高电压技术和应用要求

1、高 电 压 技 术和应用要求绪 论一、高电压技术的研究对象一对矛盾作用在电气设备上的电压电气设备承受电压的能力工作电压耐受正常工作电压耐受过电压雷电过电压内部过电压过电压一对矛盾作用在电气设备上的电压电气设备承受电压的能力工作电压耐受正常工作电压耐受过电压雷电过电压内部过电压过电压1、分析过电压的幅值、波形等参数，采取有效措施降低或限制作用于设备上的过电压。2、设法保证及提高绝缘结构的耐受电压。二、本课程的主要内容分为三篇:第一篇 各类电介质在高电场下的特性第二篇 电气设备绝缘试验技术第三篇 电力系统过电压与绝缘配合三、高电压技术课程的特点和要求 高电压技术课程是一门实践性很强的学科，用微观的

2、概念解释宏观现象，所以比较抽象。另外，这个理论还处在发展中，发展不完善，所以一些规律的东西常需用试验数据或经验公式去表示，我们学习中需要注意这些特点。 通过学习本课程，使学生获得各种电介质的绝缘特性和提高抗电强度方法的知识；了解高电压试验设备原理；掌握电气设备绝缘的测试原理和分析方法，掌握电力系统过电压的产生以及对过电压防护措施；理解电力系统中绝缘配合的原则。教材与参考资料文远芳主编 高电压技术 华中科技大学出版社周泽存主编 高电压技术 中国电力出版社赵智大主编 高电压技术 中国电力出版社第一篇 各类电介质在高电场下的特性第一章 气体的放电基本物理过程和电气强度一、气体放电的主要形式简介 击穿

3、电压Ud或闪络电压Uf发生击穿或闪络的最低临界电压击穿场强Ed = 均匀电场中的击穿电压/间隙距离平均击穿场强Ed=不均匀电场中的击穿电压/间隙距离击穿场强是表征气体间隙绝缘性能的重要参数。2.一气体放电的一般分类 根据电源容量、气体压力、电极形状不同，分为辉光放电气体压力小，电源功率很小，电流密度较小，放电区域占据电极的整个空间。如节日彩灯等火花放电在大气压力下，电源功率较小时，间隙间歇性击穿，放电通道细而明亮。电弧放电大气压力下，电源功率较大时，放电具有明亮、持续的细致通道。电晕放电极不均匀电场中，高电场强度电极附近出现发光薄层。二、气体中带电质点的产生与消失（一）激励和游离的概念 产生带

4、电质点的物理过程称为游离，是气体放电的首要前提。激励：当原子获得外部能量，一个或若干个外层电子跃迁到离原子核较远的轨道上去的现象。 激励需要外界给原子一定的能量，称为激励能。 激励这种状态非常不稳定，电子在高能量的轨道上只能呆很短的时间。随后便回到原来的轨道上去，此时它会将激励过程中吸收的能量以光子的形式释放出去，即对外发生光辐射。2. 游离: 若原子从外界获得的能量足够大，以致使一个或多个电子摆脱原子核的束缚形成自由电子和正离子，这一过程称为游离。（二）气体间隙中带电质点的产生气体分子本身的游离（空间游离）（1）碰撞游离： 气体中带电质点在电场中获得加速后和气体分子碰撞时，把动能传给后者引起

5、游离。 自由行程：一个带电质点在两次碰撞之间自由通过的平均距离。 自由行程与分子密度有关，分子密度越小自由行程越长，越容易获得足够的动能发生碰撞游离。（2）光游离所谓光游离是指由于光辐射引起的原子或分子游离W=hv=hc/ h 普朗克常熟 v 光子频率 波长 通常我们看到的可见光不会发生光游离，只有一些短的才会发生光游离，比如：宇宙射线、射线等。（3）热游离 气体在热状态下引起的游离过程称为热游离。 所谓热游离并不是一种新游离，它实质上是在热状态下发生的碰撞游离和热辐射下引起的光游离。这两种游离结合起来形成热游离。气体分子的平均动能：W=3/2kT T气体温度10-232. 气体中金属表面的游

