高電壓技術(shù)課件

1、1.1 氣體放電的基本概念1.2 氣體放電的主要形式1.1.1 氣體放電1.1.2 氣體的絕緣特性1.1.3 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擊穿：氣體電絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)的過程沿面閃絡(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、sf6、以及高強(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vsf6： sf6斷路器和sf6全封閉組合電器空氣是最廉價、應(yīng)用最廣、自動恢復(fù)絕緣的氣體，因此我們主要研究空氣的放電氣體失去絕緣后，雖然可以自動恢復(fù)，但其放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)度氣體的電

2、氣強(qiáng)度表征氣體耐受電壓作用的能力均勻電場中擊穿電壓ub與間隙距離之比稱為擊穿場強(qiáng)eb。我們把均勻電場中氣隙的擊穿場強(qiáng)eb稱為氣體的電氣強(qiáng)度v空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電氣強(qiáng)度為30kv/cm注意：不能把不均勻場中氣隙ub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強(qiáng)常見放電形式v輝光放電v電暈放電v火花放電v電弧放電注意：電暈放電時氣隙未擊穿，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，這些放電現(xiàn)象可相互轉(zhuǎn)換。2.1 氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生2.2 氣體中帶電質(zhì)點的消失碰撞電離v含義：電子或離子與氣體分子碰撞，將電場能傳遞給氣體分子引起電離的過程v因素：外電場強(qiáng)弱；能量的積

3、累（行經(jīng)距離x）v自由行程：一個質(zhì)點在每兩次碰撞間自由地通過的距離v平均自由行程：眾多質(zhì)點自由行程的平均值 比較電子與離子的碰撞電離qexmv221pt/v條件： wi為氣體分子的電離能注意：即使?jié)M足上述條件，不是每次碰撞都能引起電離v電子碰撞電離系數(shù)： 一個電子在電場力作用下，沿電場方向行經(jīng)單位距離平均發(fā)生碰撞電離的次數(shù)，湯遜第一電離系數(shù)。v離子碰撞電離系數(shù)： 一個正離子沿電場方向行經(jīng)單位距離時平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)，湯遜第二電離系數(shù)。ieewvm221光電離v含義：由光輻射引起氣體分子電離的過程，光電離產(chǎn)生的電子稱為光電子。v來源：紫外線、宇宙射線、x射線等；異號帶電質(zhì)點復(fù)合成中性質(zhì)點釋放

4、出光子；激勵態(tài)分子回復(fù)到正常態(tài)釋放出光子v條件：熱電離v本質(zhì)：氣體分子熱狀態(tài)引起的碰撞電離和光電離的綜合v條件：iwhv imwktw 32表面電離v含義：金屬陰極表面發(fā)射電子的過程。v形式：正離子碰撞陰極 光電效應(yīng) 強(qiáng)場發(fā)射 熱電子發(fā)射v表面電離系數(shù)： 折合到每個碰撞陰極表面的正離子使陰極金屬表面釋放出的自由電子數(shù)，湯遜第三電離系數(shù)。v負(fù)離子的形成（電子附著系數(shù)： ） 電子行經(jīng)單位距離時附著于中性原子的電子數(shù)目。電場作用下氣體中帶電質(zhì)點的定向運(yùn)動v帶電質(zhì)點一旦產(chǎn)生，在外電場作用下作定向運(yùn)動，形成電導(dǎo)電流。v帶電質(zhì)點的運(yùn)動速度 b為帶電質(zhì)點在電場中的遷移率v電子的遷移率比離子大2個數(shù)量級帶電質(zhì)

5、點的擴(kuò)散v帶電質(zhì)點從濃度較大區(qū)域轉(zhuǎn)移到濃度較小區(qū)域的性質(zhì)v電子擴(kuò)散比離子擴(kuò)散高3個數(shù)量級bevd帶電質(zhì)點的復(fù)合v正離子和負(fù)離子或電子相遇時，發(fā)生電荷的傳遞而相互中和還原為分子的過程。v復(fù)合過程要阻礙放電的發(fā)展，但在一定條件下又可因復(fù)合時的光輻射加劇放電的發(fā)展。v放電過程中的復(fù)合絕大多數(shù)是正、負(fù)離子之間的復(fù)合，參加復(fù)合的電子絕大多數(shù)是先形成負(fù)離子再與正離子復(fù)合1. 氣體間隙中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失是氣體放電的一對基本矛盾，氣體放電的發(fā)展和終止取決于這兩個過程誰占主導(dǎo)地位。2. 強(qiáng)電場下，氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生形式可以分為空間電離和表面電離。它們都與外界供給的能量有關(guān)，能量的形式主要是電場能、光輻射和

