提高气体介质电气强的方法
高电压 技术 提高气体间隙击穿电压的措施
程而显著提高气隙的击穿电压。 在电力设备中实际采用高真空作为绝缘媒质
的情况还不多，主要因为在各种设备的绝缘结构
中大都还要采用各种固体或液体介质，它们在真
空中都会逐渐释出气体，使高真空难以长期保持。
目前高真空仅在
真空断路器中得到实
际应用，真空不但绝
缘性能较好，而且还
350 700
许多高压电气装置的高压出线端(例如电力设备
高压套管导杆上端)具有尖锐的形状，往往需要加装
屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕
起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始 电压 U c 大于装置的最大对地工作电压 U g简单的屏蔽罩当然是球形屏蔽极，它的半径R
场，其平均击穿场强也不可能超越这一极限，可见
常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的
电气强度低得多。
如果把空气加以压缩，使气压大大超过
0.1MPa(1atm)，那么它的电气强度也能得到显著的
提高。这主要是因为提高气压可以大大减小电子的
自由行程长度，从而削弱和抑制了电离过程。
如能在采用高气压的同时，再以某些高电气强 度气体（例如SF6气体）来代替空气，那就能获得 更好的效果。
具有很强的灭弧能力，
所以用于配电网中的 真空断路器还是很合 适的。
六、采用高电气强度气体
有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特 别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这些气 体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电压，甚 至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高其 电气强度。
但仅仅满足高电气强度是不够的，还必须
很大，立体空间尺寸很大，整体表面又要
十分光洁的电极是不易制作的。
提高气体介质电气强度的方法
提高气体介质电气强度的方法
提高气体介质电气强度的方法
一、增加气体介质电气强度的方法
1、控制气体介质温度：由于气体介质对电磁波的传播受制于温度的影响，所以温度的增高使电气强度可以被改变，当温度达到一定值时，由于气体分子的运动会降低电磁波的传播，导致电气强度的降低。
2、增加气体浓度：由于气体介质中的电磁波传播受到气体浓度的影响，在浓度较低时，电磁波可以较为自由地传播，这使得电气强度得到提高；而在气体浓度较高时，电磁波的传播会受到限制，这使得电气强度降低。
3、增加气体介质中的灰尘：灰尘对电磁波的传播具有干扰作用，当气体介质中含有大量灰尘时，电磁波的传播受到较大的阻碍，从而使电气强度得到提高。
4、改变气体介质电导率：气体介质电导率与电气强度有关，当其电导率增大时，电气强度也会增大。
5、改变气体介质中电磁波的频率：电磁波的传播随着其频率的增加而增大，因此，电气强度也会随之增大。
二、减少气体介质电气强度的方法
1、降低气体介质温度：当气体介质的温度降低时，气体分子的运动会减缓，从而导致电磁波的传播也会受到影响，从而使得电气强度得到降低。
2、降低气体介质中的灰尘：当气体介质中的灰尘被清除时，电气强度会有所降低。
3、降低气体介质电导率：电导率的降低会使得电气强度也会降低。
4、降低气体介质中电磁波的频率：当电磁波的频率降低时，电气强度也会有所降低。
气体介质的电气强度知识
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
常见的极不均匀电场气隙
工程上的极不均匀电场气隙，均可以用两类极端 的模型表示，实际的工程应用可依据这两类电场类 型的测量值进行推算：
b).棒-板电极（完全不对称结构）
2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性
1. 直流电压
稍短间隙
显著特征：极性效应
平均击穿场强：
正极性棒-板间隙： 7.5kV/cm
