高電壓技術(shù)(第一章)課件

1、氣體放電氣體放電氣體擊穿氣體擊穿沿面閃絡(luò)沿面閃絡(luò)氣體放電氣體放電氣體的絕緣特性氣體的絕緣特性氣體的電氣強(qiáng)度氣體的電氣強(qiáng)度輝光放電輝光放電電暈放電電暈放電火花放電火花放電電弧放電電弧放電氣體放電的基本概念氣體放電的基本概念氣體放電的主要形式氣體放電的主要形式氣體放電氣體放電主要形式主要形式1.1.1 1.1.1 氣體放電氣體放電1.1.2 1.1.2 氣體的絕緣特性氣體的絕緣特性1.1.3 1.1.3 氣體的電氣強(qiáng)度氣體的電氣強(qiáng)度氣體放電：氣體中流通電流的各種形式；氣體放電：氣體中流通電流的各種形式；氣體擊穿：氣體電絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)氣體擊穿：氣體電絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)的過(guò)程；的過(guò)程；

2、沿面閃絡(luò)：擊穿發(fā)生在氣體與液體、氣體與固沿面閃絡(luò)：擊穿發(fā)生在氣體與液體、氣體與固體交界面上的放電現(xiàn)象；體交界面上的放電現(xiàn)象； 工程上將擊穿和閃絡(luò)統(tǒng)稱為放電。工程上將擊穿和閃絡(luò)統(tǒng)稱為放電。氣體指高壓電氣設(shè)備中常用的空氣、氣體指高壓電氣設(shè)備中常用的空氣、SFSF6 6、以及、以及高強(qiáng)度混合氣體等氣態(tài)絕緣介質(zhì)。高強(qiáng)度混合氣體等氣態(tài)絕緣介質(zhì)。v空氣：架空線路、變壓器外絕緣；空氣：架空線路、變壓器外絕緣；vSFSF6 6： SFSF6 6斷路器和斷路器和SFSF6 6全封閉組合電器；全封閉組合電器；氣體失去絕緣后，雖然可以自動(dòng)恢復(fù)，但其放氣體失去絕緣后，雖然可以自動(dòng)恢復(fù)，但其放電所造成的事故已經(jīng)發(fā)生，因

3、此我們要研究氣電所造成的事故已經(jīng)發(fā)生，因此我們要研究氣體的電氣強(qiáng)度。體的電氣強(qiáng)度。空氣是最廉價(jià)、應(yīng)用最廣、自動(dòng)恢復(fù)絕緣的氣空氣是最廉價(jià)、應(yīng)用最廣、自動(dòng)恢復(fù)絕緣的氣體，因此我們主要研究空氣的放電。體，因此我們主要研究空氣的放電。氣體的電氣強(qiáng)度表征氣體耐受電壓作用的能力。氣體的電氣強(qiáng)度表征氣體耐受電壓作用的能力。均勻電場(chǎng)中擊穿電壓均勻電場(chǎng)中擊穿電壓U Ub b與間隙距離之比稱為擊穿場(chǎng)強(qiáng)與間隙距離之比稱為擊穿場(chǎng)強(qiáng)E Eb b。我們把均勻電場(chǎng)中氣隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)。我們把均勻電場(chǎng)中氣隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)E Eb b稱為氣體的稱為氣體的電氣強(qiáng)度。電氣強(qiáng)度。v空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電氣強(qiáng)度為空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電氣強(qiáng)度為30

4、kV/cm;30kV/cm;注意：不能把不均勻場(chǎng)中氣隙注意：不能把不均勻場(chǎng)中氣隙U Ub b與間隙距離之比稱為與間隙距離之比稱為氣體的電氣強(qiáng)度，通常稱之為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)。氣體的電氣強(qiáng)度，通常稱之為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)。v注意：電暈放電時(shí)氣隙未擊穿，而輝光放電、火花放注意：電暈放電時(shí)氣隙未擊穿，而輝光放電、火花放電、電弧放電均指擊穿后的放電現(xiàn)象，且隨條件不同，電、電弧放電均指擊穿后的放電現(xiàn)象，且隨條件不同，這些放電現(xiàn)象可相互轉(zhuǎn)換。這些放電現(xiàn)象可相互轉(zhuǎn)換。常見(jiàn)放電形式常見(jiàn)放電形式l輝光放電輝光放電l電暈放電電暈放電l刷狀放電刷狀放電l電弧放電電弧放電電子碰撞電離電子碰撞電離 正離子碰撞電離正離子碰撞電離 碰

5、撞電離碰撞電離光電離光電離熱電離熱電離空間電離空間電離表面電離表面電離正離子碰撞陰極正離子碰撞陰極光電效應(yīng)光電效應(yīng)強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng)帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合2.1 帶電質(zhì)帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生點(diǎn)產(chǎn)生2.2 帶電質(zhì)帶電質(zhì)點(diǎn)消失點(diǎn)消失氣體放電氣體放電發(fā)展過(guò)程發(fā)展過(guò)程氣體原子的激發(fā)和游離氣體原子的激發(fā)和游離氣體原子的激發(fā)和游離氣體原子的激發(fā)和游離激勵(lì)：激勵(lì)： 原子外層電子躍遷到較遠(yuǎn)的軌道上去的現(xiàn)象。原子外層電子躍遷到較遠(yuǎn)的軌道上去的現(xiàn)象。激勵(lì)激勵(lì)能：能： 產(chǎn)生激勵(lì)需要的能量。產(chǎn)生激勵(lì)需要的能量

6、。電離：電離： 使原來(lái)的一個(gè)中性原子變成一個(gè)自由電子和使原來(lái)的一個(gè)中性原子變成一個(gè)自由電子和一個(gè)帶正電荷的離子的現(xiàn)象。一個(gè)帶正電荷的離子的現(xiàn)象。電離能：電離能：電離所需的電離所需的最小最小能量（能量（W Wi i）。）。分級(jí)電離：分級(jí)電離：先經(jīng)過(guò)激勵(lì)再產(chǎn)生電離的過(guò)程。先經(jīng)過(guò)激勵(lì)再產(chǎn)生電離的過(guò)程。 （一）電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng)（一）電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng)帶電質(zhì)點(diǎn)一旦產(chǎn)生，在外電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)，帶電質(zhì)點(diǎn)一旦產(chǎn)生，在外電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)，形成電導(dǎo)電流。形成電導(dǎo)電流。（二）帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散（二）帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散帶電質(zhì)點(diǎn)從濃度較大區(qū)域轉(zhuǎn)移到濃度較小區(qū)域。帶電質(zhì)點(diǎn)從濃度較大區(qū)域轉(zhuǎn)

