半个周期经过一次零值。
此时，电源停止向弧隙输入能量，而弧隙由于不断散出热量，温度下降，热游离作用迅速减弱，电弧暂时熄灭。
操作冲击电压下空气间隙击穿的特点
操作冲击电压下空气间隙击穿的特点
随着高压电力设备的广泛应用，对其安全可靠性的要求也越来越高。
在设备运行过程中，由于操作或其它原因，会产生冲击电压，当电压达到一定程度时，就会导致空气间隙的击穿，给设备带来很大的威胁。
本文将介绍操作冲击电压下空气间隙击穿的特点。
首先，操作冲击电压下空气间隙击穿的电压级别较低。
正常情况下，空气间隙的击穿电压通常在几千伏到十几千伏之间，而操作冲击电压的电压级别通常在几百伏到几千伏之间。
因此，操作冲击电压下空气间隙击穿的特点是电压较低，但是在短时间内电场强度非常高。
其次，操作冲击电压下空气间隙击穿的时间很短。
实验表明，当操作冲击电压极短的脉冲达到一定的电场强度时，空气间隙就会被击穿。
而且，这个过程只需要几纳秒到几微秒的时间。
因此，操作冲击电压下空气间隙击穿的特点是时间很短，但是电场强度非常高。
最后，操作冲击电压下空气间隙击穿的产生是不可避免的。
由于各种原因，操作冲击电压总是会不可避免地出现，而且产生的电场强度也越来越高，因此空气间隙的击穿也会越来越频繁。
因此，必须采取一系列的措施来防止操作冲击电压下空气间隙的击穿，保障设备的安全可靠运行。
综上所述，操作冲击电压下空气间隙的击穿具有电压较低、时间很短、产生不可避免等特点，必须引起我们的高度重视，采取有效的措施来防范击穿的发生，保障设备的安全运行。
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高压电工作业习题与答案
高压电工作业习题与答案1、线路验电应逐相进行。
同杆架设的多层电力线路验电时,先( ),先验下层后验上层。
A、验高压或低压B、验低压后验高压C、验低压答案：B2、当架空配电线路中间需设置分支线时,一般用( )。
A、分支杆塔B、耐张杆塔C、直线杆塔答案：A3、( )指正常情况下没有断开的备用电源或备用设备,而是工作在分段母线状态,靠分段断路器取得相互备用。
A、明备用B、暗备用C、冷备用答案：B4、当导体材料及长度确定之后,如果导体截面越小,则导体的电阻值( )。
A、越大B、越小C、不变答案：A5、电流互感器的一次绕组匝数很少,( )在线路里,其电流大小取决于线路的负载电流。
A、混联B、串联C、并联答案：B6、梯子分为人字梯和( )。
A、靠梯B、拉伸梯C、挂梯答案：A7、电气设备有三种工作状态,即运行、备用、( )。
A、热备用B、冷备用C、检修状态答案：C8、高压验电器一般每( )试验一次。
A、3个月B、1个月C、6个月答案：C9、【单选】变压器油是流动的液体,可充满油箱内各部件之间的气隙,排除空气,从而防止各部件受潮而引起绝缘强度的( )。
A、降低B、时高时低C、升高答案：A10、在纯电感交流电路中,电路的无功功率( )。
A、等于电路电压与电流的有效值的乘积B、小于电路电压与电流的有效值的乘积C、大于电路电压与电流的有效值的乘积答案：A11、在变配电站停电检修或安装时,( )负责完成安全技术措施与安全组织措施。
A、检修人员B、监护人C、值班员答案：C12、下列关于高压阀型避雷器特点描述正确的是( )。
A、串联的火花间隙和阀片多,而且随电压的升高数量增多B、并联的火花间隙和阀片少,而且随电压的升高数量增多C、串联的火花间隙和阀片少,而且随电压的升高数量减小答案：A13、KYN28-10型高压开关柜采用电缆出线时,如需要装设零序电流互感器,零序电流互感器一般装设在( )。
A、吊装在电缆室柜底板外部B、主母线室C、吊装在电缆室内答案：A14、电气设备相位漆标识的黄、绿、红颜色分别代表( )相位。
高铁高压供电设备之气体电介质的击穿特性—不同电压形式下气隙的击穿特性
不同电压形式下气隙的击穿特性
四、伏秒特性
伏秒特性是一个有上下包络线的带状区域。
u 2 3
1
50%伏秒特性
t
不同电压形式下气隙的击穿特性
伏秒特性的配合
u s1
s2
u s1 s2