气体介质的电气强度
气体放电的物理过程：气体中带电质点的产生、汤逊放 电、流注放电、电晕放电、沿面放电（微观特性） 工程上，要用击穿特性表示（击穿场强，击穿电压） （宏观特性）
气体介质的电气强度
2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性 2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性 2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正 2.4 提高气体介质电气强度的方法 2.5 六氟化硫和气体绝缘电气设备
3、饱和特性
4、分散性更大（可以理解为伏秒特性带宽更宽）。
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
为何要对不同大气条件下的击穿特性进行校正
高海拔地区的 高纬度地区 沿海地区
2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正
我国国标规定的标准大气条件
压力：101.3 kPa 温度：293 K 绝对湿度：11 g/m³
2.4 提高气体介质电气强度的方法
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、采用介质阻挡方法 4、采用高气压的方法 5、采用高电气强度气体 6、采用高真空
2.4 提高气体介质电气强度的方法
1、改进电极形状以改善电场分布
电场均匀——击穿场强高——通过改善电极形状均匀电场
大气条件改变，如在高海 拔地区，气压、气体密度、 温度、湿度等条件均改变。 在此条件下测量的气隙击 穿数据与在标准大气条件 下所测数据不具有可比性。
气体的绝缘特性与介质的电气强度
影响介质电气强度的因素
介质本身的性质
不同介质的电气强度不同，这是 由于介质内部的分子结构、极性、
电子云分布等因素的影响。
电场的形式和分布
电场的形式和分布也会影响介质 的电气强度。例如，均匀电场中， 电场强度呈线性分布；而不均匀 电场中，电场强度可能存在局部
增强或减弱。
环境因素
温度、湿度、气压等环境因素也 会影响介质的电气强度。在高温、 高湿、低气压等条件下，介质的
气体的基本概念
气体是由大量分子组成的物质 形态，其分子之间的距离较大， 相互作用力相对较小。
气体在一定条件下可以转化为 液态或固态，其性质也会随之 发生变化。
气体的绝缘特性是指气体在电 场中保持绝缘的能力，与气体 的组成、压力、温度等因素有 关。
02
气体的绝缘特性
气体绝缘原理
气体分子自由移动
气体由大量自由移动的分子组成，这 些分子在空间中随机运动，形成一种 “混乱”的状态，阻碍电流通过。
气体绝缘输电线路的绝缘性能主要依赖于气 体的压力和电气强度。在高压下，气体的压 力越大，气体分子间的距离越小，相互作用 力越大，使得气体不易发生电离，从而提高 了电气强度。同时，气体的电气强度还受到 气体中的杂质离子和水分含量的影响，因此
需要采取措施控制气体的纯度和湿度。
气体绝缘变压器
气体绝缘变压器是一种利用气体作为绝缘介质的变压器，通常采用SF6气体作为绝缘介质。这种变压器具有体积小、重量轻、 散热性能好等优点，广泛应用于电力系统的高压变压器和互感器等场合。
电离与激发
在强电场的作用下，气体分子可能被 电离或激发，形成导电的离子或电子 ，但这个过程相对缓慢，因此气体具 有较好的绝缘性能。
气体绝缘介质
气体介质的电气强度
气体介质的电气强度与哪些因素有关？ 1.气隙的电气强度与电场形式有关
相对于均匀电场和稍不均匀电场，极不均匀电 场更容易被击穿。
1
2.气隙的电气强度与所加电压的类型有关
工频交流电压 直流电压 雷电过电压
操作过电压
冲击系数β
U50%
U0
第一节 均匀和不均匀电气隙的击穿特性
6.采用高真空
气体间隙中压力很低时，电子的平均自由行程已增大到极间空间很难 产生碰撞游离的程度。如真空电容器、真空断路器化硫和气体绝缘设备
SF6气体绝缘金属封闭开关柜 户外式（outdoor）SF6气体绝缘负荷开关
为什么使用SF6气体作为绝缘介质和 灭弧介质？
棒－棒气隙
about 7.5kV/c m