7、移到濃度較小區(qū)域。（熱運(yùn)動(dòng)）（熱運(yùn)動(dòng)）電子擴(kuò)散比離子擴(kuò)散高電子擴(kuò)散比離子擴(kuò)散高3 3個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí)v正離子和負(fù)離子或電子相遇時(shí)，發(fā)生電荷的傳遞而正離子和負(fù)離子或電子相遇時(shí)，發(fā)生電荷的傳遞而相互中和還原為分子的過(guò)程，復(fù)合放出能量。相互中和還原為分子的過(guò)程，復(fù)合放出能量。v復(fù)合的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)速度越大，復(fù)合概率越小。復(fù)合的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)速度越大，復(fù)合概率越小。v復(fù)合過(guò)程要阻礙放電的發(fā)展，但在一定條件下又可復(fù)合過(guò)程要阻礙放電的發(fā)展，但在一定條件下又可因復(fù)合時(shí)的光輻射加劇放電的發(fā)展。因復(fù)合時(shí)的光輻射加劇放電的發(fā)展。v放電過(guò)程中絕大多數(shù)是正、負(fù)離子之間復(fù)合，參加放電過(guò)程中絕大多數(shù)是正、負(fù)離子之間復(fù)合，參加復(fù)合的電

8、子絕大多數(shù)先形成負(fù)離子再與正離子復(fù)合。復(fù)合的電子絕大多數(shù)先形成負(fù)離子再與正離子復(fù)合。（三）帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合（三）帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合3.1.1 非自持放電和自持放電非自持放電和自持放電3.1.2 低氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的湯遜理論低氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的湯遜理論3.1.3 巴申定律巴申定律3.2.1 空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變3.2.2 高氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的流注理論高氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的流注理論3.2.3 流注理論對(duì)放電現(xiàn)象的解釋流注理論對(duì)放電現(xiàn)象的解釋3.1 湯遜理論和湯遜理論和巴申定律巴申定律3.2 流注理論流注理論湯遜理論和湯遜理論和流注理論流注理論3.1.4 湯遜理論

9、的適用范圍湯遜理論的適用范圍3.1.1 3.1.1 非自持放電和自持放電非自持放電和自持放電3.1.2 3.1.2 低氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的湯遜理論低氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的湯遜理論3.1.3 3.1.3 巴申定律巴申定律3.1.4 3.1.4 湯遜理論的適用范圍湯遜理論的適用范圍非自持放電與自持放電的分界點(diǎn)氣體放電實(shí)驗(yàn)的伏安特性曲線氣體放電實(shí)驗(yàn)的伏安特性曲線氣體放電實(shí)驗(yàn)的伏安特性曲線氣體放電實(shí)驗(yàn)的伏安特性曲線圖表示實(shí)驗(yàn)所得平板電圖表示實(shí)驗(yàn)所得平板電極極( (均勻電場(chǎng)均勻電場(chǎng)) )氣體中的氣體中的電流電流I I與所加電壓的關(guān)與所加電壓的關(guān)系：即伏安特性系：即伏安特性 氣體放電伏安特性氣體放電

10、伏安特性 實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析OAOA段：段： 電流隨電壓升高而升高。這是由于電極空間的帶電粒子電流隨電壓升高而升高。這是由于電極空間的帶電粒子向電極運(yùn)動(dòng)加速而導(dǎo)致復(fù)合數(shù)的減少所致向電極運(yùn)動(dòng)加速而導(dǎo)致復(fù)合數(shù)的減少所致( (非自持非自持) ) 。ABAB段：段： 電流僅取決于外電離因素與電壓無(wú)關(guān)。電流趨向于飽和電流僅取決于外電離因素與電壓無(wú)關(guān)。電流趨向于飽和值，因?yàn)檫@時(shí)外界電離因子所產(chǎn)生的帶電粒子幾乎能全值，因?yàn)檫@時(shí)外界電離因子所產(chǎn)生的帶電粒子幾乎能全部抵達(dá)電極，所以電流值與所加電壓無(wú)關(guān)部抵達(dá)電極，所以電流值與所加電壓無(wú)關(guān)( (非自持非自持) ) 。BCBC段：段： 當(dāng)電壓提高到時(shí)，電流又開(kāi)始隨電壓

11、的升高而增大，這當(dāng)電壓提高到時(shí)，電流又開(kāi)始隨電壓的升高而增大，這是由于氣隙中出現(xiàn)碰撞電離和電子崩。是由于氣隙中出現(xiàn)碰撞電離和電子崩。電壓升高碰撞電電壓升高碰撞電離增強(qiáng)但仍靠外電離維持離增強(qiáng)但仍靠外電離維持( (非自持非自持) )C C點(diǎn)后：當(dāng)所加電壓大于點(diǎn)后：當(dāng)所加電壓大于U0U0時(shí)，只靠外加電壓就能維持時(shí)，只靠外加電壓就能維持( (自持自持) )如果取消外電離因素，那么電流也將消失，這類依如果取消外電離因素，那么電流也將消失，這類依靠外電離因素的作用而維持的放電叫靠外電離因素的作用而維持的放電叫非自持放電非自持放電。氣隙中電離過(guò)程只靠外施電壓已能維持，不再需要?dú)庀吨须婋x過(guò)程只靠外施電壓已能維

12、持，不再需要外電離因素。外施電壓到達(dá)外電離因素。外施電壓到達(dá)U U0 0后的放電稱為后的放電稱為自持放電自持放電。U U0 0稱為稱為起始放電電壓起始放電電壓。（一）電子崩（一）電子崩(a) (a) 電子崩的形成電子崩的形成(b) (b) 帶電離子在電子崩中的分布帶電離子在電子崩中的分布 外界電離因子在陰極附近產(chǎn)外界電離因子在陰極附近產(chǎn)生了一個(gè)初始電子，如果空間電生了一個(gè)初始電子，如果空間電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，該電子在向陽(yáng)極場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，該電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)引起碰撞電離，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)引起碰撞電離，產(chǎn)生一個(gè)新的電子，初始電子和新電一個(gè)新的電子，初始電子和新電子繼續(xù)向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，又會(huì)引起新子繼續(xù)向陽(yáng)

