高电压技术空气间隙的放电实验
高电压技术中的气体放电及其应用探析
高电压技术中的气体放电及其应用探析气体放电是一种重要的放电现象，广泛地存在于人们的日常生活中，并且在工业中获得了广泛地应用，研究气体放电对于认识和了解科技发展水平具有重要的意义。
本文阐述了气体放电的产生条件和气体放电等离子体的特性，并且介绍了高电压技术中的气体放电及其应用探析。
标签：高电压技术;气体放电;应用引言众所周知，对气体施加一定的电压后，气体会发生放电现象，也就是说气体发生导电，不具有绝缘的特性，此时形成了等离子体。
气体放电被广泛地应用于科学研究和工业中，同时，气体放电在人们的日常生活中也广泛地存在，例如闪电、日光灯等。
因此，研究和认识气体放电对于了解当今的科学技术发展水平具有重要意义。
1.高电压技术中的气体放电概论在电力系统中，气体是一种应用得相当广泛的绝缘材料。
如架空输电线、母线、隔离开关的断口处等都是完全依靠空气作为绝缘的。
还有些虽然不完全依靠空气作为绝缘，但空气包围在它们的外部，构成绝缘的一部分。
SF6气体从被发现至今仅一百余年的历史，它作为高压绝缘材料的广泛应用促进了输变电技术及高压绝缘技术的飞速发展。
气体有着固体和液体等其它绝缘介质所没有的优良特性，比如气体不存使用寿命的问题;常用的绝缘气体如空气、氮气以及SF6气体化学稳定性好，不燃不爆，有很高的可靠性和安全性。
气体绝缘开关（GasInsulated Switchgear简称GIS）由于具有占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小等优点，加之在经济上的优越性和技术上的先进性，已被广泛的应用于高压输变电系统。
而且气体放电理论的实验和研究成果不但为高电压绝缘技术发展提供坚实的理论基础，也同时促进了其他学科的技术进步与发展，包括等离子体刻蚀、等离子体推进、磁流体发电、加速器气体激光器等新兴技术领域。
2.气体放电研究现状气体放电是研究放电过程中各种带电粒子的产生、消失、相互作用以及运动规律的学科。
依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。
《高电压工程基础(第2版)》实验1气体间隙放电实验
实验一气体间隙工频放电实验一、实验目的1．观察交流高压作用下气体的放电现象；2．研究间隙距离、电极形状、电极极性对几种典型电极构成的空气间隙击穿电压的影响。
二、实验内容1．测量标准球隙在不同距离下的击穿电压值，并与球隙的标准值相比较，如有差别分析原因。
2．测量尖-板、尖-尖电极在不同极性直流电压作用下的击穿电压和极间距离的关系。
三、理论概述I．空气间隙（工频或直流作用下）击穿的基本原理在正常大气条件下，当电极间的电场不强时，空气是十分良好的绝缘体。
但当电场强度升高到某一临界值后，空气间隙就丧失其绝缘能力而击穿。
实际工作中遇到的大多数电场都是不均匀电场，所以在设计时，估算所需绝缘和安全距离时，都是以不均匀电场来考虑的。
1．尖-板电极外加电压达到某一数值后，由于尖极附近电场强度较其他地方大，所以在该处首先电离，中性气体分子分离成电子和负离子，产生碰撞游离和电子崩，形成电晕放电。
当尖极为正时，游离出来的电子跑向强场区，很快进入正极，而正离子则形成空间电荷，进一步加强了原来的电场，容易形成流注。
这样就有利于游离区域向负极扩张，容易使游离发展而导致整个间隙的击穿。
当尖极为负时，靠近尖极向该极缓慢移动的正离子使极间电场进一步削弱，这样游离区域难于向正极发展，不容易形成流注。
结果在同一间隙距离下后者比前者的击穿电压高很多。
至于起晕电压，由于负尖易于发射电子，容易形成自持的电晕放电，而正尖只有依靠空间光电离的作用才能形成自持的电晕放电。
故负尖极的电晕起始电压略低于正尖的电晕起始电压。
2．尖-尖电极放电同时由两个尖端开始，放电由正尖向负尖发展。
将尖-板电极与尖-尖电极的情况进行比较，由于尖-板之间的电容稍大于棒棒之间的电容，所以在同一电压作用下，当间隙距离相同时，尖-板间隙中的电荷密度大，最大电场强度也较高。
显然，尖-尖间隙的放电电压要高于正尖—负板的放电电压，但由于尖-尖间隙中正离子形成的空间电荷有利于放电的发展，故其放电电压又低于负尖—正板的放电电压。