棒－板气隙（正） 10cm
d
极间距离较短时的气隙击穿特性
HIGH VOLTAGE DC CURRENT TRANSIMISS
Ub
10kV/cm左右
棒－板气隙（负）
棒－板气隙（正） 4.5kV/cm左右
d
极间距离较长时的气隙击穿特性
300cm
2.工频交流电压
4.操作冲击过电压
Before 1960
操作冲 击系数
操作过电压
等效工频电压
4.操作过电压 1.操作冲击电压的波形对气隙的电气强度有很 大的影响
U50％（kV）
？
U50％min
Tcr（波前时间）
2.在某些波前时间内，操作冲击电压的击穿电 压甚至远低于工频击穿电压。（书中图2－11）
U50％min可以利用以下经验公式求得：
d
极间距离较短时的气隙击穿特性
250cm
U50％（kV） 棒－板气隙（负）
高电压复习提纲(赵智大版)1-3章
一.电介质的电气强度「一」气体放电的基本物理过程㈠带电粒子的产生和消失⑴表征运动的物理量①平均自由行程长度:单位行程中的碰撞次数Z的倒数(电子最大)②带电粒子的迁移率:k=v/E (电子大于离子)③扩散:电子大于离子⑵带电粒子的产生(电离)①光电离②热电离③碰撞电离(主要由电子完成)④表面电离(金属表面电离比空间电离更容易发生)◇阴级表面电离可在下列情况发生:⒈正离子碰撞阴级表面⒉光电子发射⒊热电子发射⒋强场发射⑶附着:电子与中性分子结合成负离子。
气体中带电粒子数不变。
使自由电子数减少⑷带电粒子消失:①带电粒子定向运动②扩散现象③复合㈡气体放电过程＊电子碰撞电离系数α:一个电子沿电场方向运动1cm的行程中所完成的碰撞电离次数平均值＊γ过程:正离子碰撞阴级表面时产生的二次自由电子数自持放电条件:⑴巴申曲线: T恒定:Ub=f(pd)T非恒定:Ub=F(δd)⑵汤逊理论:⑶流注理论:＊初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式＊均匀电场，自持放电条件αd≈20◆汤逊理论与流注理论比较⑷不均匀电场放电过程①划分:电场不均匀系数f=E/Eavf=1 均匀电场f＜2稍不均匀电场f＞4极不均匀②电晕放电:＊现象:淡紫色辉光，嘶嘶噪声，臭氧气味＊危害:电晕损耗，谐波电流，非正弦电压，无线电干扰，可闻噪声，空气的有机合成＊预防途径:设法限制和降低导线表面场强扩径导线或空心导线或分裂导线③极性效应起晕电压:U正棒-负板>U负棒-正板击穿电压:U正棒-负板＜U负棒-正板＊输电线常处于不均匀电场中，击穿发生在正极性半周，进行外绝缘冲击高压实验时，施加正极性冲击电压「二」气体介质的电气强度㈠不同电场下气隙击穿特性⑴均匀电场:①放电即击穿，无电晕，无极性，击穿时间短②击穿场强约为30kv/cm③直流，工频，冲击电压作用下击穿电压均相同，分散性小，β≈1⑵稍不均匀电场:①放电即击穿，无稳定电晕，极性效应不明显②直流，工频，冲击电压作用下击穿电压近似相同，分散性小，β≈1③实例:＊球间隙:d<D/4 电场均匀d>D/4电场不均匀一般在d≦D/2范围内工作＊同轴圆筒r/R<0.1 不均匀r/R>0.1 稍不均匀⑶极不均匀电场:①直流电压:棒板:击穿电压:正棒-负板＜棒-棒<负棒-正板棒棒:无明显极性效应②工频交流:＊击穿在正极性半周峰值附近＊击穿电压:棒-棒（更均匀）>棒-板＊增加气隙长度能提高"棒-板"气隙平均击穿场强，但存在饱和现象③雷电冲击电压＊冲击系数β>1，分散性大＊击穿通常在波尾＊击穿电压:正棒-负板＜棒-棒<负棒-正板④操作冲击电压1.放电时间tb＊上升时间t1:所加电压从0-Us（静态击穿电压）＊统计时延ts:从t1到气隙中出现第一个有效电子＊放电形成时延tf:出现有效电子到间隙击穿tb=t1+ts+tftlag=ts+tf(放电时延)2.冲击电压波形标准化a标准雷电冲击电压全波:非周期性双指数衰减波(1.2/50μs)b标准雷电冲击电压截波:1.2/2~5μsc标准操作冲击电压波:非周期性双指数波(250/2500μs)3.50%冲击击穿电压＊均匀稍不均匀场:U50%≈Us β≈1＊极不均匀场β>14.伏秒特性＊电压不高，击穿在波尾，取峰值为冲击电压＊电压较高，击穿在波头，取瞬时值为冲击电压＊取50%伏秒特性曲线来表征气隙冲击击穿特性＊均匀电场伏秒特性平缓，不均匀电场伏秒特性陡峭5.