13、極運(yùn)動(dòng)，又會(huì)引起新的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。 依此，電子將按照幾何級(jí)數(shù)依此，電子將按照幾何級(jí)數(shù)不斷增多，類似雪崩一樣地發(fā)展，不斷增多，類似雪崩一樣地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流被稱這種急劇增大的空間電子流被稱為電子崩。為電子崩。dxndnddxeenx0n是包括起始電子在內(nèi)的電子崩中的電是包括起始電子在內(nèi)的電子崩中的電子數(shù)，它表征一個(gè)起始電子在向陽(yáng)極子數(shù)，它表征一個(gè)起始電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程到達(dá)陽(yáng)極時(shí)產(chǎn)生的電子數(shù)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程到達(dá)陽(yáng)極時(shí)產(chǎn)生的電子數(shù)。湯遜理論中的湯遜理論中的過(guò)程過(guò)程設(shè)外電離因素在陰極表面產(chǎn)生設(shè)外電離因素在陰極表面產(chǎn)生的起始電子數(shù)為的起始電子數(shù)為n n0 0

14、，當(dāng)起始電，當(dāng)起始電子到達(dá)離陰極子到達(dá)離陰極x x處時(shí)，電子數(shù)為處時(shí)，電子數(shù)為n n，這，這n n個(gè)電子行經(jīng)個(gè)電子行經(jīng)dxdx后，又會(huì)后，又會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生dndn個(gè)個(gè)新電子新電子, ,即即v 對(duì)對(duì)E E值敏感，值敏感，v 當(dāng)當(dāng)E/ E/ 不變時(shí)，系數(shù)不變時(shí)，系數(shù) 與氣體相對(duì)密度成正比；與氣體相對(duì)密度成正比；湯遜理論中的湯遜理論中的過(guò)程過(guò)程經(jīng)推導(dǎo)，得經(jīng)推導(dǎo)，得 A,B 常數(shù)：空氣相對(duì)密度， p E：場(chǎng)強(qiáng) )()/exp(EfEBA湯遜理論中的湯遜理論中的過(guò)程過(guò)程 氣隙中碰撞電離而產(chǎn)生的正離子，即從陰極產(chǎn)生的一氣隙中碰撞電離而產(chǎn)生的正離子，即從陰極產(chǎn)生的一個(gè)電子消失在陽(yáng)極前，由個(gè)電子消失在陽(yáng)極前，由過(guò)

15、程形成的正離子數(shù)。即過(guò)程形成的正離子數(shù)。即1de 正離子消失在陰極前，由正離子消失在陰極前，由過(guò)程在陰極上釋放出二過(guò)程在陰極上釋放出二次電子數(shù)，即次電子數(shù)，即) 1(de1) 1(de 表示由表示由過(guò)程在陰極上重新產(chǎn)生一個(gè)過(guò)程在陰極上重新產(chǎn)生一個(gè)電子，此時(shí)不再需要外電離因素就能使電離維持發(fā)電子，此時(shí)不再需要外電離因素就能使電離維持發(fā)展，即轉(zhuǎn)入自持放電。展，即轉(zhuǎn)入自持放電。湯遜理論中的湯遜理論中的過(guò)程過(guò)程自持放電條件自持放電條件1ln1) 1(ded如自持放電條件滿足時(shí)，會(huì)形成下圖的閉環(huán)部分如自持放電條件滿足時(shí)，會(huì)形成下圖的閉環(huán)部分總結(jié)：總結(jié)：將電子崩和陰極上的將電子崩和陰極上的過(guò)程作為氣體自持

16、放電的決定過(guò)程作為氣體自持放電的決定因素是湯遜理論的基礎(chǔ)。因素是湯遜理論的基礎(chǔ)。湯遜理論的實(shí)質(zhì)是電子碰撞電離是氣體放電的主要原湯遜理論的實(shí)質(zhì)是電子碰撞電離是氣體放電的主要原因，二次電子來(lái)源于正離子撞擊陰極表面使陰極表面因，二次電子來(lái)源于正離子撞擊陰極表面使陰極表面逸出電子，逸出電子是維持氣體放電的必要條件。逸出電子，逸出電子是維持氣體放電的必要條件。1.1.陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是自持放電的陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是自持放電的判據(jù)。判據(jù)。根據(jù)自持放電條件，導(dǎo)出擊穿電壓的表達(dá)式根據(jù)自持放電條件，導(dǎo)出擊穿電壓的表達(dá)式)()11ln()(ln)(pdfpdApdBub A A、

17、B B是與氣體種類有關(guān)的常數(shù)，是與氣體種類有關(guān)的常數(shù)，u ub b為氣溫不變的條件下，均勻?yàn)闅鉁夭蛔兊臈l件下，均勻電場(chǎng)中氣體的自持放電起始電壓等于氣隙擊穿電壓。電場(chǎng)中氣體的自持放電起始電壓等于氣隙擊穿電壓。巴申定律：巴申定律： 當(dāng)氣體成份和電極材料一定時(shí)，氣體間隙擊穿電壓當(dāng)氣體成份和電極材料一定時(shí)，氣體間隙擊穿電壓( (u ub b) )是氣壓是氣壓( (p p) )和極間距離和極間距離( (d d) )乘積的函數(shù)。乘積的函數(shù)。均勻電場(chǎng)中幾種氣體擊穿電壓均勻電場(chǎng)中幾種氣體擊穿電壓U Ub b與與pdpd的關(guān)系的關(guān)系 巴申曲線表明，改變極間距離巴申曲線表明，改變極間距離d d的同時(shí)，也相應(yīng)的同時(shí)

18、，也相應(yīng)改變氣壓改變氣壓p p而使而使pdpd的乘積不變，則極間距離不等的氣的乘積不變，則極間距離不等的氣隙擊穿電壓卻彼此相等。隙擊穿電壓卻彼此相等。 原因：形成自持放電需要達(dá)到一定的電離數(shù)原因：形成自持放電需要達(dá)到一定的電離數(shù)d d，而這又取決于碰撞次數(shù)與電離概率的乘積。而這又取決于碰撞次數(shù)與電離概率的乘積。高氣壓、高真空都可以提高擊穿電壓，工程上已得高氣壓、高真空都可以提高擊穿電壓，工程上已得到廣泛應(yīng)用（如：壓縮空氣開(kāi)關(guān)、真空開(kāi)關(guān)等）到廣泛應(yīng)用（如：壓縮空氣開(kāi)關(guān)、真空開(kāi)關(guān)等）湯遜理論是在低氣壓湯遜理論是在低氣壓pdpd較小條件下建立起來(lái)的，較小條件下建立起來(lái)的， pdpd過(guò)大，湯遜理論就不