6、离 指阴极发射电子的过程，也称电极表面游离。当逸出功游离能时，阴极表面的电离可以发生在下列几种情况下正离子撞击阴极表面：正离子撞击阴极表面时把它的能量传递给阴极表面里的电子，使电子能溢出阴极表面，一个与正离子中和，其余电子沿电场方向向正极板走，可能发生新的游离过程。短波光照射：用波长比较短的强光，对阴极表面照射，也能使电子逸出阴极表面，这种现象称为光电效应。强场放射：指阴极表面的电场非常强时，也可以把阴极表面的电子释放出来。热电子放射：即加热阴极表面，当温度达到一定程度以后，会向外释放电子。这种现象称之为热电子放射。 气体中带电质电的产生与消失影响着气体放电的发展过程。前者促进放电发展，后者阻

7、碍放电发展。（三）带电质点的消失带电质点的消失可能有以下几种情况：1、与两电极的电量中和：带电质点受电场力作用定向运动。正负极板运动；负正极板运动，在到达电极时，消失在电极上，而形成电路中的电流，因此气隙中的带电质点减少。2、扩散：主要是由热运动引起的。热运动会使带电质点从高浓度区向低浓度区移动，使空气间隙里各个地方的带电质点的浓度趋于一致。这种现象称之为扩散。3、复合：异号电荷相遇，发生电荷的传递而还原为中性质点的过程。 复合主要指正负离子之间。第一节 汤逊理论和流注理论一、均匀电场中气体击穿的发展过程1、自持放电与非自持放电非自持放电依靠外电离因素的作用而维持的放电自持放电仅需外加电场的作

8、用就能维持的放电C点以后：电压达到某一临界值U0，气体被击穿，处于导通状态，由绝缘状态良导体均匀电场中：U0即击穿电压Ub；不均匀电场中:U0为起始电晕电压。当UU0时，此时气体放电不需要外界游离因素，故为自持放电。oA段：随着U升高，带电质点运动速度增大；AB段：电流趋于饱和；因为带电质点已全部落入电极，形成外电路的电流，此时电流去取决于外界电离因素而与电压无关。BC段：发生电子碰撞电离，产生大量带电质点，所以随着UI 二、汤逊理论（汤逊气体放电理论） 1、过程：（1）电子崩的形成：电子数按几何级数不断增多，像雪崩似的发展，这种急剧增大的空间电子流电子崩（2）过程引起的电流： 电子碰撞电离系

9、数（系数）： 一个电子沿着电场方向行经1cm长度，平均发生的碰撞电离次数；设阴极表面初始电子数n0，在距离阴极x处，电子数增至n个，这n个电子在dx距离中又会产生dn个新电子，则：令n0=1,x=d,则即为一个电子走完全程产生的电子数目。I0为外电离因素引起的初始电流如果I0=0，则I=0.即如果去掉外界游离因素，则气体的放电就停止了，所以说，只有过程，放电不能自持。2. 过程 正离子碰撞游离系数一个正离子沿着电场方向行径1cm长度，平均发生的碰撞电离次数；也称之为汤逊第二游离系数。 正离子在运动时，不易积累能引起碰撞游离的能量，因而值极小，在分析时可予忽略3、过程 正离子表面电离系数表示折合

10、到每个碰撞阴极表面的正离子，使阴极金属释放出的自由电子数。自持放电条件： 一个电子走完全程以后，所产生的正离子到达阴极以后，只要它撞出来的电子数目大于等于1，就可以抵偿到刚消失的那个电子，放电就能达到自持。 三、巴神定律 当气体成分和电极材料一定时，气体间隙击穿电压是气压和极间距离乘积的函数。Ub=f(pd)式中 P气压（Pa） d极间距(cm) 对应于某一pd值，气体间隙的击穿电压最低。即Ud有极小值。 原因:为使放电达到自持，电子从阴极到阳极的整个行程中需完成足够多次数的碰撞游离。巴神定律试验曲线图巴申定律曲线呈U型，可解释如下：1、当d一定时 P电子动能气体游离能力击穿电压Ub 反之 P