6、熱能，而能量的傳遞靠電子、光子或氣體分子的熱運(yùn)動，其傳遞的過程主要是碰撞，它是造成氣體分子電離的有效過程。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負(fù)離子的形成負(fù)離子的形成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)場發(fā)射強(qiáng)場發(fā)射熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射電場作用下氣體中帶電質(zhì)點的定向運(yùn)動電場作用下氣體中帶電質(zhì)點的定向運(yùn)動帶電質(zhì)點的擴(kuò)散帶電質(zhì)點的擴(kuò)散帶電質(zhì)點的復(fù)合帶電質(zhì)點的復(fù)合帶電質(zhì)帶電質(zhì)點產(chǎn)生點產(chǎn)生帶電質(zhì)帶電質(zhì)點消失點消失氣體放電氣體放電發(fā)展過程發(fā)展過程3.1 湯遜理論和巴申定律3.2 流注理論3.1.1 非自

7、持放電和自持放電3.1.2 低氣壓下均勻電場自持放電的湯遜理論3.1.3 巴申定律3.1.4 湯遜理論的適用范圍氣體放電實驗的伏安特性曲線非自持放電與自持放電的分界點實驗分析voa段：電流隨電壓升高而升高vab段：電流僅取決于外電離因素與電壓無關(guān)vbc段：電壓升高碰撞電離增強(qiáng)但仍靠外電離維持(非自持)vc點后：只靠外加電壓就能維持(自持)注意：起始電壓u0（非自持自持 ）均勻場：擊穿電壓ub不均勻場：電暈起始電壓，氣隙仍絕緣，ubu0電子崩光電離初始電子電子個數(shù)2482n電子崩產(chǎn)生的正離子撞擊陰極發(fā)生表面電離新的電子(如果去掉外電離因素)仍有后繼電子放電自持 、 、過程過程設(shè)外電離因素在陰極表

8、面產(chǎn)生的起始電子數(shù)為n0，當(dāng)起始電子到達(dá)離陰極x處時，電子數(shù)為n，這n個電子行經(jīng)dx后，又會產(chǎn)生dn個新電子即 這就是包括起始電子在內(nèi)的電子崩中的電子數(shù)，即為電子崩發(fā)展規(guī)律，它表征一個起始電子在向陽極運(yùn)動過程到達(dá)陽極時產(chǎn)生的電子數(shù)。dxndndenn0 過程氣隙中碰撞電離而產(chǎn)生的正離子，即從陰極產(chǎn)生的一個電子消失在陽極前，由過程形成的正離子數(shù)。即過程這些正離子消失在陰極前，由過程在陰極上釋放出二次電子數(shù)，即若表示由過程在陰極上重新產(chǎn)生一個電子，此時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。1de) 1(de1) 1(de自持放電條件總結(jié)：(1)將電子崩和陰極上的過程作為氣體自持放電

9、的決定因素是湯遜理論的基礎(chǔ)(2)湯遜理論的實質(zhì)是：電子碰撞電離是氣體放電的主要原因，二次電子來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(3)逸出電子能否接替起始電子的作用是自持放電的判據(jù)1ln1) 1(ded根據(jù)自持放電條件，導(dǎo)出擊穿電壓的表達(dá)式a、b是與氣體種類有關(guān)的常數(shù)，u0為氣溫不變的條件下，均勻電場中氣體的自持放電起始電壓等于氣隙擊穿電壓。巴申定律：當(dāng)氣體成份和電極材料一定時，氣體間隙擊穿電壓(ub)是氣壓(p)和極間距離(d)乘積的函數(shù)。)()11ln()(ln)(pdfpdapdbub巴申定律的u型曲線原因：形成自持放電需要達(dá)到一定的電離數(shù)d，而這

10、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，工程上已得到廣泛應(yīng)用（如：壓縮空氣開關(guān)、真空開關(guān)等）bpud電離概率電子自由行程碰撞次數(shù)一定bduduep電離概率碰撞次數(shù)一定)/(湯遜理論是在低氣壓pd較小條件下建立起來的， pd過大，湯遜理論就不再適用pd過大時（氣壓高、距離大）湯遜理論無法解釋：v放電時間：很短v放電外形：具有分支的細(xì)通道v擊穿電壓：與理論計算不一致v陰極材料：無關(guān)湯遜理論適用于pd26.66kpa cm3.2.1 空間電荷對電場的畸變3.2.2 高氣壓下均勻電場自持放電的流注理論3.2.3 流注理論對放電現(xiàn)象的解釋(1)電子崩崩頭集中著電子，其后是正離