击穿特性＊220kv的超高压输电系统，按操作过电压下电气特性进行绝缘设计＊各种类型电压中，以操作冲击电压下的电气强度为最小＊极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿特性具有显著"饱和"特征(正棒负板最严重) ＊分散性远大于雷电冲击电压(伏秒特性带宽)㈡不同大气条件下击穿特性气压↑，空气密度↑，温度↓，湿度↑ Ub↑湿度越大，水电负性捕捉自由电子数越多，极不均匀场中影响明显㈢沿面放电与污闪事故⑴沿面放电:表面闪络电压要比固体介质本身击穿电压低。
提高气体介质电气强度的方法
气体介质的电气强度反映了气体 介质对电场的耐受能力，是评估 气体介质绝缘性能的重要指标之 一。
气体介质的电气强度影响因素
气体介质的种类
不同种类的气体介质具有不同的电气强度，例如空气、氮气、六 氟化硫等。
气体介质的温度和压力
气体介质的温度和压力对电气强度有影响，通常随着温度和压力的 升高，电气强度会降低。
设计合理的设备结构
01
设备结构设计
02
避免锐角和棱角
03
设备尺寸与间距
优化设备结构，减少设备内部的 电场集中和畸变，降低放电概率。
在设备设计时应避免锐角和棱角， 以减少电场集中和局部放电的可 能性。
根据电场分布和电气强度的要求， 合理确定设备尺寸和间距，以确 保电气强度。
优化设备运行环境
01
02
降低气体温度
总结词
降低气体温度可以增强气体介质的电气强度，因为低温下气体分子热运动的能量降低，减少了发生电离的可能性。
详细描述
温度是气体分子热运动能量的度量。在高温下，气体分子具有较大的热运动能量，更容易与其他分子发生碰撞并 产生电离。降低气体的温度可以减少气体分子的热运动能量，降低碰撞时的能量，从而减少电离的概率，提高气 体的电气强度。
检查设备的接地系统， 确保接地良好。
检查设备的连接部分， 确保没有松动或锈蚀。
保持设备清洁
定期清洁设备的外部和内部，去 除灰尘和污垢。
清洁设备时，应使用适当的清洁 剂和工具，避免对设备造成损坏。
清洁后，应检查设备的运行情况， 确保一切正常。
防止设备过热
定期检查设备的温度，确保没 有过热现象。
设备应有良好的散热系统，避 免长时间运行导致过热。
改变气体组成
高电压 第3章 气体介质的电气强度
1-U0%
2-U100%
3-U50%
图3-13 空气间隙冲击伏－秒特性示意图
二、伏秒特性的用途
1. 间隙伏秒特性的形状决定于 电极间电场分布 2. 伏秒特性对于比较不同设备 绝缘的冲击击穿特性具有重 要意义 3. 伏－秒特性比50％击穿电压 提供了更完整的击穿特性数 据，因而在绝缘配合中伏－ 秒特性具有重要意义
击电压来进行高压试验
我国采用如图所示的±250/2500us标准操作冲 击波形。
四、操作冲击电压 下的击穿
电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变
化引起电感和电容回路的振荡产生过电压，称为操 作过电压，操作过电压峰值有时可高达最大相电压 的3-3.5倍
额定电压超过220kV的超高压输电系统，应
按操作过电压下的电气特性进行绝缘设计
超高压电力设备（>330kV）也应采用操作冲
图3-6 空气中尖－板和尖－尖电极的直流 击穿电压与间距的关系
二、工频交流电压
升压方式： • 电压慢电压慢慢升高，直至发生击穿。升 压的速率一般控制在每秒升高预期击穿电 压值的3％。 • “棒-棒”气隙的工频击穿电压要比“棒板”气隙高一些，因为相对而言，“棒-棒” 气隙的电场要比“棒-板”气隙稍为均匀一 些。
图3-12 确定间隙伏－秒特性的方法
一、伏秒特性曲线的制作
保持一定的冲击电压波 形不变，而逐级升高电
压，以电压为纵坐标， 时间为横坐标 电压较低时，击穿一般 发生在波尾，取该电压 的峰值与击穿时刻，得 到相应的点 电压较高时，击穿一般 发生在波头，取击穿时 刻的电压值及该时刻， 得到相应的点
图3-8 标准雷电冲击电压波形 T1－波前时间 T2－半峰值时间 Umax－冲击电压峰值
2-气体介质电气强度
1、对空气密度的校正 空气密度与压力和温度有关。空气的相对密度：
p δ = 2.9 T
式中： p ：气压,kPa
T ：温度,K.