19、再適用。過(guò)大，湯遜理論就不再適用。pdpd過(guò)大時(shí)（氣壓高、距離大）湯遜理論無(wú)法解釋：過(guò)大時(shí)（氣壓高、距離大）湯遜理論無(wú)法解釋：v放電時(shí)間：很短；放電時(shí)間：很短；v放電外形：具有分支的細(xì)通道；放電外形：具有分支的細(xì)通道；v擊穿電壓：與理論計(jì)算不一致；擊穿電壓：與理論計(jì)算不一致；v陰極材料：無(wú)關(guān)；陰極材料：無(wú)關(guān)；湯遜理論適用于湯遜理論適用于pd26.66kPa pd26.66kPa pd26.66kPa cm cm，湯遜理論將不適用。，湯遜理論將不適用。 以自然界的雷電為例，它發(fā)生在兩塊雷云之間或以自然界的雷電為例，它發(fā)生在兩塊雷云之間或雷云與大地之間，這時(shí)不存在金屬陰極，因而與陰極雷云與大地之間

20、，這時(shí)不存在金屬陰極，因而與陰極上的上的過(guò)程和二次電子發(fā)射根本無(wú)關(guān)。過(guò)程和二次電子發(fā)射根本無(wú)關(guān)。 氣體放電流注理論以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它考慮了高氣氣體放電流注理論以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它考慮了高氣壓、長(zhǎng)氣隙情況下不容忽視的若干因素對(duì)氣體放電的壓、長(zhǎng)氣隙情況下不容忽視的若干因素對(duì)氣體放電的影響，主要有以下兩方面影響，主要有以下兩方面 空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響；空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響； 空間光電離的作用?？臻g光電離的作用。(d) (d) 這些光子將導(dǎo)致空間光電離。這些光子將導(dǎo)致空間光電離。(a) (a) 電子崩崩頭集中著電子，其后電子崩崩頭集中著電子，其后是正離子，形狀似半球形錐體；是正離子，形狀似半球形錐體

21、；(b) (b) 空間電荷分布極不均勻，大大空間電荷分布極不均勻，大大加強(qiáng)了崩頭及崩尾的電場(chǎng)，削弱加強(qiáng)了崩頭及崩尾的電場(chǎng)，削弱了電子崩內(nèi)部的電場(chǎng)；了電子崩內(nèi)部的電場(chǎng)；(c) (c) 崩頭電場(chǎng)明顯增強(qiáng)，有利于分崩頭電場(chǎng)明顯增強(qiáng)，有利于分子和離子的激勵(lì)現(xiàn)象，當(dāng)它們從子和離子的激勵(lì)現(xiàn)象，當(dāng)它們從激勵(lì)態(tài)恢復(fù)到正常態(tài)時(shí)將放射出激勵(lì)態(tài)恢復(fù)到正常態(tài)時(shí)將放射出光子；電子崩內(nèi)部電場(chǎng)削弱，有光子；電子崩內(nèi)部電場(chǎng)削弱，有助于復(fù)合將放射出光子；助于復(fù)合將放射出光子；流注的形成和發(fā)展示意圖起始電子發(fā)生碰撞電離形成初始電子崩；初崩發(fā)展到陽(yáng)極，起始電子發(fā)生碰撞電離形成初始電子崩；初崩發(fā)展到陽(yáng)極，正離子作為空間電荷畸變?cè)妶?chǎng)

22、，加強(qiáng)正離子與陰極間電正離子作為空間電荷畸變?cè)妶?chǎng)，加強(qiáng)正離子與陰極間電場(chǎng)，放射出大量光子；場(chǎng)，放射出大量光子；光電離產(chǎn)生二次電子，在加強(qiáng)的局部電場(chǎng)下形成二次崩；光電離產(chǎn)生二次電子，在加強(qiáng)的局部電場(chǎng)下形成二次崩；二次崩電子與正空間電荷匯合成流注通道，其端部有二次二次崩電子與正空間電荷匯合成流注通道，其端部有二次崩留下的正電荷，加強(qiáng)局部電場(chǎng)產(chǎn)生新電子崩使其發(fā)展；崩留下的正電荷，加強(qiáng)局部電場(chǎng)產(chǎn)生新電子崩使其發(fā)展； 流注頭部電離迅速發(fā)展，放射出大量光子，引起空間光電流注頭部電離迅速發(fā)展，放射出大量光子，引起空間光電離，流注前方出現(xiàn)新的二次崩，延長(zhǎng)流注通道；離，流注前方出現(xiàn)新的二次崩，延長(zhǎng)流注通道；d

23、)d)流注通道貫通，氣隙擊穿。流注通道貫通，氣隙擊穿。注：流注速度為注：流注速度為10108 810109 9cm/scm/s，而電子崩速度為，而電子崩速度為10107 7cm/scm/s。流注條件：流注條件：必要條件是電子崩發(fā)展到必要條件是電子崩發(fā)展到足夠的程度足夠的程度，電子崩中的，電子崩中的空間電荷足以使原電場(chǎng)空間電荷足以使原電場(chǎng)明顯畸變明顯畸變，加強(qiáng)電子崩崩頭和崩，加強(qiáng)電子崩崩頭和崩尾處的電場(chǎng)；另一方面電子崩中電荷密度很大，所以復(fù)尾處的電場(chǎng)；另一方面電子崩中電荷密度很大，所以復(fù)合頻繁，放射出的光子在這部分很強(qiáng)，電場(chǎng)區(qū)很容易成合頻繁，放射出的光子在這部分很強(qiáng)，電場(chǎng)區(qū)很容易成為引發(fā)新的空間