0
t
0
t
两个间隙的伏秒特性（S2低于S1） 两个间隙的伏秒特性（S1与S2相交）
S1 被保护设备绝缘的伏秒特性曲线
S2 与S1并联的保护设备绝缘的伏秒特性曲线
标准雷电截波
1.2/2~5μs 1.0
0.9
Um
0.3
0O
T1
t
T2
T1——视在波前时间；T2——视在半峰值时间；Um——雷电冲击电压峰值
不同电压形式下气隙的击穿特性
标准操作冲击电压波
Um
250/2500μs （或100/2500μs、500/2500μs ）
1.0 0.9
0.3
0O
T1
t
T2
不同电压形式下气隙的击穿特性
二、放电时间
升压时间 t0： 电压从零升高到静态击穿电压U0所 需的时间。
最低静态击穿电压： 即长时间作用在间隙上能使间隙击穿的最低电压值。
统计时延ts: 电压升到U0的时刻起,间隙中形成第一个有效电子的时间。
U0
标准操作冲击电压波
u U
O t0
ts
tf
t
tb
放电时间的组成 tb = t0 +tS +tf
不同电压形式下气隙的 击穿特性
01 标准波形 02 放电时间 03 50%冲击击穿电压 04 伏秒特性
2.4冲击电压下气体的击穿过程
由于空间电荷的形成、扩散和放电时延具有很大的统 计性，所以操作冲击电压作用下间隙的击穿电压的分 散性比雷电冲击电压下大得多，在极不均匀电场中的 相对标准偏差可达5%~8%。。 28
三 提高气体间隙击穿电压的措施
影响气体间隙击穿电压的因素有施加电压波形，气 体种类和状态，气体间隙的电场分布。 如何提高气体间隙的击穿电压？
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图1－31 “棒－板”间隙的不同类型电压作用下的实验曲线 1－在不同T1值下得出的U50（min）；2－+250/2500μs操作冲击电压； 3－工频交流电压；4－+1.2/50μs雷电冲击电压
（二）操作冲击50%击穿电压
④ 饱和现象
随着气隙长度增加， “饱和”现象十分明显。电气强度 最差的“棒—板”间隙饱和现象最为严重。
（一）改善电场分布-改进电极形状
高压试验设备
雷电冲击高压发生器
32
（一）改善电场分布-改进电极形状
500kV AC 高压发生器 33
（一）改善电场分布-利用空间电荷畸变电场
当导线直径减小到一定程度后，气隙的 极不均匀电场中击穿前发生电 工频击穿电压会随导线直径的减小而提 晕放电，利用放电产生的空间 高，出现所谓“细线效应”。 电荷改善电场分布，使电场均 250 1 匀度提高，从而提高击穿电压； 2
（二）、放电时延
升压时间t0：电压从零升高到静态击穿 电压U0所需的时间 。 统计时延ts：从电压升到U0的时刻起到 间隙中形成第一个有效电子的时间 。 具有分散性。 放电形成时延tf：从形成第一个有效电 子的时刻起到间隙完全被击穿的时间 。
击穿时间:从开始加压的瞬时起到间隙完全击穿为止的时间 tb=t0+ts+tf
高压电工作业习题库(附参考答案)
高压电工作业习题库（附参考答案）一、单选题（共46题，每题1分，共46分）1.电流互感器（）与电压互感器二次侧互相连接，以免造成电流互感器近似开路，出现高电压的危险。
A、不能B、必须C、可以正确答案：A2.线路验电应逐相进行。
同杆架设的多层电力线路验电时，先验低压后验高压、（）。
A、验下层B、先验下层后验上层C、先验上层后验下层正确答案：B3.拆除临时接地线的顺序是（）。
A、先拆除设备导体部分，后拆除接地端B、先拆除接地端，后拆除设备导体部分C、同时拆除接地端和设备导体部分正确答案：A4.在（）中，各继电器的线圈和触点分开，分别画在它们各自所属的回路中，并且属于同一个继电器或元件的所有部件都注明同样的符号。
A、展开图B、原理图C、安装图正确答案：A5.变压器的额定电流等于绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数（）。
A、三相为 1，单相为√3B、单相和三相均为 1C、单相和三相均为√3正确答案：C6.在中性点直接接地电网中的剩余电流保护器后面的电网零线不准再（），以免引起保护器误动作。