11、碰撞次数击穿电压Ub 2、当P一定时 d要维持足够的电场强度必须升高电压反之 d当与平均可比拟时电子走完全程中的碰撞次数Ub 由巴申曲线可知： 当极间距离d一定时，提高气体压力p或降低气体压力到真空，都可以提高气隙的击穿电压。这一概念具有十分重要的意义。汤逊理论的适用范围及局限性 汤逊理论可以较好的解释低气压、短间隙、均匀电场中的放电现象，即pd较小时。 但是在解释大气压长间隙放电过程时，汤逊理论就不适用了。发现有以下几点实验现象无法全部在汤逊理论范围内给予解释： 放电外形：在低气压小间隙中气体放电主要是辉光放电，但是在大气压下做实验时我们发现能够看到细而明亮的放电通道，但是带有分支，放电形状

12、不一样。 放电时间：在大气压下我们测得的击穿时间要比汤逊理论中小10100倍 阴极材料的影响：在大气压力下做实验，我们发现击穿电压与阴极材料没有关系。当气体间隙、气体性质一定时，击穿电压就一定。造成汤逊理论不能解释大气压力下放电现象的主要原因：汤逊理论没有考虑游离出来的空间电荷对外电场的畸变作用汤逊理论没有考虑光子在放电过程中的作用四、流注理论 该理论认为：电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素，并且强调了空间电荷对电场的畸变作用。放电过程：电子崩、流注、击穿1.电子崩：初始电子崩以后，大大加强了崩头和崩尾的场强，而在两个强电场区域之间出现一个电场强度很弱的区域，则电场强度不再均匀

13、。 这些光子使附近气体因光电离而产生二次电子。他们在正空间电荷所引起的畸变和加强了局部电场作用下，又形成了新的电子崩，叫二次崩图1-6 流注的形成与发展 在主崩形成以后，在正负电荷交接处，电荷密度最大，电场强度最弱，这时极易发生复合现象。 子崩的头部带负离子，它们会被主崩崩尾的正离子吸引，而靠近主崩，然后头部的自由电子就进入到主崩里面形成流注通道。 流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的正电荷，因此流注头部前方出现很强的电场，产生新的电子崩，从而使流注向前发展。3.击穿： 随着流注通道向阴极移动，即等离子体向阴极移动，当这个通道贯穿对极以后，就形成一个等离子通道，从而导致气隙击穿。（放

14、电为火花放电或电弧放电）所以流注理论与汤逊理论最大的不同就是它考虑了空间电荷畸变电场形成二次崩，二次崩靠近主崩形成等离子体-良导体，一旦等离子通道贯穿两极，就会造成间隙被击穿。这就是流注理论的基本理论。4.自持放电条件： 即流注的形成。足够的空间光电离主崩头部空间电荷的数量达到某一个值一般认为当d20（ed108）便可以认为满足条件，使流注得以形成。空间光电离可以维持放电其中没有实际的物理意义，只是一个定义的常数，与汤逊理论中的不同。在高气压、长气隙情况下： 放电外形、 放电时间、 阴极材料 流注理论适用于高气压、大气隙情况下，即pd较大的情况。 汤逊理论与流注理论相互补充，可以说明广阔的pd

15、范围内的放电现象。小 结 无论是均匀电场还是不均匀电场，放电都是逐渐发展的，都是由非自持放电转入自持放电。 解释维持自持放电的气体放电理论有汤逊理论与流注理论。前者强调表面游离的作用；后者强调空间电荷对电场的畸变与空间光游离的作用。前者可定量分析（巴申定律）；后者只是定性分析。前者适用于解释均匀电场、短间隙、低气压的情况；后者适用于解释长间隙、不均匀电场，大气压下的情况。要求： 简要分析汤逊理论与流注理论对气体放电过程、电离因素以及自持放电条件的观点有何不同，并说明这两种理论各自的适用范围； 解释电气放电过程的、系数。第二节 不均匀电场中的放电过程 电气设备的绝缘结构的电场大多数都是不均匀电场

16、。不均匀电场分为稍不均匀电场和极不均匀电场。 一、稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特点放电具有稍不均匀场间隙的特点，击穿电压与电晕起始电压相同放电过程不稳定，分散，属于过渡区放电具有极不均匀场间隙的特点，电晕起始电压明显低于击穿电压有实验可知：随着电场不均匀程度增加，放电现象不同，电场越是不均匀（两球间距离越大，电场越不均匀），击穿电压和电晕起始电压之间的差别也越大。均匀电场：放电达到自持，间隙即将被击穿，击穿前看不到放电现象；稍不均匀电场:与均匀电场相似，虽然电场不均匀，不存在稳定的电晕放电，电晕一旦发现，气隙立即被击穿（如2Dd4D时）极不均匀电场：若果电场的不均匀程度导致存在稳定的电晕放