高压实验一：气体、液体、固体放电特性实验
实验一气体、液体、固体放电特性实验一．实验目的通过对均匀场和非均匀场条件下气体击穿特性的比较，了解气体放电的基本原理，击穿发生和发展的基本过程；通过现象，了解液体、固体电介质的击穿过程。
二．基本原理（一）气体电介质的击穿过程气体放电可以分非自持放电和自持放电两种。
20世纪Townsend在均匀电场，低气压，短间隙的条件下进行了放电试验，提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙的放电过程和击穿条件。
1、汤逊放电理论的适用范围：汤逊理论的核心是：(1)电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离；(2)自持放电是气体间隙击穿的必要条件。
汤逊理论是在低气压、Pd值较小的条件下进行的放电实验的基础上建立起来的，这一放电理论能较好的解释低气压短间隙中的放电现象。
因此，汤逊理论的适用范围是低气压短间隙(Pd<26 66kPa.cm)。
在高气压、长气隙中的放电现象无法用汤逊理论加以解释，两者间的主要差异表现在以下几方面：(1) 放电外形根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。
低气压下气体放电发光区确实占据了整个间隙空间，如辉光放电。
但在大气压下气体击穿时出现的却是带有分支的明亮细通道。
(2) 放电时间根据汤逊理论，闻隙完成击穿，需要好几次循环：形成电子崩，正离子到达阴极产生二次电子，又形成更多的电子崩。
完成击穿需要一定的时间。
但实测到的在大气压下气体的放电时间要短得多。
(3) 击穿电压当Pd值较小时，根据汤逊自持放电条件计算的击穿电压与实测值比较一致；但当Pd值很大时，击穿电压计算值与实测值有很大出入。
(4) 阴极材料的影响根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。
实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但大气压下空气中实测到的击穿电压却与阴极材料无关。
由此可见汤逊理论只适用于一定的Pd范围，当Pd>26 66kPa. cm后，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理论来解释了。
高压放电间隙实验报告
高压放电间隙实验报告【实验报告】高压放电间隙实验引言：高压放电间隙实验是电学实验中的一项重要实验，通过对高压放电间隙进行研究，我们能够了解气体放电的基本原理和规律。
本实验旨在探究放电时间、电压和介质种类对放电间隙的影响。
实验目的：1. 研究不同电压下气体放电间隙的变化规律。
2. 探究不同介质种类对气体放电间隙的影响。
3. 结合实验结果，对气体放电的机理进行初步分析和讨论。
实验器材：高压发生器、电压表、间隙指示器、导线、气泵、实验介质。
实验步骤：1. 将高压发生器和电压表连接，调节电压表至待测电压值。
2. 通过导线将高压发生器与间隙指示器连接。
3. 打开气泵，在间隙指示器的指示下，慢慢向实验介质中注入气体。
4. 当观察到气体开始放电时，记录下此时的电压值和放电持续时间，并停止注气。
5. 更换不同的介质并重复步骤3和4。
实验数据处理：1. 绘制不同电压下放电持续时间与电压之间的曲线图。
2. 分析不同介质下放电持续时间的差异，并进行比较。
实验结果和讨论：根据我们的实验结果，我们得到了电压与放电时间之间的关系图，如图1所示。
根据图1，我们可以看出当电压逐渐增大时，放电时间逐渐变长。
这是因为电压的增加会提供更大的能量，使得电子与原子发生碰撞的几率增大，从而加快了电子的碰撞速度，导致放电时间的延长。
同时，我们还进行了不同介质下放电持续时间的比较，得到了以下结果：介质A 的放电时间最短，介质B的放电时间居中，介质C的放电时间最长。
这是由于不同介质的电离能不同，电离能越低，放电时所需的能量也越低，因此放电时间越短。
实验结论：1. 在给定的电压范围内，电压与放电时间呈正相关关系，电压增加时放电时间逐渐延长。
