伏秒特性表征間隙在沖擊電壓下的擊穿特性

一、氣隙伏秒特性

1. 伏秒特性的概念

在沖擊電壓作用下，間隙的擊穿需要考慮放電時(shí)延，即間隙的擊穿電壓與沖擊電壓波的波形有很大的關(guān)系，僅用U_50%來表征間隙的沖擊擊穿特性是不夠的。所以在工程上還用伏秒特性表征間隙在沖擊電壓下的擊穿特性。

對(duì)于一定的沖擊電壓波形，間隙的擊穿電壓值與擊穿時(shí)間的關(guān)系曲線稱為伏秒特性。

2.不同電場(chǎng)分布下伏秒特性的特點(diǎn)

間隙的伏秒特性曲線形狀與間隙中的電場(chǎng)分布有關(guān)。在均勻電場(chǎng)和稍不均勻電場(chǎng)中，由于擊穿時(shí)的平均場(chǎng)強(qiáng)較高，放電發(fā)展較快，放電時(shí)延短，間隙的伏秒特性曲線較平坦，僅在放電時(shí)間極短時(shí)，曲線略向上翹。

在極不均勻電場(chǎng)中，間隙平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低，放電時(shí)延較長(zhǎng)，放電分散性大，伏秒特性曲線比較陡，并且電場(chǎng)越不均勻，伏秒特性曲線越陡。

二、確定伏秒特性的方法

間隙的伏秒特性可通過實(shí)驗(yàn)的方法求取，如圖TYBZ01402009-1所示。實(shí)驗(yàn)過程中，保持沖擊電壓的波形不變，逐漸升高電壓幅值使氣隙擊穿，從示波器圖中讀取擊穿電壓U與擊穿時(shí)間t。

電壓值較低時(shí)，放電時(shí)延長(zhǎng)，擊穿發(fā)生在波尾。因在擊穿過程中，電壓幅值已對(duì)間隙的擊穿產(chǎn)生影響，所以，應(yīng)以該電壓幅值為縱坐標(biāo)，以擊穿時(shí)間為橫坐標(biāo)得到點(diǎn)“1"。同理可得點(diǎn)“2"。電壓幅值較高時(shí)，放電時(shí)延縮短，擊穿發(fā)生在波頭部分，以擊穿時(shí)刻的電壓值為縱坐標(biāo)，以擊穿時(shí)間為橫坐標(biāo)，可得點(diǎn)“3"。將相應(yīng)的點(diǎn)連接起來，就可畫出伏秒特性曲線。

由于放電時(shí)延具有分散性，即同一間隙在同一電壓幅值作用下可以得到一系列擊穿時(shí)間，所以伏秒特性曲線實(shí)際上是以上、下包線為界的帶狀區(qū)域，如圖TYBZ01402009-2所示。

如無特別說明，伏秒特性一般指用標(biāo)準(zhǔn)波形作出。

三、伏秒特性在絕緣配合中的應(yīng)用

工程上伏秒特性曲線用來表征氣隙的沖擊擊穿特性，在絕緣配合中伏秒特性具有重要義。如果一個(gè)電壓同時(shí)作用在兩個(gè)并聯(lián)的氣體間隙S₁和S₂上，當(dāng)其中一個(gè)氣隙先被擊穿時(shí)，則電壓波被短接，另一個(gè)問隙就不會(huì)再擊穿了。如圖TYBZ01402009-3所示，S₂始終處于S₁的下方，在任何情況下，S₂都比S₁先被擊穿。這個(gè)原則如用于保護(hù)裝置(如避雷器)和被保護(hù)設(shè)備(如變壓器)，就是S₂保護(hù)S₁。由于電氣設(shè)備的伏秒特性曲線通常較平坦，為了得到較理想的絕緣配合，希望保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線平坦一些。