A、重复接地B、保护接零C、直接接地正确答案：A7.用摇表测量电气设备绝缘时，“线路”(L)接线柱应接在（）。
A、电缆的绝缘层B、电机绕组或导体C、电气设备外壳或地线上正确答案：B8.在变电站外线路工作，一经合闸即可送电到施工线路的线路开关和刀闸操作手柄上应悬挂（）标示牌。
A、禁止合闸，线路有人工作B、在此工作C、禁止合闸、有人工作正确答案：A9.下列关于保护变压器的角型间隙安装位置描述正确的是（）。
A、远离变压器一侧B、高压熔断器的外侧C、高压熔断器的内侧正确答案：C10.真空灭弧室的绝缘外壳采用玻璃制作时主要缺点是（）。
A、承受冲击的机械强度差B、不易与金属封接C、加工困难正确答案：A11.变压器油是流动的液体，可充满油箱内各部件之间的气隙，排除空气，从而防止各部件受潮而引起绝缘强度的（）。
A、时高时低B、升高C、降低正确答案：C12.电气设备由事故转为检修时，应（）。
真空灭弧室性能参数分析
真空灭弧室性能参数分析真空灭弧室（Vacuum Circuit Breaker）是一种常见的高压电器设备，广泛应用于电力系统中。
它的主要作用是在电路中断电流，保护电力系统的稳定运行。
以下是真空灭弧室的性能参数分析：额定电压（Rated Voltage）真空灭弧室的额定电压是指它可以承受的最大电压。
这个参数通常是由设计条件和用途来决定的。
它越高，表示真空灭弧室可以在更高的电压下工作。
额定电流（Rated Current）真空灭弧室的额定电流是指它可以承受的最大电流。
这个参数通常是由设计条件和用途来决定的。
它越高，表示真空灭弧室可以在更大的电流下工作。
中断能力（Breaking Capacity）中断能力是真空灭弧室的重要性能指标之一，它是指真空灭弧室能够承受的最大短路电流，也可以用于评估它的灭弧能力。
中断能力越高，表示真空灭弧室可以处理更大的故障电流，从而保护电力系统的安全运行。
寿命（Service Life）寿命是真空灭弧室的重要性能参数之一。
它通常与灭弧室中的电触头、真空封装等结构和材料有关。
寿命越长，表示真空灭弧室可以更长时间地保持其性能和可靠性。
灭弧时间（Arc Extinction Time）灭弧时间是指真空灭弧室将电弧灭掉的时间。
这个参数对保护电力系统的安全运行至关重要。
灭弧时间越短，表示真空灭弧室可以更快地断开电路中的电流，从而减少电力系统中的损失。
体积（Volume）体积是真空灭弧室的一个重要参数。
通常，真空灭弧室的体积越小，表示它可以在更紧凑的空间内工作，从而降低了电力系统中设备的占地面积。
总之，以上这些参数对于评估真空灭弧室的性能和应用具有重要意义。
在实际应用中，需要根据实际需求和条件来选择和使用合适的真空灭弧室。
2023年高压电工(复审)电工作业考试题库试卷及答案
1、(推断题)电气设备热备用状态指设备的刀闸已合上，开关未合，只要开关合上，就能送电。
参考答案：正确2、(推断题)因工作连续，次日复工时，应得到运行值班员许可，取回工作票，才能连续工作。
参考答案：错误3、(推断题)我国承受的颜色标志的含义根本上与国际安全色标准一样。
参考答案：正确4、(推断题)剩余电流保护器只是在根本防护失效后而发挥补充防护的作用。
参考答案：正确5、(推断题)电流表的量程应等于被测电路中实际电流的数值。
参考答案：错误6、(推断题)电击，是电流通过人体对人体内部器官的一种损害。
参考答案：正确7、(推断题)电流持续时间越长，电流对人体的危害越严峻。
参考答案：正确8、(推断题)一相绕组的匝间短路属于高压电动机的故障。
参考答案：正确9、(推断题)触头断开后，触头之间假设电弧已熄灭，则电路实际上没有被切断。
参考答案：错误10、(推断题)真空灭弧室中的动、静触头断开过程中，产生电弧的主要因素是依靠触头产生的金属蒸气使触头间产生电弧。
参考答案：正确11、(推断题)人体触电方式有直接接触触电、间接接触触电。
参考答案：正确12、(推断题)电容器组失压不属于高压电力电容器常见故障及特别运行状态。
