《高电压工程基础(第2版)》实验1气体间隙放电实验

实验一气体间隙工频放电实验

一、实验目的

1．观察交流高压作用下气体的放电现象；

2．研究间隙距离、电极形状、电极极性对几种典型电极构成的空气间隙击穿电压的影响。

二、实验内容

1．测量标准球隙在不同距离下的击穿电压值，并与球隙的标准值相比较，如有差别分析原因。

2．测量尖-板、尖-尖电极在不同极性直流电压作用下的击穿电压和极间距离的关系。

三、理论概述

I．空气间隙（工频或直流作用下）击穿的基本原理

在正常大气条件下，当电极间的电场不强时，空气是十分良好的绝缘体。但当电场强度升高到某一临界值后，空气间隙就丧失其绝缘能力而击穿。实际工作中遇到的大多数电场都是不均匀电场，所以在设计时，估算所需绝缘和安全距离时，都是以不均匀电场来考虑的。

1．尖-板电极

外加电压达到某一数值后，由于尖极附近电场强度较其他地方大，所以在该处首先电离，中性气体分子分离成电子和负离子，产生碰撞游离和电子崩，形成电晕放电。

当尖极为正时，游离出来的电子跑向强场区，很快进入正极，而正离子则形成空间电荷，进一步加强了原来的电场，容易形成流注。这样就有利于游离区域向负极扩张，容易使游离发展而导致整个间隙的击穿。

当尖极为负时，靠近尖极向该极缓慢移动的正离子使极间电场进一步削弱，

这样游离区域难于向正极发展，不容易形成流注。结果在同一间隙距离下后者比前者的击穿电压高很多。

至于起晕电压，由于负尖易于发射电子，容易形成自持的电晕放电，而正尖只有依靠空间光电离的作用才能形成自持的电晕放电。故负尖极的电晕起始电压略低于正尖的电晕起始电压。

2．尖-尖电极

放电同时由两个尖端开始，放电由正尖向负尖发展。将尖-板电极与尖-尖电极的情况进行比较，由于尖-板之间的电容稍大于棒棒之间的电容，所以在同一电压作用下，当间隙距离相同时，尖-板间隙中的电荷密度大，最大电场强度也较高。显然，尖-尖间隙的放电电压要高于正尖—负板的放电电压，但由于尖-尖间隙中正离子形成的空间电荷有利于放电的发展，故其放电电压又低于负尖—正板的放电电压。

3．球隙

在一定的大气条件下，当球隙构成稍不均匀电场时，对于直径一定的铜球，一定的球隙距离对应于一定的放电电压。

Ⅱ.YDC-5(kV A)/50kV型高压试验变压器简介

YDC型高压试验变压器，是供输配电设备、绝缘工具、材料及各种产品检测绝缘强度试验的主要设备。YDC型高压试验变压器的接线原理图如下。

操作箱

实验变压器输入A输出a

输入B输出b

仪表接地高压尾220V

50KV

200V

100V

0V

220V

DL

u A 图1 YDC□型试验变压器接线原理图

四、实验方法

实验接线如图2，首先检查好线路，装好实验电极。

实验时均采用均匀连续加压方式，每种电极、每个距离下连续放电三次，取其平均值。注意相邻两次放电时间间隔不小于1分钟。自制表格记录实验结果，并进行分析。

图2 实验接线图