11、子，形狀似半球形錐體；(2)空間電荷分布極不均勻，大大加強(qiáng)了崩頭及崩尾的電場，削弱了電子崩內(nèi)部的電場；(3)崩頭電場明顯增強(qiáng)，有利于分子和離子的激勵現(xiàn)象，當(dāng)它們從激勵態(tài)恢復(fù)到正常態(tài)時將放射出光子；電子崩內(nèi)部電場削弱，有助于復(fù)合將放射出光子；(4)這些光子將導(dǎo)致空間光電離。流注的形成和發(fā)展示意圖(a)起始電子發(fā)生碰撞電離形成初始電子崩(b)初崩發(fā)展到陽極，電子中和，正離子作為空間電荷畸變原電場，加強(qiáng)正離子與陰極間電場，放射出大量光子(c)光電離產(chǎn)生二次電子，在加強(qiáng)的局部電場作用下形成二次崩(d)二次崩電子與正空間電荷匯合成流注通道，其端部又有二次崩留下的正電荷，加強(qiáng)局部電場產(chǎn)生新電子崩使其發(fā)展(

12、e)流注頭部電離過程迅速發(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，延長流注通道(f)流注通道貫通，氣隙擊穿注意：流注速度為108109cm/s，而電子崩速度為107cm/s流注理論認(rèn)為：形成流注的必要條件是電子崩發(fā)展到足夠的程度后，電子崩中的空間電荷足以使原電場明顯畸變，大大加強(qiáng)電子崩崩頭和崩尾處的電場；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)，電場區(qū)很容易成為引發(fā)新的空間光電離的輻射源，二次電子主要來源于空間光電離；氣隙中一旦形成流注，放電就可由空間光電離自行維持。自持放電條件：201lnd放電時間 二次崩的起始電子是光子形成的，而光子以光速傳

13、播，所以流注發(fā)展非?？旆烹娡庑?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，而是靠空間光電離產(chǎn)生電子維持，因此與陰極材料無關(guān)1.湯遜理論只適用于pd值較小的范圍，流注理論只適用于pd值較大的范圍，二者過渡值為pd=26.66kpacm；(1)湯遜理論的基本觀點：電子碰撞電離是氣體放電時電流倍增的主要過程，而陰極表面的電子發(fā)射是維持放電的必要條件(2)流注理論的基本觀點：以湯遜理論的碰撞電離為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)空間電荷對電場的畸變作用，著重于用氣體空間光電離來解釋氣體放電通道的發(fā)展過程；放電從起始到擊穿并非碰撞電離連續(xù)量變的過程，當(dāng)

14、初始電子崩中離子數(shù)達(dá)108以上時，引起空間光電離質(zhì)變，電子崩匯合成流注；流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持2. 引起氣體放電的外部原因有兩個，其一是電場作用，其二是外電離因素。因此，我們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；把由電場作用就能維持的放電稱為自持放電。3. 湯遜理論和流注理論自持放電條件的比較(1)湯遜理論：自持放電由陰極過程來維持 流注理論：依賴于空間光電離(2) 系數(shù)的物理意義不同4.1 電場不均勻程度的劃分4.2 稍不均勻電場中的擊穿過程4.3 極不均勻電場中的擊穿過程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-擊穿電壓 2-電暈起始電壓 3

15、-放電不穩(wěn)定區(qū)電場越不均勻，擊穿電壓和電暈起始電壓之間的差別越大從放電觀點看：電場的不均勻程度可以根據(jù)是否存在穩(wěn)定的電暈放電來區(qū)分；從電場均勻程度看：可用電場的不均勻系數(shù)劃分， f4時為極不均勻電場。aveefmax稍不均勻電場中的放電過程與均勻電場相似，屬于流注擊穿，擊穿條件就是自持放電條件，無電暈產(chǎn)生但稍不均勻電場中場強(qiáng)并非處處相等， 電離系數(shù)是空間坐標(biāo)x的函數(shù)，因此自持放電條件為201ln)(0ddxx4.3.1 電暈放電4.3.2 極性效應(yīng)4.3.3 長間隙放電定義：電場極不均勻時，在大曲率電極附近很薄一層空氣中具備自持放電條件，放電僅局限在大曲率電極周圍很小范圍內(nèi)，而整個氣隙尚未擊穿