24、光電離的輻射源，二次電子主要來(lái)源于為引發(fā)新的空間光電離的輻射源，二次電子主要來(lái)源于空間光電離；氣隙中一旦形成流注，放電就可由空間光空間光電離；氣隙中一旦形成流注，放電就可由空間光電離自行維持。電離自行維持。201lnd流注自持放電條件：流注自持放電條件：初崩頭部電子數(shù)要達(dá)到初崩頭部電子數(shù)要達(dá)到108時(shí)，放電才能轉(zhuǎn)為自持，時(shí)，放電才能轉(zhuǎn)為自持，出現(xiàn)流注。出現(xiàn)流注。810de或或放電時(shí)間放電時(shí)間二次崩的起始電子是光子形成的，而光子以光速傳二次崩的起始電子是光子形成的，而光子以光速傳播，所以流注發(fā)展非常快。擊穿時(shí)間比湯遜理論推算的播，所以流注發(fā)展非?？?。擊穿時(shí)間比湯遜理論推算的小得多小得多放電外形放

25、電外形二次崩的發(fā)展具有不同的方位，所以流注的推進(jìn)不二次崩的發(fā)展具有不同的方位，所以流注的推進(jìn)不可能均勻，而且具有分支?？赡芫鶆?，而且具有分支。陰極材料陰極材料大氣條件下的氣體放電不依賴陰極表面電離，而是大氣條件下的氣體放電不依賴陰極表面電離，而是靠空間光電離產(chǎn)生電子維持，因此與陰極材料無(wú)關(guān)?？靠臻g光電離產(chǎn)生電子維持，因此與陰極材料無(wú)關(guān)。1.1.湯遜理論只適用于湯遜理論只適用于pdpd值較小的范圍，流注理論只適用值較小的范圍，流注理論只適用于于pdpd值較大的范圍，二者過(guò)渡值為值較大的范圍，二者過(guò)渡值為pd=26.66kPapd=26.66kPacmcm；(1)(1)湯遜理論的基本觀點(diǎn)：湯遜理論

26、的基本觀點(diǎn)：電子碰撞電離是氣體放電時(shí)電流倍增的主要過(guò)程，電子碰撞電離是氣體放電時(shí)電流倍增的主要過(guò)程，而陰極表面的電子發(fā)射是維持放電的必要條件。而陰極表面的電子發(fā)射是維持放電的必要條件。(2)(2)流注理論的基本觀點(diǎn)：流注理論的基本觀點(diǎn)：以湯遜理論的碰撞電離為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸以湯遜理論的碰撞電離為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用，著重于用氣體空間光電離來(lái)解釋氣體放電通道的變作用，著重于用氣體空間光電離來(lái)解釋氣體放電通道的發(fā)展過(guò)程；發(fā)展過(guò)程；放電從起始到擊穿并非碰撞電離連續(xù)量變的過(guò)程，當(dāng)初始放電從起始到擊穿并非碰撞電離連續(xù)量變的過(guò)程，當(dāng)初始電子崩中離子數(shù)達(dá)電子崩中離子數(shù)達(dá)10108

27、8以上時(shí)，引起空間光電離質(zhì)變，電以上時(shí)，引起空間光電離質(zhì)變，電子崩匯合成流注；子崩匯合成流注；流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持。流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持。2. 2. 引起氣體放電的外部原因有兩個(gè)，其一是電場(chǎng)引起氣體放電的外部原因有兩個(gè)，其一是電場(chǎng)作用，其二是外電離因素。作用，其二是外電離因素。把去掉外界因素作用后，放電立即停止的放把去掉外界因素作用后，放電立即停止的放電形式稱為非自持放電；把由電場(chǎng)作用就能維電形式稱為非自持放電；把由電場(chǎng)作用就能維持的放電稱為自持放電。持的放電稱為自持放電。3. 3. 湯遜理論和流注理論自持放電條件的比較湯遜理論和流注理論自持放電條件的比較(1)(1)湯遜理論：自持

28、放電由陰極過(guò)程來(lái)維持；湯遜理論：自持放電由陰極過(guò)程來(lái)維持； 流注理論：依賴于空間光電離。流注理論：依賴于空間光電離。(2) (2) 系數(shù)的物理意義不同。系數(shù)的物理意義不同。 初始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達(dá)到一定數(shù)量）初始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達(dá)到一定數(shù)量）電場(chǎng)畸變和加強(qiáng)；電場(chǎng)畸變和加強(qiáng)；電子崩頭部正負(fù)空間電荷復(fù)合；電子崩頭部正負(fù)空間電荷復(fù)合；放射大量光子；放射大量光子；光電離；光電離；崩頭處二次電子（光電子）；崩頭處二次電子（光電子）；（向正空間電荷區(qū)運(yùn)動(dòng)）碰撞游離；（向正空間電荷區(qū)運(yùn)動(dòng)）碰撞游離；二次電子崩；二次電子崩；（二次電子崩電子跑到初崩正空間電荷區(qū)域）流注（二次電子崩電子跑到初崩正

29、空間電荷區(qū)域）流注 。4.1 4.1 電場(chǎng)不均勻程度的劃分電場(chǎng)不均勻程度的劃分4.2 4.2 稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿過(guò)程稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿過(guò)程不均勻電場(chǎng)不均勻電場(chǎng)放電過(guò)程放電過(guò)程4.3 4.3 極不均勻電場(chǎng)中的擊穿過(guò)程極不均勻電場(chǎng)中的擊穿過(guò)程4.3.1 4.3.1 電暈放電電暈放電4.3.2 4.3.2 極性效應(yīng)極性效應(yīng)4.3.3 4.3.3 長(zhǎng)間隙放電長(zhǎng)間隙放電球隙的放電特性與極間距離的關(guān)系球隙的放電特性與極間距離的關(guān)系1-1-擊穿電壓擊穿電壓 2-2-電暈起始電壓電暈起始電壓 3-3-放電不穩(wěn)定區(qū)放電不穩(wěn)定區(qū)電場(chǎng)越不均勻，擊穿電壓和電暈起始電壓之間的差別電場(chǎng)越不均勻，擊穿電壓和電暈起始電壓

30、之間的差別越大；越大；從放電觀點(diǎn)看：電場(chǎng)的不均勻程度可以根據(jù)是否存在從放電觀點(diǎn)看：電場(chǎng)的不均勻程度可以根據(jù)是否存在穩(wěn)定的電暈放電來(lái)區(qū)分；穩(wěn)定的電暈放電來(lái)區(qū)分；從電場(chǎng)均勻程度看：可用電場(chǎng)的不均勻系數(shù)劃分從電場(chǎng)均勻程度看：可用電場(chǎng)的不均勻系數(shù)劃分avEEfmax f2 f4f4時(shí)為極不均勻電場(chǎng)。時(shí)為極不均勻電場(chǎng)。Emax：最大場(chǎng)強(qiáng)；Eav： 平均場(chǎng)強(qiáng)稍不均勻電場(chǎng)中的放電過(guò)程與均勻電場(chǎng)相似，屬于流稍不均勻電場(chǎng)中的放電過(guò)程與均勻電場(chǎng)相似，屬于流注擊穿，擊穿條件就是自持放電條件，無(wú)電暈產(chǎn)生。注擊穿，擊穿條件就是自持放電條件，無(wú)電暈產(chǎn)生。但稍不均勻電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)并非處處相等但稍不均勻電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)并非處處相等.

