第二章气体介质的电气强度

高电压技术邱巍电气工程系输电教研室HighVoltageTechnology影响空气间隙放电电压的因素气隙的击穿特性取决于：▼电场形式▼外加电压类型工频交流电压直流电压雷电过电压操作过电压稳态电压(持续电压）冲击电压▼大气条件：气压、温度、湿度

持续作用电压直流电压、工频电压与电压的变化速度相比，放电发展所需时间（放电时延）可以忽略不计。当气体状态不变时，一定距离的间隙的击穿电压具有确定的数值，当间隙上的电压升高达到击穿电压时，间隙就击穿。用击穿电压或击穿场强来表达气隙的耐电特性

非持续作用电压雷电冲击过电压、操作冲击过电压持续时间极短（以微秒计），放电发展速度不能忽略不计。间隙的击穿电压与作用电压的波形（即作用时间）有很大关系。用伏秒特性来表达气隙的击穿特性第一节均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性一、均匀电场的击穿特性：不存在极性效应；直流、工频、冲击电压作用下的击穿电压相同；击穿电压分散性很小；经验公式二.稍不均匀电场与均匀电场相似，一旦出现局部放电，立即导致整个间隙的完全击穿。电场不对称时有极性效应，不很显著。

不同电压波形下Ｕb都相同，且分散性不大。击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高。典型结构形式：球－球，球－板，两同轴圆柱极不均匀电场气隙击穿特性1、影响击穿电压的主要因素是间隙距离2、选择电场极不均匀的极端情况作为典型电极研究棒(尖)—板：电场分布不对称棒(尖)—棒(尖)：电场分布对称3、这两种气隙击穿电压是不均匀气隙击穿电压曲线的上下包线，根据典型电极的击穿电压数据来估计绝缘距离4、直流、工频及冲击击穿电压间的差别比较明显，有持续的局部放电及显著的极性效应，分散性较大1.极不均匀电场在直流电压作用下有显著的极性效应正棒-负板，Ｕb≈4.5kV/cm负棒-正板，Ｕb≈10kV/cm棒-棒，Ｕb≈4.8～5.0kV/cm注意:负棒－正板比正棒－负板先产生电晕放电,但后发生击穿

2.工频电压下的击穿电压棒极为正、电压达到幅值时发生击穿间隙距离小于2.5cm，击穿电压和距离近似直线关系平均击穿场强(幅值幅值)：棒—棒间隙为5.36kV/cm棒，棒—板间隙为4.8kV/cm饱和现象：距离加大，平均击穿场强明显降低，棒—

板间隙尤为严重

d＝1m，5kV/cmd＝l0m，2kV/cm工频击穿电压与气隙长度关系曲线

1、2、4棒-棒，3、5棒-板3.雷电冲击电压下空气的击穿电压在极不均匀电场，由于放电时延较长，雷电冲击50％击穿电压比工频击穿电压高击穿电压的分散性也大一些在下图所示范围内击穿电压和间隙距离呈直线关系棒—板间隙有明显的极性效应，棒—棒间隙也有不大的极性效应U50%雷电冲击电压下空气的击穿电压与极间距关系4.操作冲击电压下空气的击穿电压极性效应正极性下50％击穿电压比负极性下低，所以也更危险“饱和”现象：和工频电压下类似，棒-板间隙更严重波形的影响U50%击穿电压与波前的关系。任何气隙击穿完成过程要一定时间。

TC小，冲击电压的波前上升快，，将超过静态击穿电压US较多。波前上升很慢时TC

大，冲击电晕和空间电荷有足够时间形成，使棒极附近电场变得较小，空间电场分布更均匀些，击穿电压有所上升。击穿电压与电压陡度的关系

第三节大气条件对空气间隙击穿电压的影响及其校验

标准大气条件：压力p0=101.3kPa(760mmHg)温度t0=20℃或T0=293K湿度hc=11g/m3气隙击穿电压的校验外绝缘的破坏性放电，电压值需进行大气校正，包括：空气密度修正系数湿度修正系数实际试验条件下标准条件下气隙的击穿，沿绝缘外表面的闪络对海拔高度的校正国标规定：1000m<H≤4000m，电力设施外绝缘的试验电压应为平原地区外绝缘的试验电压乘以海拔校正系数：第四节

提高气体介质电气强度的方法一、改善电场分布（1）改进电极形状以改善电场分布（2）利用空间电荷改善电场分布（3）极不均匀电场中采用屏蔽二、削弱或抑制气体介质中的电离过程（1）采用高气压（2）采用高真空（3）采用高强度气体一、改善电场分布(1)改进电极形状以改善电场分布

(1)改进电极形状以改善电场分布

（2）利用空间电荷改善电场分布线—板、线—线电极中的“细线效应”:导线直径很小时，导线周围容易形成比较均匀的电晕层，由于电晕层比较均匀，电场分布改善，提高了击穿电压（3）极不均匀电场中采用屏蔽(2).高真空的采用

二、削弱或抑制电离过程(1).采用高气压0.10.52.05100.10.30.5(kV)pd(×133.3Pa·cm)50123103001000高真空中击穿机理高真空中击穿机理发生了改变距离较小时，阴极强场放射密切有关距离较大时，击穿是由“全电压效应”引起的