2. 在相同电压下，不同介质的放电时间存在差异，放电时间与介质的电离能有关，电离能越低，放电时间越短。
实验改进：1. 增加实验数据的采集点，以获得更加精确的曲线图。
2. 扩大实验范围，研究不同压强和温度条件下的放电特性。
实验一 气体放电实验
实验一气体放电实验一、实验目的1.熟悉高压试验变压器和直流高压装置的使用方法；2.研究交流电压作用下空气间隙的放电特性；3.观察沿面放电现象；4.观察电晕放电现象。
二、实验内容1.研究交流电压作用下空气间隙的放电特性；1）通过比较同样极间距离情况下的击穿电压值，说明电场均匀性对间隙击穿电压的影响；2）不对称电极不均匀电场中间隙放电的极性效应。
3）验证提高气体间隙放电的措施（如屏障等）2.观察具有强垂直分量电场结构的放电过程。
3．观察电晕放电现象1）尖端电极的电晕放电；2）输电线路的电晕放电。
三、实验设备及其接线图1.实验设备(1)GYT-2000型交直流一体化遥控操作发生器；(2)导线、放电电极若干；(3)保护球隙；(4)相关放电模型。
2．接线原理图～220V图1 交流电压实验接线图滤波电容图2 直流电压实验接线图四、实验步骤1.记录实验时的当地大气压强（兰州大气压强85.3kPa）、温度、湿度及主要实验设备的型号、参数。
2.不对称电极不均匀电场中间隙放电的极性效应（1）按图2接线实验电路，将直流电压装置的高压正极接于间隙的尖极板电极接地，调节间隙距离为1cm。
记录间隙的击穿电压。
（2）改变直流高压装置的高压输出端为负极性,高压负极接尖极，板极接地，调节间隙距离为1cm，记录放电间隙放电电压。
（3）比较极间距相同时，正尖—负球和负尖—正球的击穿电压值，是否满足极性效应。
3.电场均匀程度的对于击穿电压的影响（1）将球—球极间距调整为2cm，测量其工频击穿电压，记录放电电压。
（2）将尖—球极间距调整为2cm，测量其工频击穿电压，记录放电电压。
（3）比较两种情况下的击穿电压值并作简单的分析。
4．沿面放电1）放电模型2）逐渐施加电压观察沿面放电的发展过程。
5．沿面放电模型 1）电压放电的模型图4 尖端电极的电晕放电模型图5 输电线的电晕放电模型（2）逐渐施加电压观察电晕放电的发展过程。
五、注意事项1．必须遵照高电压实验安全工作准则； 2．实验前要仔细检查接地线有无松脱、断线；3．当需要接触实验设备或更换试品时，要先切断电源，用接地棒放电，并将接地棒地线挂在实验设备的高压端后，才能触及设备。
实验一 大气压空气间隙的放电实验
实验一大气压空气间隙的放电实验一、实验目的1.观察不均匀电场气体间隙放电、击穿现象；2.研究不均匀电场气体间隙放电电压和电极距离的关系；3.观察在不均匀电场下，电极极性对空气间隙击穿电压的影响。
二、基本原理在实际工程应用中，许多电气设备都利用空气作为绝缘介质，因此，对空气间隙的抗电强度和击穿特性的研究在高压技术中具有一定的实际意义，一定距离下空气间隙的击穿电压与空气间隙的电场分布（均匀或不均匀、对称或不对称）、电压作用时间、电压极性、大气条件等一系列因素有关，这些影响因素十分复杂，很难用明确的数学解析式表示，所以在工程上常常是以实验的方法来确定空气间隙的抗电特性。
实际工程中设备击穿往往都发生在不均匀电场，实验中采用针——板间隙来模拟不均匀电场的空气间隙。
通过测定这种间隙在不同电压作用下的击穿特性，以决定空气间隙在实际工程中各种击穿电压和电气设备的安全距离。
三、实验接线图放电观察室图1 气体间隙放电试验接线图四、实验内容1.确定针——板电极间隙的击穿电压和间隙距离之关系曲线；①当针为正极性时②当针为负极性时2.记录上述各种情况下的电晕起始电压；3.观察在极不均匀电场下的极性效应。
五、实验步骤1.按试验接线图接好直流高压电源和放电电极；2.调节好放电电极的间隙距离；3.可调直流电源调节到6V（调节范围再6V-22V。
DC/DC升压器输出为可调直流电源电压的1000倍）；4.合上空气开关，逐渐升高直流电源电压；5.直至间隙击穿，断开空气开关，记录击穿电压值和间隙距离值；6.重复2、3、4、5项操作，测出不同间隙距离下的击穿电压。
六、实验注意事项1.在实验中不得接近高压电源和带电设备之周围，保持必要的安全距离，以免发生危险；2.合上空气开关前应先检查直流电源是否调节到6V；3.一旦气体间隙被击穿，2~3秒内将空气开关断开。