17、电（如d4D以后），就称为极不均匀电场。具有两大基本特征：电晕放电、极性效应 电场的均匀系数f等于气隙中最大场强Emax与平均场强Eav的比值 其中 通常对均匀电场f=1；当f4时就明显属于极不均匀电场。U-为极间电压；d-为极间距离典型的不均匀场：棒-棒电极（对称的）棒-板电极（不对称）二、极不均匀电场中的电晕放电现象1、电晕放电的概念 电晕放电是极不均匀电场所特有的，也是极不均匀电场气体放电必须经历的第一阶段，并且是一种自持放电。 极不均匀电场中，间隙中的最大场强比均匀场强大的多。外加电压较低时，曲率小的电极附近电场强度已足够大可引起强烈游离，在这局部的强场区形成放电，这种仅仅发生在强场区

18、的局部自持放电称为电晕放电。 在这局部强场区中，产生强烈的游离，但由于离电极稍远处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的强场范围内 开始出现电晕放电的电压称之为电晕起始电压，电晕起始电压在理论上可根据自持放电的条件求去，但是这种方法计算繁杂且不精确，所以通常都是根据经验公式来确定的（经验公式可查）棒-板间隙电晕导线表面电晕2、电晕放电的利弊危害：电晕放电时发光并发出丝丝声和引起化学反应（如大气中氧臭氧），这些都需要能量，从而导致输电线路上有功率损耗； 电晕放电过程中由于流注的不断消失和重新产生，从而发现放电脉冲，形成高频电磁波，而干扰周围的通讯。所以我们需要防止

19、和限制电晕放电。有利：消弱输电线路上雷电冲击电压波的幅值和陡度； 利用电晕放电改善电场分布，提高击穿电压； 广泛应用于工业设施（利用电晕放电的静电除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等）。三、极不均匀电场中的放电过程极性效应主要发生在电极形状不对称的不均匀电场中。“棒-板”电极是典型的不对称不均匀电场。 在棒-板电极中，电极总是从棒极开始，随后放电的发展就与棒极的极性密切相关。棒电极的极性不同，空间电荷对放电过程的发展的影响也不同，气隙击穿电压和电晕起始电压也不同。这种现象称为极性效应。 以“棒-板”气隙为例，讨论电晕放电和击穿放电两不同阶段的极性效应1、极不均匀电场中极性效应电晕放电-短气隙的击

20、穿正极性（正棒-负板） 电子崩从场强较小的区域向场强较大的区域发展的，这对电子崩的发展有利；电子进入阳极，在棒极前方空间留下正离子，削弱了棒极附近的场强，棒极附近难以形成流注，起晕电压高；加强了正离子与板极间场强，造成发展正流注的有利条件。因此当电压进一步提高，二次电子崩与初崩汇合，使通道充满混合质，而通道的头部仍留下大量的正空间电荷，加强了通道头部前方的电场，使流注进一步向阴极扩展，直至气隙被击穿。负极性（负棒-正板） 初崩是由负棒极向正板极发展的，电子崩的发展比正棒极时不利得多。初崩留下的正电荷增强了负棒极附近远已很强的电场，削弱了前方空间的电场，使流注的向前发展受到抑制，放电发展困难，击

21、穿电压高。只有再升高外加电压，并待初崩向后发展的正流注完成，初崩通道中充满着导电的混合质，使前方电场加强以后，才能在前方空间产生新的二次崩，负流注继续向阳极发展。 如果棒极为正极性，则不易电晕，但是一旦电晕其最后的击穿电压较低，这是正极性；而负极性正好相反，容易电晕，但电晕以后由于整空间电荷的存在，使间隙完全击穿的电压要高。这是极不均匀电场中的极性效应。2、长气隙（S1m）的击穿 气隙较长时，流注往往不能一次贯穿整个气隙，而出现逐级推进的先导放电现象。 长间隙的放电过程：电晕放电先导放电主放电整个气隙被击穿。流注根部温度升高热电离过程先导通道电离加强，更为明亮电导增大轴向场强更低发展速度更快长