在大气条件下，气隙的击穿电压随 δ
的增大而提高 。
实验表明，当 δ 处于0.95～ 1.05的范围内时，气 隙的击穿电压几乎与 δ 成正比，即此时的空气密 度校正因数 K d ≈ δ ，因而：
二、极不均匀电场气隙的击穿特性
按电极的对称程度，主要有两种典型的极不均 匀电场气隙： a、“棒 — 棒”气隙（“尖 — 尖”气隙） b、“棒 — 板”气隙（“尖 — 板”气隙） 不同电压波形作用下，差异明显，分散性大； 在直流电压下，极性效应明显，而在工频交流电 压下“饱和”现象明显。
1、直流电压下的击穿电压
2、稍不均匀电场气隙的击穿特性
测量球隙：球间距离d，球的直径D d<D/4时：直流、工频交流、冲 击电压下的击穿电压大致相同。 d>D/4时：大地的畸变作用增强， 平均击穿场强下降，出现极性效 应。 测量球隙工作范围在d≤D/2； 超出此范围分散性大。
加拿大魁北克省水电局 研究所高电压试验室 尺寸 82×67×51.2 m3
b、消除电极表面的毛刺、尖角 许多高压电气装置的高压出线端 ( 例如电力设备 高压套管导杆上端 ) 具有尖锐的形状，往往需要加装 屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕 起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始 电压 U c大于装置的最大对地工作电压 U g .max ，即：
U c > U g . max
极不均匀电场的工频击穿电压和间隙距离的关系
“棒-棒”气 隙的工频击 穿电压要比 “棒-板”气 隙高一些， 因为“棒-棒” 气隙的电场 要比“棒-板” 稍微均匀一 些 d<1m时，棒棒和棒板几乎一样，但d增大后， 差别变 大；显著特征：“饱和”特性
名词解释简答
名词解释简答四、名词解释1、巴申定律:反映间隙电压耐受强度与气体压力之间的关系的定律。
2、绝缘的老化:因电场、温度、机械力、湿度、周围环境等因素的长期作用,使电工设备绝缘在运行过程中质量逐渐下降、结构逐渐损坏的现象4、U50%:指某气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。
5、残压:放电电流通过避雷器时，两端之间出现的电压峰值6．平均自行程长度:单位行程中的碰撞次数Z的倒数即为该粒子的平均自行程长度。
7．沿面放电:沿着固体介质表面发展的气体放电现象。
多发生在绝缘子、套管与空气的分界面上。
8．感应雷过电压:感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备上感应出的过电压。
9．累积效应10．电晕放电:在极不均匀场中，随着间隙上所加电压的升高，在大曲率电极附近很小范围的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分曲域电场仍然很小。
在大曲率电极附近很薄的一层空气中将具有自持放电条件，而放电仅局限在大曲率电极周围很小范围内，整个间隙沿未被击穿。
这种放电现象称为电晕放电。
11．夹层极化:是多层电解质组成的复合绝缘中产生的一种特殊的空间电荷极化 12．绝缘配合:电力系统中用以确定输电线路和电工设备绝缘水平的原则、方法和规定。
13．雷暴日:雷暴日是指某地区一年中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次以上的雷声就算一个雷暴日。
14．流注;关于气体电击穿机理的一种理论。
15. 绕击率:绕击率是计算输电线路耐雷水平的重要参数。
16.平均自行程长度17.自恢复绝缘:气体绝缘材料击穿后，经过极短时间就可以自动恢复到击穿前的绝缘水平。
18.保护角:通过地线的垂直平面与通过地线和被保护受雷击的导线的平面之间的夹角。
19.进线段保护:进线段保护就是在接近变电所1~2km的一段线路上架设避雷线20.谐振过电压: 电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压。
第二章 气体介质的电气强度
气隙的极性效应则不明显， “棒—棒” 气隙的极性效应则不明显，可忽略不 棒 计。
击穿特性介于上述“ 击穿特性介于上述“棒—板” 气隙在两种极性下的击穿 板 特性之间。 特性之间。