31、.4.3.1 4.3.1 電暈放電電暈放電4.3.2 4.3.2 極性效應(yīng)極性效應(yīng)定義：由于電場(chǎng)強(qiáng)度沿氣隙的分布極不均勻，因而當(dāng)定義：由于電場(chǎng)強(qiáng)度沿氣隙的分布極不均勻，因而當(dāng)所加電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，曲率半徑較小的電極附所加電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，曲率半徑較小的電極附近空間的電場(chǎng)強(qiáng)度首先達(dá)到了起始場(chǎng)強(qiáng)近空間的電場(chǎng)強(qiáng)度首先達(dá)到了起始場(chǎng)強(qiáng)E E0 0，因而在這，因而在這個(gè)局部區(qū)域出現(xiàn)碰撞電離和電子崩，甚至出現(xiàn)流注，個(gè)局部區(qū)域出現(xiàn)碰撞電離和電子崩，甚至出現(xiàn)流注，這種僅僅發(fā)生在強(qiáng)場(chǎng)區(qū)（小曲率半徑電極附近空間）這種僅僅發(fā)生在強(qiáng)場(chǎng)區(qū)（小曲率半徑電極附近空間）的局部放電稱為的局部放電稱為電暈放電電暈放電 。特

32、點(diǎn)：電暈放電是極不均勻電場(chǎng)特有的特點(diǎn)：電暈放電是極不均勻電場(chǎng)特有的自持放電自持放電形式，形式，電暈起始電壓低于擊穿電壓，電場(chǎng)越不均勻其差值越電暈起始電壓低于擊穿電壓，電場(chǎng)越不均勻其差值越大。大。v不良影響：不良影響：能量損耗；通信干擾等。能量損耗；通信干擾等。v解決方法：解決方法：增大電極曲率半徑；采用分裂導(dǎo)線等。增大電極曲率半徑；采用分裂導(dǎo)線等。v其它應(yīng)用：其它應(yīng)用：制造臭氧發(fā)生器、電暈除塵器等。制造臭氧發(fā)生器、電暈除塵器等。 電暈放電的起始電壓一般用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)推算，電暈放電的起始電壓一般用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)推算，應(yīng)用最廣的是皮克公式，電暈起始場(chǎng)強(qiáng)近似為應(yīng)用最廣的是皮克公式，電暈起始場(chǎng)強(qiáng)近似為 )/

33、)(3 . 01 (30cmkVrmEcm m：導(dǎo)線表面粗糙系數(shù)導(dǎo)線表面粗糙系數(shù); ;:空氣相對(duì)密度；空氣相對(duì)密度；r:r: 導(dǎo)線半徑（導(dǎo)線半徑（cmcm）極性效應(yīng)極性效應(yīng) 在極不均勻電場(chǎng)中，放電一定從曲率半徑較小的在極不均勻電場(chǎng)中，放電一定從曲率半徑較小的那個(gè)電極表面開(kāi)始，與該電極極性無(wú)關(guān)。但后來(lái)的發(fā)那個(gè)電極表面開(kāi)始，與該電極極性無(wú)關(guān)。但后來(lái)的發(fā)展過(guò)程、氣隙的電氣強(qiáng)度、擊穿電壓等都與該電極的展過(guò)程、氣隙的電氣強(qiáng)度、擊穿電壓等都與該電極的極性有密切的關(guān)系。極性有密切的關(guān)系。極不均勻電場(chǎng)中的放電存在著明極不均勻電場(chǎng)中的放電存在著明顯的極性效應(yīng)顯的極性效應(yīng)。極性決定于表面電場(chǎng)較強(qiáng)的電極所具有的電位

34、符號(hào)：極性決定于表面電場(chǎng)較強(qiáng)的電極所具有的電位符號(hào)：v在兩個(gè)電極幾何形狀不同時(shí)，極性取決于曲率半徑較小的那在兩個(gè)電極幾何形狀不同時(shí)，極性取決于曲率半徑較小的那個(gè)電極的電位符號(hào)，如個(gè)電極的電位符號(hào)，如“棒棒- -板板”氣隙。氣隙。v在兩個(gè)電極幾何形狀相同時(shí)，極性取決于不接地的那個(gè)電極在兩個(gè)電極幾何形狀相同時(shí)，極性取決于不接地的那個(gè)電極上的電位，如上的電位，如“棒棒- -棒棒”氣隙。氣隙。（1 1）自持放電前階段）自持放電前階段 正空間電荷削弱棒極附近場(chǎng)強(qiáng)正空間電荷削弱棒極附近場(chǎng)強(qiáng)而加強(qiáng)外部電場(chǎng)，阻止棒極附近而加強(qiáng)外部電場(chǎng)，阻止棒極附近流注形成使電暈起始電壓提高；流注形成使電暈起始電壓提高；（2

35、2）自持放電階段）自持放電階段 空間電荷加強(qiáng)放電區(qū)外部空間空間電荷加強(qiáng)放電區(qū)外部空間的電場(chǎng)，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高的電場(chǎng)，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)，強(qiáng)場(chǎng)區(qū)將逐漸向極板推進(jìn)至?xí)r，強(qiáng)場(chǎng)區(qū)將逐漸向極板推進(jìn)至擊穿。擊穿。正極性正極性（1 1）自持放電前階段：正空）自持放電前階段：正空間電荷加強(qiáng)棒極附近場(chǎng)強(qiáng)而削間電荷加強(qiáng)棒極附近場(chǎng)強(qiáng)而削弱外部電場(chǎng)，促進(jìn)棒極附近流弱外部電場(chǎng)，促進(jìn)棒極附近流注形成使電暈起始電壓降低。注形成使電暈起始電壓降低。（2 2）自持放電階段：空間電）自持放電階段：空間電荷削弱放電區(qū)外部空間的電場(chǎng)，荷削弱放電區(qū)外部空間的電場(chǎng)，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)，電因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)，電暈區(qū)不易向外