参考答案：错误13、(推断题)避雷针通常承受镀锌圆钢或镀锌钢管制成，一般承受圆钢，上部制成针尖外形。
参考答案：正确14、(推断题)10kV 及以下三相供电的，电压允许偏差为额定电压的为±10%。
参考答案：错误15、(推断题)当雷电侵入波前行时，如遇到前方开路，会发生行波的全反射而可能造成设备损坏。
(？)参考答案：正确16、(推断题)高压阀型避雷器或低压阀型避雷器都由火花间隙和阀电阻片组成，装在密封的瓷套管内。
参考答案：正确17、(推断题)当散发的热量与产生的热量相等时，变压器各部件的温度到达稳定，不再上升。
参考答案：正确18、(推断题)在变压器内部发生故障(如绝缘击穿、相间短路、匝间短路、铁芯事故等)产生气体时，接通信号或跳闸回路，进展报警或跳闸，以保护变压器。
2020年高压电工操作证考试复习题库及答案(六)
2020年高压电工操作证考试复习题库及答案（六）一、判断题(正确的选择√；错误的选择×。
共66题，每题0分，共0分)1、配电所运行管理条例中规定两票制度必须严格执行,其所指的两票是倒闸操作票和交接班当值票。
您的答案：正确答案：错2、电气设备运行状态指设备的开关和刀闸均在合上位置,已通电工作。
()您的答案：正确答案：对3、绝缘手套应存放在通风、阴凉的专用柜子里。
()您的答案：正确答案：对4、检修人员未看到工作地点悬挂接地线,工作许可人(值班员)也未以手触试停电设备、检修人员应进行质问并有权拒绝工作。
您的答案：正确答案：对5、内部过电压与电网结构、各项参数、运行状态、停送电操作等多种因素有关。
(？)您的答案：正确答案：对6、高压阀型避雷器或低压阀型避雷器都由火花间隙和阀电阻片组成,装在密封的瓷套管内。
(？)您的答案：正确答案：对7、氧化锌避雷器的阀片电阻具有非线性特性,在正常工作电压作用下,呈绝缘状态;在冲击电压作用下,其阻值很小,相当于短路状态。
(？)您的答案：正确答案：对8、屋顶上单支避雷针的保护范围可按45°保护角确定。
(？)您的答案：正确答案：错9、当两个线圈放得很近,或两个线圈同绕在一个铁芯上时,如果其中一个线圈中电流变化,在另一个线圈中产生的感应电动势称为互感电动势。
()您的答案：正确答案：对10、在磁体外部,磁力线的方向是由N极到达S极。
()您的答案：正确答案：对11、磁感应强度B可以看成是与磁场方向相垂直的单位面积上所通过的磁通量。
()您的答案：正确答案：对12、摇表多采用手摇交流发电机作为电源。
您的答案：正确答案：错13、直流电压表的“+”端接电路的高电位点,“-”端接电路的低电位点。
您的答案：正确答案：对14、绝缘电阻可以用接地电阻测量仪来测量。
您的答案：正确答案：错15、单母线分段接线在母线故障或检修时,配电所将全所停电。
() 您的答案：正确答案：错16、电力系统中性点接地是属于保护接地,它是保证电力系统安全可靠运行的重要条件。
串联真空灭弧室工频预击穿电流的自均压作用
Ｈｉｇｈ Ｖｏｈａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｖ０１．３６．Ｎｏ．６。Ｊｕｎｅ ３０，２０１０
１３５３Βιβλιοθήκη 串联真空灭弧室工频预击穿电流的自均压作用
阮江军，舒胜文，黄道春，吴高波，刘 兵，黄国栋 （武汉大学电气工程学院，武汉４３００７２）
摘要：为给多断口真空断路器的开发提供理论和试验依据。进行了小开距下单断口和三断口真空灭弧室的工频
０引言
真空断路器具有灭弧能力强、可靠性高等优点， 在中低压领域应用很广［１］。然而，真空间隙的击穿 电压和间隙长度之间存在饱和效应，阻碍了高电压 等级真空断路器的发展。在解决各断口的均压分布 及同步问题后，多断口真空断路器技术被认为是实 现高电压等级真空断路器的合理选择［２矗］。所谓多
基金资助项目：国家。十一五”科技支撑计划（２００９ＢＡＡｌ９８０５）； 国家电网公司重大科技项目（ＳＧ０８４６）。
１。 ３）工频电压击穿试验方法