《高电压技术》第二讲 11
第二章
气体介质的电气强度
第三节 极不均匀电场气隙的击穿特性
2、直流电压 、
《高电压技术》第二讲 12
《高电压技术》第二讲 6
第二章
气体介质的电气强度
第二节 稍不均匀电场气隙的击穿特性
2、击穿电压 、
通常对一些典型的电极结构做出一批实验数据， 通常对一些典型的电极结构做出一批实验数据， 对一些典型的电极结构做出一批实验数据 实际的电极结构只能从典型电极中选取类似结构 进行估算。 进行估算。 电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压越高， 电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压越高， 极限就是均匀电场中的击穿电压。 极限就是均匀电场中的击穿电压。
伏秒特性很快就变平，冲击系数 伏秒特性很快就变平，冲击系数β=1强度
第一节 均匀电场中气体击穿的发展过程
3、击穿电压的经验公式 、
击穿电压： 击穿电压：
U b = 24 .55δd + 6.66 δd ( kV )
平均击穿场强
Ub Eb = = 24 .55δ + 6.66 δ / d ( kV / cm ) d
《高电压技术》第二讲 13
第二章
气体介质的电气强度
第三节 极不均匀电场气隙的击穿特性
3、工频交流电压 、
在空气间隙更长时， 在空气间隙更长时，“棒—板”气隙的平均击穿场 板 强明显降低，即存在“饱和”现象。 强明显降低，即存在“饱和”现象。 各种气隙的工频击穿电压的分散性一般不大， 各种气隙的工频击穿电压的分散性一般不大，其标 准偏差σ值一般不会超过2% 3%。 2%～ 准偏差σ值一般不会超过2%～3%。
气体介质的电气强度
3.波形的影响
在一定的波前时间范围 内，U50 甚至会比工频击 穿电压低 ，呈现出 “Ｕ 形曲线”
对应于极小值的波前时 间随着间隙距离加大而 增 加 ， 对 7m 以 下 的 间 隙 ，大致在50200s之间
放电时延和空间电荷(形 成及迁移)这两类不同因 素的影响所造成的
雷电冲击电压下屏障的作用 尖电极具有正极性时，设置屏障可显著提高间 隙的击穿电压
负极性时设置屏障后，间隙的击穿电压和没有 屏障时相差不多
（四）高气压的采用
减小电子的平均自由行程，削弱电离过程
例：大气压力下空气的电气强度仅约为变压器油的 1/51/8，提高压力至11.5MPa，空气的电气强度和一 般的液、固态绝缘材料如变压器油、电瓷、云母等的 电气强度相接近
不均匀电场中提高气压后，间隙的击穿电压 也ห้องสมุดไป่ตู้高于大气压强下的数值
在高气压下，电场均匀程度对击穿电压的影 响比在大气压力下要显著得多，电场均匀 程度下降，击穿电压将剧烈降低
（五）高真空的采用
削弱间隙中的碰撞电离过程，从而显著增高间隙的击 穿电压
高真空中击穿机理发生了改变
距离较小时，间隙的 击穿和阴极的强场 放射密切有关
六、大气条件对间隙击穿特性的影响
空气密度 湿度 海拔高度
五、提高气体间隙击穿电压的措施
两个途径： 一、改善电场分布，使之尽量均匀 改进电极形状 利用空间电荷畸变电场的作用 二、利用其它方法来削弱气体中的电离过程
(一）改进电极形状以改善电场分布
增大电极曲率半径 减 小表面场强。如变压器 套管端部加球形屏蔽罩 ；采用扩径导线等
重要意义
Ｓ２对Ｓ1 起保护作用
在高幅值冲击电压作用下， Ｓ２不起保护作用
高电压技术课后答案
自持放电：如果外加电场足够大，初始电子崩中的正离子能在阴极上产生出来的新电子数等于或大于n.,那么即使除去外界电离因子的作用，放电也不会停止，即放电仅仅依靠已产生出来的电子和正离子就能维持下去的放电。
电负性气体：电子与某些气体分子发生碰撞时，电子与中性分子结合形成负离子，像这些易于产生负离子的气体称为电负性气体。
50%中击放电电压：气隙被击穿的概率为50%勺冲击电压峰值，也就是说如果施加10次电压有4到6次击穿，则这一电压就被认为是50%中击放电电压。
爬电比距：夕卜绝缘“相-地”之间的爬电距离与系统最高工作线电压之比。
放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延。