36、擴(kuò)展，氣隙擊穿暈區(qū)不易向外擴(kuò)展，氣隙擊穿將不順利，因此負(fù)極性擊穿電將不順利，因此負(fù)極性擊穿電壓比正極性高很多，完成擊穿壓比正極性高很多，完成擊穿所需時(shí)間也長(zhǎng)得多。所需時(shí)間也長(zhǎng)得多。負(fù)極性負(fù)極性工程實(shí)際中，輸電線路外絕緣和高壓電器的外工程實(shí)際中，輸電線路外絕緣和高壓電器的外絕緣都屬于極不均勻電場(chǎng)分布，在交流電壓下絕緣都屬于極不均勻電場(chǎng)分布，在交流電壓下的擊穿都發(fā)生在正半波。的擊穿都發(fā)生在正半波。因此，考核絕緣沖擊特性時(shí)應(yīng)施加正極性的沖因此，考核絕緣沖擊特性時(shí)應(yīng)施加正極性的沖擊電壓。擊電壓。)()(ccUU)()(bbUU因此：因此：5.1 5.1 雷電沖擊電壓下的擊穿雷電沖擊電壓下的擊穿5.2

37、5.2 操作沖擊電壓下的擊穿操作沖擊電壓下的擊穿5.2.1 5.2.1 操作沖擊電壓的形成操作沖擊電壓的形成5.1.1 5.1.1 雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.1.2 5.1.2 沖擊放電時(shí)延沖擊放電時(shí)延5.1.3 5.1.3 雷電沖擊雷電沖擊5050擊穿電壓擊穿電壓5.1.4 5.1.4 伏秒特性伏秒特性5.2.2 5.2.2 操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.2.3 5.2.3 操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)5.1.1 5.1.1 雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.1.2 5.1.2 沖擊放電時(shí)延沖擊放電時(shí)延5.1.3 5.1.3 雷電沖擊

38、雷電沖擊5050擊穿電壓擊穿電壓5.1.4 5.1.4 伏秒特性伏秒特性沖擊電壓變化速度很快，作用時(shí)間很短（沖擊電壓變化速度很快，作用時(shí)間很短（ss），），與穩(wěn)態(tài)電壓作用時(shí)氣隙相比，它的放電時(shí)間就與穩(wěn)態(tài)電壓作用時(shí)氣隙相比，它的放電時(shí)間就成為關(guān)注的重要因素。成為關(guān)注的重要因素。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)氣隙施加沖擊電壓使其擊穿不僅實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)氣隙施加沖擊電壓使其擊穿不僅需要足夠幅值的電壓，有引起電子崩并導(dǎo)致流需要足夠幅值的電壓，有引起電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有效電子，而且需要一定的電壓注和主放電的有效電子，而且需要一定的電壓作用時(shí)間。作用時(shí)間。沖擊放電的總時(shí)間為：fsbtttt1短氣隙中（1cm以下），特別

39、是電場(chǎng)均勻時(shí)，tfts，放電時(shí)延主要取決于ts。為減小ts：v可提高外施電場(chǎng)使氣隙中出現(xiàn)有效電子的概率增加v可采用人工光源照射，使陰極釋放出更多的電子較長(zhǎng)氣隙時(shí)，放電時(shí)延主要決定于形成延時(shí)tf，且電場(chǎng)越不均勻， tf越大定義：在多次施加同一電壓時(shí)，其中半數(shù)導(dǎo)致氣隙擊穿，以此反映氣隙的耐受沖擊電壓的能力。特點(diǎn)：(1)在均勻和稍不均勻場(chǎng)中，擊穿電壓分散性小， 沖擊系數(shù) (2)在極不均勻電場(chǎng)中，由于放電時(shí)延較長(zhǎng)，其沖擊系數(shù) 擊穿電壓分散性也較大。050UU1050UU1繪制伏秒特性的方法保持沖擊電壓波形不變，逐級(jí)升高電壓使氣隙發(fā)生擊穿，記錄擊穿電壓波形，讀取擊穿電壓值U與擊穿時(shí)間t。當(dāng)電壓不很高時(shí)擊

40、穿一般在波長(zhǎng)發(fā)生；當(dāng)電壓很高時(shí)，擊穿百分比將達(dá)100，放電時(shí)延大大縮短，擊穿可能發(fā)生在波前發(fā)生當(dāng)擊穿發(fā)生在波前時(shí)，U與t均取擊穿時(shí)的值；當(dāng)擊穿發(fā)生在波長(zhǎng)時(shí)， U取波峰值，t取擊穿值50伏秒特性的繪制極不均勻：平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)低，放電時(shí)延長(zhǎng)，曲線上翹；稍不均勻：平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，放電時(shí)延短，曲線平坦。因此在避雷器等保護(hù)裝置中，保護(hù)間隙采用均勻電場(chǎng)，確保在各種電壓下保護(hù)裝置伏秒特性低于被保護(hù)設(shè)備。伏秒特性在絕緣配合中的應(yīng)用5.2.1 5.2.1 操作沖擊電壓的形成操作沖擊電壓的形成5.2.2 5.2.2 操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.2.3 5.2.3 操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)操作沖擊放電電

41、壓的特點(diǎn)電力系統(tǒng)的輸電線及電氣設(shè)備都有各自的電感和電容，由于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的突變（正常或故障）將導(dǎo)致電感和電容元件間電磁能的互相轉(zhuǎn)換，引起振蕩性的過(guò)渡過(guò)程過(guò)渡過(guò)程會(huì)在電氣設(shè)備或局部電網(wǎng)上造成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常運(yùn)行的電壓，稱為操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓幅值與波形跟電力系統(tǒng)的參數(shù)有密切關(guān)系，由于其過(guò)渡過(guò)程的振蕩基值是系統(tǒng)運(yùn)行電壓，因此電壓等級(jí)越高，操作過(guò)電壓幅值越高，最高可達(dá)到最大相電壓峰值的34倍均勻場(chǎng)和稍不均勻場(chǎng)中v操作沖擊電壓的作用時(shí)間介于工頻電壓與雷電沖擊電壓之間。v操作沖擊50%沖擊放電電壓U50、直流放電電壓、工頻放電電壓等峰值幾乎相同，分散性不大，擊穿發(fā)生在波前部分，與半峰時(shí)間無(wú)關(guān)。極不均勻場(chǎng)中