22、空气间隙的平均击穿场强远低于短间隙 第三节 空气间隙在各种电压下的击穿特性 空气间隙的击穿特性主要取决于所加电压的类型、电极的形状即电场形式、气体的状态等。 空气间隙击穿所加的电压通常归纳为：一、空气间隙在稳态电压下的击穿（1）因电极对称，所以击穿电压无极性效应；（2）因击穿前间隙中各处场强相等，击穿前无电晕发生，起始放电电压等于击穿电压（3）无论直流电压、工频交流电压以及50%的冲击电压作用下，击穿电压峰值都相同，且分散性小。均匀电场空气间隙的击穿电压峰值Ub与极间距离d的关系经验公式击穿电压只取决于间隙的距离和气体的状态即与气体的密度有关当d在110cm内，空气的击穿场强约为30Kv/cm

23、d-极间距离，cm-空气相对密度与均与电场相似。其特点：电场不对称时，击穿电压有极性效应但不明显；击穿前有电晕发生，但不稳定，一旦发生电晕立即导致整个间隙击穿；在直流、工频交流以及50%的冲击电压作用下其击穿电压峰值几乎相同，分散性小；击穿电压与电场不均匀程度关系大，所以没有能够概括各种电场分布的经验公式。球隙击穿电压峰值与极间距离的关系3. 极不均匀电场中的击穿： 极不均匀电场典型的极板形式是“棒-棒”和“棒-板”电极。（1）其特点：由于存在局部强场区，故间隙击穿前有稳定的电晕放电，间隙起始放电电压小于击穿电压；对电极形状不对称的不均匀电场，有明显的极性效应；由于极不均匀电场，间隙距离较长，

24、放电发展所需要的时间也较长，故外加电压的波形对击穿电压的影响大，此时击穿电压的分散性较大。研究表明：不仅电极的对称程度影响气隙的击穿特性而且极间距离的大小对击穿电压也有很大的影响。 在工程上遇到很多极不均匀电场，我们可以根据典型电极的击穿电压数据做简单的估算。通常选择“棒-棒”和“棒-板”作为典型电极结构。（2）直流电压作用下的击穿电压：负棒-正板间隙的击穿电压棒棒电极（一正一负）正棒-负板间隙的击穿电压正极性“棒-板”的击穿电压远低于负极性“棒-板”的击穿电压，“棒-棒”的击穿电压介乎二者之间。说明不对称的极不均匀电场在直流电压下的击穿具有明显的极性效应，而“棒-棒”气隙的极性效应不明显。（

25、3）工频电压作用下的击穿电压： “棒-板”气隙的击穿电压总是发生在棒极为正极性的那半周的峰值附近，其击穿电压的峰值与直流电压作用下正极性“棒-板”的击穿电压相近。“棒-棒”气隙的工频击穿电压比“棒-板”气隙要高。二、空气间隙在冲击电压下的击穿 冲击电压就是作用时间极为短暂的电压，一般指雷电冲击电压和操作冲击电压。（1）雷电冲击电压的标准波形 波形由波前时间T1、半峰值时间T2确定。 T1=1.2us,允许偏差 T2=50us,允许偏差标准波形通常表示为（2）冲击放电的时延完成气隙击穿的三个必备条件：足够大的电场强度或足够高的电压；在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电 有效电子；需要有一定

26、的时间，让放电得以逐步的发展并完成击穿。静态击穿电压：持续电压作用下间隙的击穿电压。即在直流电压和工频交流电压作用下间隙的击穿电压。击穿时间：间隙从开始出现电压到完全击穿所需要的时间，也称为全部放电时间。冲击放电时间的组成电压升高到静态击穿电压U0所需要的时间称为升压时间，用t1表示。从t1开始到气隙中出现第一个有效电子所需要的时间成为统计时延，用ts表示从有效电子出现时刻开始到产生电子崩、形成流注和发展到主放电，乃至气隙击穿完成所需的时间称为放电的形成时延，用tf表示。冲击击穿放电的总时间其中，ts+tf称为放电时延，具有统计性，记为tlagts和tf都是服从统计规律的，即他们不是一个固定的

