2.3大氣條件對氣隙擊穿特性影響及校正

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第三節(jié)大氣條件對氣隙擊穿特性的影響及校正對空氣密度的校正對濕度的校正對海拔的校正 前面介紹的不同氣隙在各種電壓下的擊穿特性均對應(yīng)于標準大氣條件和正常海拔高度。由于大氣的壓力、溫度、濕度等條件都會影響空氣的密度、電子自由行程長度、碰撞電離及附著過程，所以也必然會影響氣隙的擊穿電壓。海拔高度的影響亦與此類似，因為隨著海拔高度的增加，空氣的壓力和密度均下降。 正由于此，在不同大氣條件和海拔高度下所得出的擊穿電壓實測數(shù)據(jù)都必須換算到某種標準條件下才能互相進行比較。國標規(guī)定的大氣條件：壓力：p0=101.3kPa(760mmHg)；溫度：t0=20攝氏度或T0=293K；絕對濕度：hc=11g/m3。 實驗條件下的氣隙擊穿電壓U與標準大氣條件下的擊穿電壓之間關(guān)系：上式不僅適用于氣隙的擊穿電壓，也適用于外絕緣的沿面閃絡(luò)電壓。 在進行高壓試驗時，也往往要根據(jù)實際試驗時的大氣條件，將試驗標準中規(guī)定的標準大氣條件下的試驗電壓值換算得出實際應(yīng)加的試驗電壓值。下面分別討論各個校正因數(shù)的取值： 一、對空氣密度的校正空氣密度與壓力和溫度有關(guān)。由教材第13頁式(1-19)可知，空氣的相對密度： 在大氣條件下，氣隙的擊穿電壓隨的增大而提高。實驗表明，當處于0.95～1.05的范圍內(nèi)時，氣隙的擊穿電壓幾乎與成正比，即此時的空氣密度校正因數(shù)，因而： 氣隙不很長(例如不超過1m)時：上式能足夠準確地適用于各種電場型式和各種電壓類型下作近似的工程估算。更長的空氣間隙：擊穿電壓與大氣條件變化的關(guān)系，并不是一種簡單的線性關(guān)系，而是隨電極形狀、電壓類型和氣隙長度而變化的復(fù)雜關(guān)系。 除了在氣隙長度不大、電場也比較均勻或長度雖大、但擊穿電壓仍隨氣隙長度呈線性增大(如雷電沖擊電壓)的情況下，上式仍可適用外，其他情況下的空氣密度校正因數(shù)應(yīng)按下式求?。菏街兄笖?shù)m，n與電極形狀、氣隙長度、電壓類型及其極性有關(guān)，其值在0.4～1.0的范圍內(nèi)變化,具體取值國家標準中有規(guī)定。 二、對濕度的校正正如上一章“負離子的形成”一段中所介紹的那樣，大氣中所含的水氣分子能俘獲自由電子而形成負離子，這對氣體中的放電過程顯然起著抑制作用，可見大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會增高。 在均勻和稍不均勻電場中，放電開始時，整個氣隙的電場強度都較大，電子的運動速度較快，不易被水氣分子所俘獲，因而濕度的影響就不太明顯，可以忽略不計。例如用球隙測量高電壓時，只需要按空氣相對密度校正其擊穿電壓就可以了，而不必考慮濕度的影響。 在極不均勻電場中，濕度的影響就很明顯了，這時可以用下面的濕度校正因數(shù)來加以修正：式中的因數(shù)k與絕對濕度和電壓類型有關(guān)，而指數(shù)?之值則取決于電極形狀、氣隙長度、電壓類型及其極性。 三、對海拔的校正我國幅員遼闊，有不少電力設(shè)施(特別是輸電線路)位于高海拔地區(qū)。隨著海拔高度的增大，空氣變得逐漸稀薄，大氣壓力和相對密度減小，因而空氣的電氣強度也將降低。海拔高度對氣隙的擊穿電壓和外絕緣的閃絡(luò)電壓的影響可利用一些經(jīng)驗公式求得。 我國國家標準規(guī)定：對于安裝在海拔高于1000m、但不超過4000m處的電力設(shè)施外絕緣，其試驗電壓U應(yīng)為平原地區(qū)外絕緣的試驗電壓Up乘以海拔校正因數(shù)足Ka即：式中H為安裝點的海拔高度，單位是m。 小結(jié)在不同大氣條件和海拔高度下所得出的擊穿電壓實測數(shù)據(jù)都必須換算到某種標準條件下才能互相進行比較。對空氣密度、濕度和海拔，分別有不同的校正方法。