42、操作沖擊表現(xiàn)出許多不同的特點(diǎn)vU形曲線左半支：波前放電時(shí)延Ub 右半支：波前空間電荷遷移范圍電極附近電場(chǎng)Ub v極性效應(yīng) 在不同的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，正操作沖擊50%擊穿電壓比負(fù)極性低，一般均討論正極性的情況。 操作沖擊擊穿電壓不僅遠(yuǎn)低于雷電沖擊擊穿電壓，在某些波前時(shí)間內(nèi)，甚至比工頻擊穿電壓還低。 在同極性的雷電沖擊標(biāo)準(zhǔn)波作用下，棒-板間隙的擊穿電壓比棒-棒間隙時(shí)低得不多，而在操作過(guò)電壓下，前者比后者低得多 啟示：在設(shè)計(jì)高壓電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量 避免出現(xiàn)棒-板間隙v飽和現(xiàn)象 原因：長(zhǎng)間隙下先導(dǎo)形成后，放電更易發(fā)展，這對(duì)于發(fā)展特高壓輸電技術(shù)是不利的；而雷電沖擊作用時(shí)間太短，其飽和不明顯，放電電壓與間隙距離一

43、般呈線性關(guān)系。v分散性大 操作沖擊電壓下的氣隙擊穿電壓和放電時(shí)間的分散性都比雷電沖擊電壓大得多。6.1 電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響6.2 電壓波形對(duì)放電電壓的影響電壓波形對(duì)放電電壓的影響6.3 大氣條件對(duì)放電電壓的影響大氣條件對(duì)放電電壓的影響均勻電場(chǎng)均勻電場(chǎng)稍不均勻電場(chǎng)稍不均勻電場(chǎng)極不均勻電場(chǎng)極不均勻電場(chǎng)直流電壓直流電壓工頻電壓工頻電壓沖擊電壓沖擊電壓空氣密度空氣密度濕度濕度海拔高度海拔高度氣體性質(zhì)氣體性質(zhì)均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓擊穿電壓等于起始放電電壓，且無(wú)極性效應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)公式： （標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，峰值） d-間隙距離，-空氣相對(duì)密度稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓極性效應(yīng)：負(fù)極性擊穿

44、電壓略低于正極性50UUUDCAC)(08. 622.24kVddUb50UUUDCAC極不均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓v工程上常見(jiàn)電場(chǎng)大多數(shù)是極不均勻電場(chǎng)v工程上遇到極不均勻電場(chǎng)時(shí)，可由典型電極的擊穿電壓來(lái)修正絕緣距離，對(duì)稱電場(chǎng)參照“棒棒”電極數(shù)據(jù)；不對(duì)稱電場(chǎng)可參照“棒板”電極數(shù)據(jù)v放電的分散性大，且極性效應(yīng)明顯)()(bbUU)()(ccUU均勻電場(chǎng)中 不同電壓波形下?lián)舸╇妷?峰值)相同，放電分散性小稍不均勻電場(chǎng)中 不同電壓波形下?lián)舸╇妷夯鞠嗤烹姺稚⑿圆淮?，極性效應(yīng)不顯著極不均勻電場(chǎng)中 直流、工頻及沖擊電壓間差別明顯v直流電壓下的擊穿電壓棒-板間隙存在極性效應(yīng)棒-棒電極擊穿電壓介于不同極性棒

45、-板之間)()(bbUUv工頻電壓下的擊穿電壓無(wú)論棒-棒或棒-板電極擊穿都發(fā)生在正半周峰值附近，分散性不大；當(dāng)間隙距離不太大時(shí)，擊穿電壓與間隙距離呈線性關(guān)系；當(dāng)間隙距離很大時(shí)，擊穿電壓與氣隙距離呈現(xiàn)飽和趨勢(shì)不同大氣條件下測(cè)得的擊穿電壓必須換算到統(tǒng)一的參考條件下才能進(jìn)行比較；我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為：壓力：101.3kPa；溫度：20；絕對(duì)濕度：11g/m3實(shí)際試驗(yàn)條件下的擊穿電壓和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓可通過(guò)相應(yīng)的校正系數(shù)換算： Kd為空氣密度校正系數(shù) Kh為濕度校正系數(shù)0UKKUhd對(duì)空氣密度的校正對(duì)濕度的校正 在極不均勻場(chǎng)中對(duì)海拔高度的校正氣體性質(zhì)對(duì)放電電壓的影響nmdttppK)273

46、273()(00whkKpaUKU 4101 . 11HKa)40001000(mHm7.1.1 改進(jìn)電極形狀改進(jìn)電極形狀7.2.1 高氣壓的采用高氣壓的采用7.1 改善電場(chǎng)分布改善電場(chǎng)分布7.2 削弱或抑制電離過(guò)程削弱或抑制電離過(guò)程7.1.2 空間電荷的利用空間電荷的利用7.1.3 極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用7.2.2 高真空的采用高真空的采用7.2.3 高電氣強(qiáng)度氣體高電氣強(qiáng)度氣體（SF6）的采用）的采用7.1.1 改進(jìn)電極形狀7.1.2 空間電荷的利用7.1.3 極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用一般說(shuō)來(lái)，電場(chǎng)分布越均勻，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)越高改進(jìn)電極形狀、增大電極曲率半徑，可以改善電場(chǎng)分布，提高間隙擊穿電壓電極表面盡量避免毛刺、棱角等以消除電場(chǎng)局部增強(qiáng)的現(xiàn)象如不可避免出現(xiàn)極不均勻電場(chǎng)，則盡可能采用對(duì)稱電場(chǎng)（棒-棒電極）極不均勻電場(chǎng)中間隙被擊穿前先發(fā)生電暈現(xiàn)象，所以在一定條件下，可以利用放電產(chǎn)生的空間電荷來(lái)改善電場(chǎng)分布，提高擊穿電壓。例如：導(dǎo)線與平板間隙中，導(dǎo)線直徑很小時(shí)，導(dǎo)線周圍容易形成比較均勻的電暈層，由于電暈層比較均勻，電場(chǎng)分布改善，提