按图２连接好试验电路后，以３～５ ｋＶ／ｓ的升 压速度来增加单断口真空灭弧室上的试验电压，直 至单个真空灭弧室发生全面击穿，记录此时的击穿 电压值（有效值）。同样以３～５ ｋＶ／ｓ的升压速度来 增加三断口串联真空灭弧室的试验电压，直至其发 生全面击穿，记录此时的击穿电压值（有效值）。改 变真空灭弧室的开距，重复以上的试验过程，各开距 下进行５次试验，结果取平均值。这样，就可以得到 单断口和三断口串联真空灭弧室在不同开距下的工
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖａｃｕｕｍ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒｓ（ＶＩ）ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ；ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｒｅｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｓｅｌｆ－ｖｏｌｔａｇｅ ｓｈａｒｉｎｇ；ｐｏｗｅｒ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ；ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｈａｒｉｎｇ
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收稿日期何俊佳,男,6年生,博士;武汉,华中理工大学电力工程系(3)*高等学校博士学科点专项科研基金资助课题真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性*何俊佳 邹积岩(电力工程系)摘 要 实验研究了高压真空灭弧室在冲击电压作用下的击穿统计特性,结果表明,击穿电压的统计分布满足Weibull 统计分布律.引入击穿弱点的概念,定义了一个特征参量X (X =V 2/d )来描述外加电场应力的作用,从微观角度对该统计性质较深入地做了分析.测量了50%击穿电压V 50随电极开距d 的变化,运用最小二乘法得出V 50∝d 1/2,说明此时灭弧室中的击穿过程主要是由微粒作用引发的.关键词 真空灭弧室;冲击电压;Weibull 分布;击穿弱点分类号 TM 501 真空灭弧室绝缘性能的研究是真空开关向高电压等级发展的基础,而击穿统计特性的研究是真空绝缘基础研究中的一个重要内容.它一方面有助于人们更深入地发现和了解真空绝缘破坏的机理,同时也为真空开关绝缘配合统计方法的运用奠定了基础.文献[1]研究了真空灭弧室在直流高压作用下的击穿统计特性,发现击穿电压的分布比较散乱,难以用一特定的统计规律来描述击穿电压的分布.为更深入地了解和掌握真空间隙绝缘破坏的机理和发展过程,我们研究了真空灭弧室在冲击电压作用下的击穿统计特性,并从微观上对该统计性质做了较深入的分析.1 实验及结果被试品为10kV /31.5k A 的真空灭弧室,触头材料为CuCr 50,触头直径80mm,额定开距10mm .测量前已对试品进行了充分的老炼处理.为防止外闪对测量结果的影响,实验时将灭弧室浸泡在变压器油中.试验电压为 1.2/50μs 的标准雷电冲击电压,通过电容分压器和数字存储示波器观察电压波形和击穿情况.试验回路如图1所示.从测得的预击穿电流i 和试验电压V 的典型波形可以看出,i 的峰值通常比V 的峰值滞后35～40μs,对应的是一种长延时击穿的特性.对每个试品,在每个试验电压等级下,各进行图1 试验回路原理示意图50次以上的测试,根据结果可求得与各试验电压V 相对应的击穿频度,并进而得到与各V 值对应的累积击穿概率F .改变电极开距d ,可测得函数F (V)随d 的变化.图2所示为一组典型的测量结果.从图中可以看出,不同开距下的F (V )曲线具有相似的形状,说明在不同的电极开距下,F 随V 变化的统计规律是一致的.图2 击穿电压累积概率F 随V 和d 的变化第24卷增刊(Ⅱ) 华 中 理 工 大 学 学 报 Vol.24 Sup. 1996年 8月 J .Hua zhong Univ.of Sci.