高压击穿原理&试验图形

气体介质的绝缘特性

空气间隙的击穿

巴申定律：当气体种类和电极材料一定时，均匀电场中气隙的放电电压Uf是气体压力P和间隙极间距离S乘积的函数；)

(pS

U

f

F

电场是否均匀对空气间隙击穿电压的影响

•气体间隙的直流击穿电压和极性效应

冲击电压下空气间隙的击穿电压

影响气体间隙击穿电压的各种因素

•气体状态:密度大，击穿电压会升高；密度小，击穿电压会降低，密度太小，也降低；气压与温度通过对密度的影响，影响击穿电压;气压越大，击穿电

压越高；温度增大，击穿电压增大

•电压作用时间:均匀电场，击穿电压与电压波形、电压作用时间无关；极不均匀电场，雷电冲击击穿电压比工频冲击电压高得多；极不均匀电场，操

作冲击电压，如果波前时间T1与间隙S比，处于临界波前时间T0附近，

则可能低于工频冲击击穿电压；

•电压的极性:均匀电场，击穿电压与电压极性无关；极不均匀电场，当棒为正极时，直流击穿电压与工频冲击电压接近相等；极不均匀电场，当棒为负

极时，直流击穿电压远高于工频冲击电压；

•电场均匀程度：电场越均匀，击穿电压高

•电极材料与光洁：表面不易发射电子，击穿电压高；表面光洁，击穿电压高；

•不同气体类型：卤素元素气体，击穿电压比空气高几倍；

SF6气体的绝缘特性

•SF6在普通状态下，无色、无嗅、无毒、不燃的惰性气体;相对密度是空气的5倍;电气绝缘强度是空气的2.3-3倍;灭弧性能是空气的100倍•气体的压力：气压越大，击穿电压越高

•电场均匀程度：均匀电场中，提高气压，能显著提高击穿电压

•气液状态：防止出现液态；压力越高，液化温度越高；如：20℃表压为

0.1MP的SF6气体，-63 ℃液化； 20℃表压为0.45MP的SF6气体，-40 ℃

液化

气体放电的不同形式：与气体压力、电极形状、电场强度有关

•辉光放电：压力小，真空中；放电电流密度小，放电区域占放电管电极间整个空间

•电弧放电：压力增大--1个大气压以上；放电电流密度大，温度高，亮而细长放电弧道，弧道电阻小，似短路

•火花放电：放电回路阻抗大，放电时断时续；外电路阻抗大，压降大，间隙多次被击穿

•电晕放电：极不均匀电场环境中；空气间隙电场极不均匀，在电极附近强电场处出现的局部空气游离发光现象，电流小，整个空气间隙并未击穿，仍能

耐受电压作用

•刷状放电：电晕放电后压力增大，产生刷状放电；从电晕电极间产生许多明亮的细小放电通道；压力再大，整个间隙击穿，形成电弧放电或火花放电•气体中固体介质沿表面放电：与绝缘物表面状况、污染程度、电场分布等有关

•固体绝缘表面光洁度:表面的损伤或毛刺，引起沿面电阻分布不均匀，使电场分布不均匀，电场强的地方首先放电，整体沿面放电电压降低•大气湿度和绝缘物吸潮:空气潮湿，绝缘物表面吸收潮气形成水膜;水中离子，在电场作用下，向电极积聚，使电极电场加强并放电

•导体与绝缘物结合程度: 结合不好，形成气隙;气隙中电场分布比固体强，首先发生电晕放电

•电场分布的影响: 在电场分布最强的地方，空气首先发生游离，产生电晕，使沿面放电电压降低

二、固体介质的绝缘特性

固体电介质的种类及其特性

•天然材料：木材、云母、石棉、橡胶

•人造材料：电瓷、玻璃、电木、塑料

•有机物：木材、橡胶

•无机物：电瓷、玻璃

固体绝缘击穿的三种形式

电压高于临界值后，电流剧增，电介质不耐压，失去绝缘；固体介质在击穿过程中，熔化或烧焦，形成机械损伤。

•电击穿: 介质中存在的少量自由电子，在强电场作用下碰撞，导致击穿电击穿速度快，环境温度影响不大.

•热击穿: 介质损耗使绝缘内部发热，散不出去，温度过高而使绝缘击穿;与环境温度、电压作用时间、电压频率有关;固体受潮，介质损耗增大，泄漏电

流增大，易被击穿;

•电化学击穿: 由于电极边缘、电极和绝缘接触处的气隙或绝缘内部存在气泡等发生电晕或局部放电引起游离、发热、和化学反应等因素综合作用而引发 影响固体击穿的因素

•温度的影响: 温度超过一定数值后，击穿电压随温度升高而下降(这也是TR 试验的原因？？？)

•电压作用：时间短--电击穿；时间较长--热击穿；时间特别长--电化学击穿

•电场均匀程度：电场越不均匀，击穿电压越低。

•潮湿的影响：不易吸潮的固体，受潮后击穿电压大大降低；易吸潮的物体（纸、棉），吸潮后绝缘完全丧失。

•电压种类影响：直流击穿电压，比交流高得多；冲击击穿电压，比交流击穿电压高得多；高频击穿电压，比交流击穿电压低。

•机械力的影响：未破坏前影响不大；出现裂缝时，击穿电压明显下降。

•局部放电影响：局部放电，未形成贯穿性的击穿通道，影响不大；多次受高电压作用，积累成贯穿问题，使击穿电压下降。

液体介质的绝缘特性以及组合绝缘的特性，比如变压器油和绝缘纸的组合。

雷击冲击耐受电压一般是短时工频耐受电压的2.1-2.3倍