16、特點：電暈放電是極不均勻電場特有的自持放電形式，電暈起始電壓低于擊穿電壓，電場越不均勻其差值越大影響：能量損耗；通信干擾；化學(xué)腐蝕等方法：增大電極曲率半徑；采用擴(kuò)徑導(dǎo)線等其他：削弱輸電線路雷電沖擊或操作沖擊電壓幅值陡度；制造臭氧發(fā)生器、電暈除塵器等(1)自持放電前階段正極性：正空間電荷削弱棒極附近場強(qiáng)而加強(qiáng)外部電場，阻止棒極附近流注形成使電暈起始電壓提高；負(fù)極性：正空間電荷加強(qiáng)棒極附近場強(qiáng)而削弱外部電場，促進(jìn)棒極附近流注形成使電暈起始電壓降低。)()(ccuu(2)自持放電階段正極性：空間電荷加強(qiáng)放電區(qū)外部空間的電場，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時，強(qiáng)場區(qū)將逐漸向極板推進(jìn)至擊穿負(fù)極性：空間電荷削弱放電

17、區(qū)外部空間的電場，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時，電暈區(qū)不易向外擴(kuò)展，氣隙擊穿將不順利，因此負(fù)極性擊穿電壓比正極性高很多，完成擊穿所需時間也長得多)()(bbuu工程實際中，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分布，在交流電壓下的擊穿都發(fā)生在正半波因此，考核絕緣沖擊特性時應(yīng)施加正極性的沖擊電壓先導(dǎo)放電v特點：電子通過通道根部時由于劇烈的摩擦產(chǎn)生的熱電離過程v先導(dǎo)加強(qiáng)了前方電場，引起新的流注，使其進(jìn)一步伸展并逐級推進(jìn)主放電v當(dāng)先導(dǎo)貫穿兩極，導(dǎo)致沿先導(dǎo)通道向反方向擴(kuò)展到棒極的主放電和最終擊穿5.1 雷電沖擊電壓下的擊穿5.2 操作沖擊電壓下的擊穿5.1.1 雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.1.2 沖

18、擊放電時延5.1.3 雷電沖擊50擊穿電壓5.1.4 伏秒特性沖擊電壓變化速度很快，作用時間很短（s），與穩(wěn)態(tài)電壓作用時氣隙相比，它的放電時間就成為關(guān)注的重要因素實驗表明：對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)致流注和主放電的有效電子，而且需要一定的電壓作用時間沖擊放電的總時間為：fsbtttt1短氣隙中（幾cm以下），特別是電場均勻時，tfts，放電時延主要取決于ts。為減小ts：v可提高外施電場使氣隙中出現(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氣隙時，放電時延主要決定于tf，且電場越不均勻， tf越大定義：在多次施加同一電壓時，其中半

19、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：(1)在均勻和稍不均勻場中，擊穿電壓分散性小， 沖擊系數(shù) (2)在極不均勻電場中，由于放電時延較長，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與擊穿時間t。當(dāng)電壓不很高時擊穿一般在波長發(fā)生；當(dāng)電壓很高時，擊穿百分比將達(dá)100，放電時延大大縮短，擊穿可能發(fā)生在波前發(fā)生當(dāng)擊穿發(fā)生在波前時，u與t均取擊穿時的值；當(dāng)擊穿發(fā)生在波長時， u取波峰值，t取擊穿值50伏秒特性的繪制極不均勻：平均擊穿場強(qiáng)低，放電時延長，曲線上翹；稍不均勻

20、：平均擊穿場強(qiáng)高，放電時延短，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，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 操作沖擊電壓的形成5.2.2 操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.2.3 操作沖擊放電電壓的特點電力系統(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?；蚬收希?dǎo)致電感和電容元件間電磁能的互相轉(zhuǎn)換，引起振蕩性的過渡過程過渡過程會在電氣設(shè)備或局部電網(wǎng)上造成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常運(yùn)行的電壓，稱為操作過電壓操作過電壓幅值與波形跟電力系統(tǒng)的參數(shù)有密切關(guān)系，由于其過渡過程的振蕩基值是系統(tǒng)運(yùn)行電壓，因此電壓等級越高，操作過電壓幅值越高