&Tech. Aug. 1996D OI :10.13245/j.hu st.1996.s2.021:1994-09-12.19840074..2 讨论和结论2.1 特征参数的选取可以认为,真空间隙的绝缘击穿是由存在于电极表面的击穿弱点引起的.所谓击穿弱点,就是指存在于电极表面上的、在电场应力作用下有可能引发击穿事件的各种因素的总称.显然,击穿电压的累积概率F 应与作用在电极表面击穿弱点上的电场应力有关.如何选择合适的参数来描述电场应力的作用,是首先应解决的问题.从图3可以看出,50%击穿场强E 50(E 50=V 50/d )随开距的增大而逐渐减小,但是V 250/d 在各开距下却基本保持恒定,这表明真空间隙的击穿是在V 2/d 的值达到某一临界值时才有可能发生.因此我们选择特征参数X=V 2/d 来描述作用在电极表面击穿弱点上的电场应力,并将它简称为X 参数.图3 击穿场强和电场应力值随开距的变化E 50变化曲线,x 50变化曲线2.2 X 参数的统计分布X 参数直接描述了电场应力对击穿弱点的作用,因而X 的统计分布也就直接决定了击穿电压的统计分布规律.由上节的讨论,仅在X 参数超过某一临界值(X 0)时,间隙才有可能发生击穿,且击穿的可能性随X -X 0的增大而迅速增加,因此可以假定X 的分布可用一幂函数来描述,即对一确定的电极系统,在间隙电场分布为均匀的前提下,每单位面积的电极表面上,特征值处于X 和X +dX 之间的击穿弱点的数密度n (X )为[2]:n (X )=n 0(X -X 0)m-1,(1)式中n 0和m 均为与电极表面状况有关的常数.由式(1)可以推出特征值小于X 的击穿弱点的累积数密度N (x )=∫X(X )x =λ(X X 0)m,()式中λ=3 击穿电压的累积概率对一给定的面积为S 的电极系统,令击穿的累积概率为F (S ,X ).由上述讨论可知,在一无限小的电极面积dS 上,存在一个特征值小于X 的弱点的概率为N (X )dS,若S 和dS 是彼此独立的,则在(S +dS )的电极面积上,击穿电压的累积概率为: F (S+dS,X )=F (S,X )+[1-F (S,X )]N (X )dS,即 N (X )dS=F (S+dS,X )-F (S,X )1-F (S,X )=d{ln [1/(1-F (S,X ))]}.两边积分得N (X )S =ln{1/[1-F (S,X )]}.(3)将式(2)代入式(3),可以得到F (S,X )=1-exp [-λS(x -x 0)m ].(4)式(4)给出的就是统计学上的Weibull 分布律的表达式[3],λ,m 和X 0分别称为Weibull 分布的尺度参数、形状参数和位置参数,它们都是由电极材料和电极表面状况决定的固有参数.选择恰当的X 0值,将试验点绘在Weibull 概率坐标纸上,可以发现试验点基本分布在一条直线上,满足(4)式.试验点的拟合式为 F (S,X )=1-exp [-({X }kV 2mm-1-800)1.92/105.6].以上的推导是针对均匀场间隙进行的,对实际真空灭弧室中存在的稍不均匀场间隙,可以借用文献[4]中引入的电场有效作用面积的概念,用有效面积S eff 替代S,则可推出稍不均匀场间隙条件下的击穿累积概率F (S eff ,X )=1-exp [-λS eff (X -X 0)m].2.4 50%击穿电压随电极开距的变化从图1,可以求出各个不同的电极开距下的图4 50%击穿电压随开距的变化50%击穿电压V 50,归纳后如图4所示.利用最小二乘法,拟合的5%击穿电压随的变化为{V 5}V =335{}53(5)可见式(5)基本满足在假设击穿是由微粒作用引发时导出的关系式V=由此73增刊(Ⅱ) 何俊佳等:真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性 0n d -2n 0/m.2.0d :0k 9.d 0.02m m.Cramberg :kd .可以推断,试品的击穿主要是由微粒作用引发的.