20课时 雷电冲击电压

第20课时

学习任务：雷电冲击电压

任务目标：1 了解雷电冲击电压标准波形

2了解雷电放电时延

3了解雷电雷电冲击50%击穿电压

4了解雷电伏秒特性

任务重点：雷电伏秒特性

任务难点：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压任务实施：

一相关知识学习

（一）雷电冲击电压标准波形

雷电冲击电压标准波形如图2-48所示

（视在）波前时间T1：1.2us，偏差±30% （视在）半峰值时间T2：50us，偏差±20%

（二）放电时延

如图所示，当时间经过 t 0，电压升高到持续作用电压下的击穿电压U 0时，间隙并不立刻击穿，而需经过t d 后，才能完成击穿。

统计时延t s ：从t 0开始，到

间隙中出现一个有效电子所需

的时间称为统计时延。

放电形成时延t f ：从出现有

效电子引起强烈的电离过程，

到间隙完全击穿需要的时间，

称为放电形成时延。

全部放电时间t d由三部分组成：

放电时延t1：

（1）短间隙中，放电形成时延小，统计时延成为主要因素。

（2）长间隙中，放电时延主要决定于放电形成时延。

（三）雷电冲击50%击穿电压

多次施加电压时，其中半数导致击穿的电压，称为50%冲击击穿电压（U50），以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性。

冲击系数：50%冲击击穿电压和持续作用电压下击穿电压之比（均取峰值）称为冲击系数。

1、均匀电场和稍不均匀电场中的击穿电压

（1）击穿电压分散性小；

（2）50%击穿电压和静态击穿电压（即持续作用电压下的击穿电压）相差很小，冲击系数近似等于1；

（3）放电时延中，统计时延成主要因素；

（4）击穿通常发生在波头峰值附近。

2、极不均匀电场中的击穿电压

（1）击穿电压分散性大；

（2）由于放电时延较长，通常冲击系数大于1；

（3）击穿通常发生在波尾。

（四）伏秒特性

1 制订伏秒特性的必要性

由于雷电冲击电压持续时间短，放电时延不能忽略不计，所以仅取上述50%冲击击穿电压不能完全说明间隙的冲击击穿特性。例如两个间隙并联，在不同峰值的冲击电压作用下，就不一定是50%冲击击穿电压低的那个间隙击穿了。

现以斜角波电压为例来说明考虑放电时延的必要性。

2 伏秒特性的制订方法

伏秒特性：用间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系表征间隙在冲击电压下的击穿特性，称为伏秒特性。

伏秒特性的求取方法：

（1）保持标准波形不变，逐级升高电压；

（2）电压较低时，击穿发生在波尾，以冲击电压峰值作为纵坐标，而以放电时间作为横坐标；

（3）电压较高时，放电延时很小，击穿发生在波头，以放电时间作为横坐标，以击穿时的电压作为纵坐标。

（4）如每级电压下只有一个放电时间，则可绘得伏-秒特性如图所示。

（5）由于放电时间具有分散性，所以每级电压下可得一系列放电时间，如图a、b所示，所以实际上伏秒特性是以上下包线为界的一个带状区域，如图2-54c所示。

3 伏秒特性的用途

间隙伏秒特性的形状决定于电极间的电场分布：（1）极不均匀电场伏秒特性随时间减少而明显上翘；（2）均匀及稍不均匀电场伏秒特性比较平坦。

伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如：

（1）如图所示，则在任一电压作用下，S2都将先于S1而击穿

（2）如图所示，伏秒特性相交

伏秒特性的实际意义

A

B

（1）

A

B

（2）

A

B

C

（3）

操作冲击电压下空气间隙的击穿电压

操作过电压：由于电力系统中存在电感和电容，所以在进行操作或发生事故时会引起振荡过程，造成很高的电压，称为操作过电压。

操作过电压的类型：

（1）频率：约几十赫到几千赫；

（2）峰值：最高可达3-4倍最大相电压。

标准操作冲击电压波形：250/2500us冲击电压