27、值，与很多偶然因素有关。 影响统计时延ts主要因素： 电极的材料、外加电压的影响（外加电压ts）、电场的分布（均匀电场中ts较高；极不均匀电场中ts较低）。 影响放电的形成时延tf的主要因素： 间隙的长短（间隙越长，tf就越大）、电场的均匀度（均匀电场中tf较小；不均匀电场中tf较大）、外加电压的影响（外加电压越高，tf越低）。（3）雷电50%冲击击穿电压 雷电冲击电压具有冲击特性，具有很大的分散性。对于同一间隙，加同样的雷电冲击电压，则气隙有时击穿有时不击穿，不具有确定性，因此确定冲击击穿电压比较困难。 考核气隙的冲击击穿电压特性时，保持波形不变，而逐渐提高冲击电压的峰值，并将每一级峰值电压

28、重复作用于该气隙。在幅值很低时，在气隙上施加n次冲击电压，气隙均不击穿；随着幅值增高，气隙有时击穿有时不击穿；随着幅值继续增高，气隙击穿的百分比越来越增大；最后当电压超过某一值后气隙气隙百分之百击穿。 因此采用一种折中的方法，即取一个50%的冲击击穿电压。 U50% 间隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。 工程上采用50%冲击击穿电压U50% 来描述气隙的冲击击穿特性。 均匀电场和稍不均匀电场中的击穿电压：击穿电压分散性小，且U50%与Us相差很小极不均匀电场中的击穿电压：由于电场不均匀，放电时延较长，击穿电压分散性也较大，这时U50%Us50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系

29、数Us最低静态击穿电压实验表明：“棒-棒”和“棒-板”在气隙距离不很大时的冲击击穿特性有极性效应，气隙间隙较大时同样存在极性效应。“棒-板”气隙有明显的极性效应；“棒-棒”气隙也有极性效应。1-正极性“棒-板” 2-正极性“棒-棒” 3-负极性“棒-棒” 4-负极性“棒-板”（4）伏秒特性： 一个间隙要发生击穿，不仅需要足够高的电压而且还必须有充分的电压作用时间。 对于冲击电压波，气隙击穿电压与该电压波形有很大的关系，其击穿电压不能简单的用单一击穿电压值表示，而必须用电压峰值和延续时间两者共同表示。 伏秒特性对某一冲击电压波形，间隙上出现的电压最大值和间隙击穿时间的关系曲线。 用实验的方法求取

30、。 伏秒特性曲线主要用于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性。伏秒特性的形状与间隙中电场的均匀程度有关。对均匀或稍不均匀电场：平均场强高，较为平坦，分散性也较小；对极不均匀电场：平均场强低，较为陡峭，分散性也较大。通过实验绘制气隙伏秒特性的的方法，其步骤是保持冲击电压波形不变，逐级升高电压使气隙发生击穿，记录击穿电压波形，读取击穿电压值U与击穿时间t伏秒特性曲线是由上、下包线的带状区域 对绝缘配合的要求：被保护电气设备的伏秒特性曲线应处在保护电气设备的伏秒特性曲线的的上方，且两曲线之间不可以有交点。即保护设备绝缘的伏秒特性曲线的上包线始终低于被保护设备的伏秒特性曲线的下包线。保护设备绝缘的伏秒特性曲

31、线应平坦一些，即采用电场比较均匀的绝缘结构。1-被保护设备2-保护设备（1）操作冲击电压波形：一种非周期性的双指数衰减波波前时间 半峰值时间容许偏差 容许偏差记为 波， 符号同前。衰减振荡波操作冲击波 第一个半波的持续时间为；2000-3000us,称为波前时间，基本相当于正弦波； 第二个半波波形较短些，为反极性。峰值约占第一个半波峰值的4/5。可以采用这两种波形，适用比较多的是第一种波形。（2）50%的操作冲击电压试验表明：在均匀电场和稍不均匀电场中50%操作冲击击穿电压与雷电冲击与工频冲击电压几乎相同，且分散性小。 在极不均匀电场中，操作冲击电压下的击穿具有自身的特征： 操作冲击电压下极不