1-2汤逊理论认为电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸形，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
汤逊理论的适用范围是短间隙、低压气隙的放电，流注理论适用于高气压、长气隙电场气隙放电。
1-12户外绝缘子在污秽状态下发生的沿面闪络称为绝缘子的污闪。
绝缘子的污闪是一个受电、热、化学、气候等多方面因素影响的复杂过程，通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等四个阶段。
防止绝缘子发生污闪的措施主要有：1、调整爬距2、定期或不定期清扫3、涂料4、半导体釉绝缘子5、新型合成绝缘子1-131、大气湿度增大时，大气中的水分子增多，自由电子易于被水分子捕获形成负离子，从而使放电过程受到抑制，所以击穿电压增高；而大气湿度增大时，绝缘子表面容易形成水膜，使绝缘子表面积污层受潮，泄漏电流增大，容易造成湿闪或污闪，绝缘子表面闪络电压下降。
提高气体电介质电气强度的方法
提高气体电介质电气强度的方法好嘞，今天咱们来聊聊提高气体电介质电气强度的方法。
这听上去有点高深，不过咱们就像聊家常一样，把它说得轻松点。
咱们得知道，气体电介质就像是电流的“保护罩”，它们让电流在需要的时候乖乖地流动，而在不需要的时候又让它们停下来。
想想，电流就像个调皮的小孩子，有时候真得给他点限制，不然可就闹得天翻地覆。
说到提高电气强度，首先要考虑的是气体的成分。
想象一下，如果气体里掺了点杂质，那电流可就不高兴了。
就像喝水时如果水里有脏东西，谁会想喝呢？所以，咱们得保证气体的纯净。
用纯净的气体来做电介质，这样才能提高电气强度，让电流听话。
就像厨房里做饭，调料加得刚刚好，味道才会棒。
气体的压力也是关键。
压力就像是气体的“心情”，压力高了，气体就紧张，电流也得乖乖地走。
实验室里常常通过增加气体的压力，来提升电气强度。
这就像给小朋友打气，心里有底了，自然勇敢。
再聊聊温度。
温度就像是一把双刃剑，太高了，气体会变得活泼，电流就容易失控；太低了，又可能让气体变得懒洋洋的，电流也不灵光。
所以，找到一个合适的温度，就像调戏火锅的锅底，火候到位，味道才有保证。
听起来是不是有点道理？再有，咱们得看看气体的流动性。
气体流动性强，电流的流动也会顺畅。
就像一条河，水流得顺畅，鱼儿游得开心，反之则是“滞留”，一团糟。
有时候也可以用一些添加剂，给气体加点“料”。
就像做菜时加点香料，不仅能提升味道，还能改善气体的电气特性。
比如，有些材料能降低气体的击穿电压，这样电流就能在更高的电压下安全通过，简直是一举两得。
想想，给电流加点“助力”，它们肯定乐得不行。
还有个方法就是改善电极的设计。
电极就像是气体的“出入口”，如果设计得当，电流的流动就会更流畅。
想象一下，如果电极的形状不规则，电流在通过时就像走迷宫，费劲不说，还容易走错路。
设计师们可以玩点花样，创造出更理想的电极形状，让电流顺畅无阻。
咱们还得提到一些新技术，比如气体电介质的模拟技术。
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有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特 别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这些气 体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电压，甚 至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高其 电气强度。
SF6同时满足以上条件，而且还具备优异的 灭弧能力，其他有关的技术性能也相当好，因 此SF6及其混合气体在电力系统中得到了广泛 应用。
在冲击电压下，屏障的作用要小一些，因 为这时积聚在屏障上的空间电荷较少。
显然，屏障在均匀或稍不均匀电场的场合 就难以发挥作用了。
二、消弱或抑制电离过程 工程上，主要采取的方法有：
1、采用高气压 2、采用强电负性气体 3、采用高真空
1、采用高气压
在常压下空气的电气强度是比较低的，约为 30kV/cm。即使采取上述各种措施来尽可能改善电 场，其平均击穿场强也不可能超越这一极限，可见 常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的 电气强度低得多。