该结论也与测得的长延时击穿的特性相符.参考文献1 廖 明,王季梅.10kV真空断路器击穿特性的研究.中国电机工程学报,1989,9(4):57～592 Toya H,Ueno N,Okada T,e t al.Statistical Proper-ty of Breakdown betwee n M etal Electr ode in Vacu-um.IEEE Trs.PAS,1981,100(4):1932～19393 王秉均,谈克雄.数理统计在高电压技术中的应用.北京:水利电力出版社,1990.4 Okawa M,Shioiri T,Okubo H,et a l.Ar ea Effect on Elect ric Breakdown of Copper and Stainless Steel Elect rodes in Vacuum.IEEE Trs.Elec.Insul., 1988,23(1):77～81The S tatistical Property of Electr ical Breakdown in aVacuum Interrupter under Impulse Str essHe Junjia Zou J iyanAbstr act The statistical property of electrical breakdown in a H V vacuum arc extinguishing chamber under impulse stress due to ligh tning is experimentally studied.It is shown that the breakdown occurs only when the applied electrical stress has reached a certain critical value.The cumulative probability of breakdown ca n be expressed by Weibull distribution and the concept of vulnerable spots existing on an electrode surface is assumed to explain such a property.A characteristic parameter X defined a s X =V2/d is suggested to describe the electrical stress a pplied externally on the spots.The dependence of50%breakdown voltages V50on ga p spacings d,V50∝d1/2,is summa rized by the least square method.It is assumed that the breakdown events a re in itia ted by the action of particles.Key words: vacuum arc extinguishing chamber;breakdown voltage;Weibull distribution;vulnera-ble spotsH e Junjia, Dr.;Dept.of Elec.Power Eng.,HU ST,Wuhan430074,China.1995年我校承担国家自然科学基金资助项目结题工作顺利完成 1995年我校承担的国家自然科学基金项目应结题64项,实际按期结题63项,一项因项目主持人出国被中止,整个结题工作顺利完成,所有结题项目评价结果将在今年底公布.另外,1994年度信息学部基金项目结题评议中,我校激光技术与工程研究院安承武承担的项目评价获特优,电子与信息工程系姚天任、自动控制工程系黄心汉、激光技术与工程研究院曹明翠等三位教师承担的项目评价获优.74 华 中 理 工 大 学 学 报 1996年。