32、均匀场长气隙击穿呈U形曲线；极性效应显著；击穿电压的分散性大；具有饱和特性等等。第四节 大气条件对气隙击穿特性的影响我国规定的标准大气条件是： 压力P0=101.3kPa;温度t0=20或T0=293K; 绝对湿度hc=11g/m3 在实际试验条件下的气隙击穿电压U和标准大气条件下的击穿电压U0之间的换算关系： Kd空气密度校正系数； Kh湿度校正系数 在大气条件下气隙的击穿电压随着的增大而升高。 当在范围内变动时，气隙的击穿电压与其密度呈正比，此时Kd UU0 而对长气隙而言，击穿电压与大气条件变化的关系，并不是一种简单的线性关系，是随电极形状、极间距离以及电压类型而变化的复杂关系。一、对空

33、气密度的校正空气的相对密度：二、对湿度的校正 试验研究表明，大气的湿度越大，气隙的击穿电压越高。 均匀和稍不均匀电场中，湿度影响不太明显； 极不均匀电场，湿度影响比较明显，其湿度校正公式：Kh=kw 三、对海拔高度的校正 我国标准规定：海波高度为1000m4000m的电力设施外绝缘，其试验电压U等于平原地区外绝缘的试验电压Up与海拔校正系数 Ka 的乘积。 U = Ka UpH安装点的海拔高度（m）第五节 提高气体介质电气强度的方法提高气体介质电气强度有两种途径：改善电场分布；消弱或抑制气体电离过程。一、改善电场分布增大电极曲率半径：采用屏蔽罩是增大曲率半径常用的一种方法。如变压器套管即为导体

34、，其曲率半径较小，加屏蔽罩增大曲率半径；输电线路可以采用扩径的的导线，增大导线半径。改善电极边缘形状：如电极边缘做成弧形，削弱电场局部增强的现象。 在极不均匀电场中，可以利用放电自身产生的空间电荷来改善电场分布。 3.极不均匀电场中采用屏障改善电场分布 二、消弱或抑制电离过程 提高气压，可以减小电子的平均自由行程，以消弱游离过程，提高击穿电压。 在高气压下，电场均匀度对击穿电压的影响比在大气压力下显著的多。电场均匀度下降，击穿电压剧烈降低。因此采用高气压的电气设备应使电场尽可能均匀。 SF6、氟利昂（CCL2F2）等一些含卤族元素气体属于强电负性气体，他们的电气强度比空气的高的多，因此采用这些

35、气体来代替空气，可以大大提高气隙的击穿电压。 强电负性气体在工程应用中除了满足电气强度要高以外，还必须满足以下条件：液化温度不高，这样才能同时采用高气压良好的化学稳定性生产不能太困难，价格不能太高。 从经济上考虑目前工程上应用的强电负性气体主要是SF6。SF6另外还具有优异的灭弧能力。因此SF6及其混合气体被广泛用于大容量高压断路器、高压熔断器以及全封闭组合电器中等。 SF6气体只适用于均匀电场或稍不均匀电场中使用。SF6的缺点： 价格高、液化温度不够低、对电场的均匀度太敏感。 因此工业上常采用SF6的混合物作为介质，常与N2气混合使用。 在电力设备中实际采用高真空作为绝缘媒质的情况很少，主要

36、是在各种电气设备绝缘结构中，大都采用固体或液体介质，他们在真空中都会逐渐释放出气体，使高真空无法长期保持。 目前真空间隙已在真空断路器中应用。因为真空不仅绝缘性能好，而且灭弧能力强，所以真空断路器用于配电网中。 回顾：1、提高击穿场强，改善电场分布的方法？第六节 沿面放电及防污对策改进电极形状；利用空间电荷改善电场分布；极不均匀电场中采用屏障改善电场分布2、在均匀电场中，场强处处相等，则击穿通道可以发生在任何地方。 电场越均匀，击穿电压越高；电场分布不均匀击穿电压则越低。3、气体间隙中带电质点的产生除了气体中金属表面的游离以外，还有三种空间电荷的游离：碰撞游离；热游离；光游离沿面放电指沿气体介质与固体介质的交界面上发展的放电现象。它是一种特殊的气体放电。沿面放电的形式有沿面滑闪和沿面闪络。 沿面滑闪尚未发生击穿的放电形式 沿面闪络指沿面放电发展到贯穿到对极的击穿放电现象。第六节 沿面放电及防污对策 一、沿面放电界面电场分布与特点（a）固体介质处于均匀电场中，