屏障用绝缘材料制成，但它本身的绝缘性能 无关紧要，重要的是它的密封性(拦住带电粒子的 能力)。它一般安装在电晕间隙中，其表面与电力 线垂直。
屏障的作用取决于它所拦住的与电晕电极同 号的空间电荷，这样就能使电晕电极与屏障之间 的空间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分 布均匀化。
如图所示，虽然这时 屏障与另一电极之间的空 间电场强度反而增大了， 但其电场形状变得更象两 块平板电极之间的均匀电 场，所以整个气隙的电气 强度得到了提高。
如果把空气加以压缩，使气压大大超过 0.1MPa(1atm)，那么它的电气强度也能得到显著 的提高。这主要是因为提高气压可以大大减小电 子的自由行程长度，从而削弱和抑制了电离过程。
如能在采用高气压的同时，再以某些高电气
强度气体（例如SF6气体）来代替空气，那就能获
得更好的效果。
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2、采用高电气强度气体
有屏障气隙的击穿 电压与该屏障的安装位 置有很大的关系。以图 2—15所示的“棒一板” 气隙为例，最有利的该气隙的电气 强度在正极性直流时约 可增加为2～3倍。
但当棒为负极性时， 即使屏障放在最有利 的位置，也只能略微 提高气隙的击穿电压 (例如20％)，而在大 多数位置上，反而使 击穿电压有不同程度 的降低。
许多高压电气装置的高压出线端(例如电力设备
高压套管导杆上端)具有尖锐的形状，往往需要加装
屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕
起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始
电压
U
大于装置的最大对地工作电压U
c
g
.m
ax
，即：
Uc U g.max
最简单的屏蔽罩当然是球形屏蔽极，它的半
径R 按下式选择：
R Ug.max Ec
式中 Ec ：电晕放电起始场强。
超高压输电线路上应用屏蔽原理来改善电场 分布以提高电晕起始电压的实例有：超高压线路 绝缘子串上安装的保护金具(均压环)、超高压线 路上采用的扩径导线等。
2、利用空间电荷改善电场分布
由于极不均匀电场气隙被击穿前一定先出现 电晕放电，所以在一定条件下，还可以利用放电 本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场 分布，以提高气隙的击穿电压。
3、采用高真空
采用高真空也可以减弱气隙中的碰撞电离过 程而显著提高气隙的击穿电压。
在电力设备中实际采用高真空作为绝缘媒质 的情况还不多，主要因为在各种设备的绝缘结构 中大都还要采用各种固体或液体介质，它们在真 空中都会逐渐释出气体，使高真空难以长期保持。
目前高真空仅在真空断路器中得到实际应 用，真空不但绝缘性能较好，而且还具有很强 的灭弧能力，所以用于配电网中的真空断路器 还是很合适的。
细线效应：在一定距离内，采用细线，利用均匀的 电晕层改善电场
3、采用屏障改善电场分布（极不均匀电场） 由于气隙中的电场分布和气体放电的发展
过程都与带电粒子在气隙空间的产生、运动和 分布密切有关，所以在气隙中放置形状和位置 合适、能阻碍带电粒子运动和调整空间电荷分 布的屏障，也是提高气体介质电气强度的一种 有效方法。
种常用的方法。以电气强度最差的“棒一板” 气隙为例，如果在棒极的端部加装一只直径 适当的金属球，就能有效地提高气隙的击穿 电压。
右图表明采用不 同直径屏蔽球时的效 果，例如在极间距离 为100cm时，采用一直 径 为 75cm 的 球 形 屏 蔽 极就可使气隙的击穿 电压约提高1倍。
b、消除电极表面的毛刺、尖角
第五节 提高气体介质电 气强度的方法
一、改善电场分布 电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强越高。 工程上，改善电场分布主要采取的方法有： 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改善电场分布
a、增大电极的曲率半径 利用屏蔽来增大电极的曲率半径是一