伏秒特性是將放電間隙擊穿電壓值與放電時間聯繫起來以表征間隙擊穿特性的一種方法。
基本介紹
- 中文名：伏秒特性
- 外文名：Voltage/time characteristics
- 簡介：表征間隙擊穿特性的一種方法
- 繪製方法：保持間隙距離和衝擊電壓波形不變
定義,測量方法,原理,影響因素,套用,
定義
絕緣間隙在衝擊電壓作用下擊穿時，間隙上出現的電壓最大值和放電時間的關係。
測量方法
伏秒特性可通過實驗方法獲得。在絕緣間隙上施加固定的標準雷電衝擊電壓波形(或標準操作衝擊電壓波形)，逐級升高電壓。當電壓很低時，間隙不擊穿;當施加的電壓較低時，擊穿發生在衝擊波尾;當電壓很高時，放電時間減至很小，擊穿可發生在波前。若每級電壓下，只有一個放電時間，則可根據伏秒特性的定義繪得伏秒特性，如圖1所示。實際上放電時間具有分散性，於是每級電壓下，可得一系列放電時間，所以實際上伏秒特性是以上、下包絡線為界的一個帶狀區域，如圖2所示。
圖1 伏秒特性繪製方法1、2—擊穿發生在波尾部分時的取點法;3—擊穿發生在波前部分時的取點法。
圖2 實際伏秒特性的帶狀區域和50%伏秒特性1—0%伏秒特性;2—100%伏秒特性;3—50%伏秒特性;4—50%衝擊擊穿電壓;5—0%衝擊擊穿電壓
工程上採用50%伏秒特性，即在每級電壓下，可於上下限間選擇一個放電時間數值，使放電時間小於該值的機率等於50%，將不同電壓下獲得的數值連線起來，便可得到50%伏秒特性，如圖2中的曲線3所示。
原理
氣隙的擊穿需要一定的時間才能完成。對於長時間持續作用的電壓來說，氣隙的擊穿有一個確定的值；但對於脈衝性質的電壓，氣隙的擊穿電壓就與該電壓的波形（即作用的時間）有很大的關係。同一個氣隙，在峰值較低但延續時間較長的衝擊電壓作用下可能擊穿，而在峰值較高但延續時間較短的衝擊電壓作用下反而不擊穿。所以，對於非持續作用的電壓來說，氣隙的擊穿電壓就不能簡單地用單一擊穿電壓值來表示了，對於某一定的電壓波形，必須用電壓峰值和延續時間兩者來共同表示，這就是該氣隙在該電壓波形下的伏秒特性。
通過實驗間隙伏秒特性的方法是：逐漸升高電壓使間隙發生擊穿，記錄擊穿電壓波形，讀取擊穿過程中出現的電壓峰值U與擊穿時間t。
影響因素
間隙的伏秒特性曲線的形狀與間隙中的電場分布有關。在均勻場和稍不均勻電場中，擊穿時的平均場強較高，放電發展較快，放電時延較短，伏秒特性曲線平坦；在極不均勻電場中，平均擊穿場強較低，放電時延較長，放電分散性大，伏秒特性曲線較為陡峭。
實際上，放電時間具有分散性，即在每級電壓下可測得不同的放電時間，所以伏秒特性是具有上、下包線為界得帶狀區域。工程上為方便起見，通常用平均伏秒特性或50%伏秒特性曲線表征間隙的衝擊擊穿特性，在絕緣配合中伏秒特性具有重要的意義。
套用
伏秒特性可用作比較不同設備特別是避雷器與被保護電器絕緣的衝擊擊穿特性。若某間隙FA1的50%衝擊擊穿電壓高於另一間隙FA2的數值，並且間隙FA1的伏秒特性始終位於間隙FA2之上(如圖3所示)，則在同一電壓作用下，FA2將先於FA1而擊穿。於是若將兩間隙並聯，FA2就可以對FA1起保護作用。但若如圖4所示，間隙FA2及FA1的伏秒特性相交，則雖然在衝擊電壓峰值較低時，FA2能對FA1起保護作用，但在高峰值衝擊電壓作用下，FA2就不起保護作用了。也就是說，儘管FA1的50%衝擊放電電壓高於FA2的數值，但在較高峰值的衝擊波作用下，反而是FA1先擊穿。在考慮不同間隙的絕緣強度配合時，為了更全面地反映間隙的衝擊擊穿特性，就必須採用間隙的伏秒特性之間的相互比較。從圖4可知，總希望保護設備(如避雷器)的伏秒特性平坦一些，即應採用電場較均勻的結構。
圖3 極不均勻電場間隙(FA1)和均勻及稍不均勻電場間隙(FA2)的伏秒特性
圖4 兩個間隙的伏秒特性發生交叉的示意圖