21、，最高可達(dá)到最大相電壓峰值的34倍均勻場和稍不均勻場中v操作沖擊電壓的作用時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)生在峰值附近極不均勻場中 操作沖擊表現(xiàn)出許多不同的特點vu形曲線左半支：波前放電時延ub 右半支：波前空間電荷遷移范圍電極附近電場ub v極性效應(yīng) 在各種不同的電場結(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-棒間隙時低得不多，而在

22、操作過電壓下，前者比后者低得多 啟示：在設(shè)計高壓電氣設(shè)備時應(yīng)盡量 避免出現(xiàn)棒-板間隙v飽和現(xiàn)象 原因：長間隙下先導(dǎo)形成后，放電更易發(fā)展，這對于發(fā)展特高壓輸電技術(shù)是不利的；而雷電沖擊作用時間太短，其飽和不明顯，放電電壓與間隙距離一般呈線性關(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間的分散性都比雷電沖擊電壓大得多6.1 電場形式對放電電壓的影響6.2 電壓波形對放電電壓的影響6.3 大氣條件對放電電壓的影響均勻電場中的擊穿電壓擊穿電壓等于起始放電電壓，且無極性效應(yīng)。經(jīng)驗公式： d-間隙距離，-空氣相對密度稍不均勻電場中的擊穿電壓極性效應(yīng)：負(fù)極性擊穿電壓略低于正極性50uuudcac)(0

23、8. 622.24kvddub50uuudcac極不均勻電場中的擊穿電壓v工程上常見電場大多數(shù)是極不均勻電場v工程上遇到極不均勻電場時，可由典型電極的擊穿電壓來修正絕緣距離，對稱電場參照“棒棒”電極數(shù)據(jù)；不對稱電場可參照“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-板之間)()(bbuuv工頻電壓下的擊

24、穿電壓無論棒-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，擊穿電壓與間隙距離呈線性關(guān)系；當(dāng)間隙距離很大時，平均擊穿場強(qiáng)明顯降低，呈現(xiàn)出飽和現(xiàn)象v沖擊電壓下的擊穿電壓雷電沖擊擊穿電壓與距離呈正比，無飽和；操作沖擊電壓有明顯的極性效應(yīng)和飽和現(xiàn)象)()(5050uu不同大氣條件下測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；我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為：壓力：101.3kpa；溫度：20；絕對濕度：11g/m3實際試驗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對空氣密度的校正對濕度的

25、校正 在極不均勻場中對海拔高度的校正氣體性質(zhì)對放電電壓的影響nmdttppk)273273()(00whkkpauku 4101 . 11hka)40001000(mhm7.1 改善電場分布7.2 削弱或抑制電離過程7.1.1 改進(jìn)電極形狀7.1.2 空間電荷的利用7.1.3 極不均勻電場中屏障的采用一般說來，電場分布越均勻，平均擊穿場強(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、棱角等以消除電場局部增強(qiáng)的現(xiàn)象如不可避免出現(xiàn)極不均勻電場，則盡可能采用對稱電場（棒-棒電極）極不均勻電場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

26、的空間電荷來改善電場分布，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，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，電場分布改善，提高了擊穿電壓在極不均勻電場中，放入薄片固體絕緣材料，在一定條件下可以顯著提高間隙的擊穿電壓例如：正針-板電極中設(shè)置屏障后，正離子將在屏障上集聚，由于同號排斥作用，正離子沿屏障表面均勻分布，在屏障前方從而形成較均勻的電場，改善了電場分布，提高了擊穿電壓7.2.1 高氣壓的采用7.2.2 高真空的采用7.2.3 高電氣強(qiáng)度氣體（sf6）的采用采用高氣壓可以減少電子的平均自由行程，削弱電離過程，提高擊穿電壓在高氣壓下，電場均勻程度下降，擊穿電壓將劇烈降低，因此采用高氣壓的電氣設(shè)備應(yīng)使電場盡可能均勻在高氣壓下，電極表面狀態(tài)（粗糙度）對擊穿電壓影響顯著高氣壓下應(yīng)盡可能改進(jìn)電極形狀，改善電場分布，電極應(yīng)仔細(xì)加工光潔，氣體要過濾（濾去塵埃和水份）處理在高真空中，電子的平均自由行程遠(yuǎn)大于極間距離，使碰撞電離幾乎不可能實現(xiàn)，從而顯著提高間隙擊穿電壓在電氣設(shè)備中氣、液、固等幾種絕緣材料往往并存，而固體、液體等絕緣材料在高真空下會逐漸釋放出氣體，因此電氣設(shè)備中實際使用高真空的還很少只