【模塊(kuai)描述】本模(mo)塊介紹氣體(ti)溫度、氣體(ti)壓(ya)力、氣體(ti)濕度對氣隙(xi)擊穿電壓的影(ying)響(xiang)。通過原理(li)講解、圖表(biao)曲(qu)線示意(yi)，計算舉(ju)例，了(le)解大氣(qi)條件對氣(qi)隙擊穿電壓的影響、海拔高度對(dui)氣(qi)隙放電電壓的影響及(ji)如何校正(zheng)放電電(dian)壓(ya)。

【正文】

一、大氣校正因數

空氣間隙的擊(ji)穿電壓以及電氣設備外絕緣的閃(shan)絡電壓都與大(da)氣(qi)壓力、溫度、濕(shi)度等(deng)大(da)氣(qi)條件(jian)有關。為了比較(jiao)不同大(da)氣(qi)條件(jian)下的(de)放電(dian)電壓(ya)，我國國家標準規定了標準大(da)氣(qi)條件(jian)：溫(wen)度t₀=20℃，壓(ya)力(li)P₀=101.3kPa，絕對濕度h₀=1lg/m³。規程規定的試驗(yan)電壓均為(wei)標準(zhun)大氣條(tiao)件下(xia)的(de)數值。

試(shi)驗表明，大氣中空氣間隙的(de)擊穿電壓和絕緣(yuan)子的閃絡(luo)電(dian)壓隨(sui)空氣密度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)大而提高(gao)，這是(shi)由(you)(you)于空氣密度(du)增(zeng)大時電子的(de)(de)(de)平(ping)均自由(you)(you)行程縮短，運動中(zhong)所積累的(de)(de)(de)動能較小，不(bu)易造成碰撞游離所致。

濕度對放電(dian)電壓的影響比較復(fu)雜。濕度增大時，空(kong)氣中所含(han)的水分(fen)子增加，由(you)于水分(fen)子的電負性(xing)較大，容易捕獲自由(you)電子形成負離子，使其(qi)游(you)離能力(li)下降，所以間隙的擊穿電壓包括絕緣(yuan)子的閃(shan)絡電壓(ya)隨濕度的增大(da)而(er)增大(da)。但當(dang)空氣(qi)的絕對濕度很(hen)高(gao)，在固體絕緣表(biao)面出現凝露現象(xiang)時，沿固體(ti)絕緣表面的閃絡電壓將隨濕(shi)度的增大而降低(di)。在均(jun)勻電(dian)場(chang)或稍不均(jun)勻電(dian)場(chang)間隙中(zhong)，空(kong)氣(qi)的放電(dian)電壓隨濕(shi)度(du)(du)的增(zeng)加而增(zeng)大的程(cheng)度(du)(du)很小，可以忽(hu)略(lve)不計。但(dan)濕(shi)度(du)(du)對極不均勻電(dian)(dian)場(chang)的放電(dian)(dian)過程(cheng)有較明(ming)顯的影響，應(ying)進行濕(shi)度(du)(du)的校正。

利(li)用校正因數可以(yi)將標準大氣條件下的放電電壓與試驗條件下的放(fang)電(dian)電壓進行相(xiang)互換(huan)算。試驗(yan)時(shi)的放電電壓U與標(biao)準大氣條件下(xia)的放電電壓U₀間(jian)的換算(suan)關系為

U=K_tU₀    (TYBZ01402010-1)

式中(zhong)K_t——大氣(qi)校正因數，其值(zhi)為空氣(qi)密度校正因數K₁與空氣濕(shi)度校正因數(shu)K₂的乘積。

1.空氣密度校(xiao)正(zheng)因數K₁

空氣密(mi)度校正因數K₁取決于相對空氣密度δ，其表達式如下

K₁=δ^{m                  }       (TYBZ01402010-2)

當大氣壓力為p(kPa)、溫(wen)度為t(℃)時，相對空氣(qi)密度為

2.濕度校正因數K₂

    K₂=K^{w                 ;}          （TYBZ01402010-4）

K為系數，其值(zhi)取決于試驗電壓的種(zhong)類，且為絕對濕度(du)h與相對空氣密度δ的(de)比率h/δ的函數，可用圖TYBZ01402010-1的曲線近似求取。

3.指數m和W

m和W的近(jin)似值由圖TYBZ01402010-2求取，圖中引入參數(shu)g，其計算式如(ru)下

式中 U_b ——實際(ji)大氣(qi)條件下50%破壞性(xing)放電電(dian)壓的(de)測量值或估算值，kV，耐受電壓試驗時可假定為(wei)1.1倍試驗電壓值；

L——試品(pin)最小放電路徑，m；

δ、K——實際的空氣相對密度及濕度校正因數(shu)式中(zhong)的參數(shu)。

二、海拔高(gao)度的(de)影(ying)響

隨著海拔高度增加，大氣壓力下降，空(kong)氣密度減小(xiao)，因此(ci)電氣設備(bei)外絕緣的放電電壓也隨(sui)之下降。在海(hai)拔1000～4000m的范圍內，海拔每升高100m，絕緣強度(du)約(yue)降1%。考慮到這一點，對擬用于海拔高于1000m，但不超過4000m 處的設備外絕緣及干式(shi)變壓(ya)器的絕(jue)緣，在(zai)平原地區進行(xing)試(shi)驗(yan)時，其(qi)試(shi)驗(yan)電壓應為(wei)標(biao)準大氣(qi)條件(jian)下(xia)的試驗電壓U₀乘以(yi)海(hai)拔校正(zheng)系數K_a，即

式中(zhong)  H——設(she)備安裝地點(dian)的海拔高度(du)，m。

例 擬用(yong)于海拔H為3500m高原地區的10kV變電站的母線支柱絕緣子，平原地(di)區(qu)的制造(zao)廠在(zai)標準大(da)氣條件下對其進行1min干工頻耐壓試驗時，試驗電壓應為多少？

解：10kV母線支柱絕緣子的Imin干工頻耐受電壓U₀為42kV，則在平原地區進行1min干工頻耐受電(dian)壓試驗(yan)時，其試驗(yan)電壓(ya)應為

【思考與練習】

1.濕度對空氣間隙的擊穿電壓有何影響？

2.某母線支柱(zhu)絕緣子擬用于海拔4000m的高原地區的35kV變電站，問平原地區的制造廠在標準參考大氣條件下進行Imin干工頻耐受電壓試驗時(規程規定的干工頻耐受電壓為100kV)，其試驗電壓(ya)應為(wei)多少？