七、实验报告1. 针——板电极间隙的击穿电压和间隙距离之关系。
2.上述各种情况下的电晕起始电压。
高电压技术极不均匀电场中气体击穿
棒 — 板间隙极性效应 2： 正极性击穿电压低；负极性击穿电压高
2、长间பைடு நூலகம்的击穿过程（如棒 — 板间隙距离大于3米时）
先导放电：流注通道发展到足够长度后，较多的电子循通道流向 电极，使流注根部温度升高，出现热电离过程，这个具有热电离过 程的热等离子体通道称为先导通道。
特点：
1) 先导通道电离加强、更为 明亮、电导增大、场强低
2) 头部场强高，引起新的流 注，使通道不断延伸
3) 在流注通道还不足于贯通 整个间隙的电压下，仍可 能发展起击穿过程
4) 长空气间隙的平均击穿场 强远低于短间隙，使击穿 电压与间隙距离之间的关 系呈饱和趋势
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极不均匀电场中气 体击穿 的发展过程 ——现实和工程 中常见的气体放电
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均匀电场和极不均匀电场示意图
电晕 刷状放电 间隙击穿
短间隙的击穿过程（以棒板间隙为例） 随着加在间隙上电压的提高，间隙中的放电过程为：
棒 — 板间隙极性效应1： 正极性电晕起始电压高；负极性电晕起始电压低
哈工大高电压技术气体放电的基本物理过程PPT课件
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电离形式：
1）碰撞电离
在电场作用下，电子被加速而获得动能。当电子 的动能满足如下条件时，将引起碰掩电离：
1 2
meve2
Wi
me——电子的质量； ve——电子的速度； Wi——气体分子的电离能。
碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关
由气体动力学可知，电子平均自由行程长度：
kT
r 2P
r：气体分子半径
P ：大气压力 T ：气温 k ：波尔兹曼常数
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7
2、激励
原子在外界因素作用下，其电子从处在距原子核较近 的低能态轨道跃迁到离核较远的较高能态的轨道，这个过 程称为激励。
该原子称为激励状态的原子。高于正常状态的能级均 称为激励能级。
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3）热电离
一切因气体热状态引起的电离过程称为热电离。 包括： ✓ 随着温度升高气体分子动能增加引起的碰撞电离； ✓ 高温下高能热辐射光子引起的光电离。
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4）金属(阴极)的表面电离：
a、正离子碰撞阴极 正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要大于逸
出功）。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，其余的成 为自由电子。因此正离子必须碰撞出一个以上电子时才能出现 自由电子。
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为了定量分析气隙中气体放电过程，引入三个系数：
✓ 系数：
代表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；对应于起始电子形成电子崩的过程
✓ 系数：
代表一个正离子沿着电场方向行经1cm长度，平均发生
的碰撞电离次数；在引起电子剧增的同时，对应于造成
高压实验一
实验一气体放电实验一、实验目的1．观察交流高压作用下气体的放电现象；2．研究间隙距离、电极形状、电极极性、极间屏障对几种典型电极构成的空气间隙击穿电压的影响。
二、实验内容1．测量标准球隙在不同距离下的击穿电压值并与标准值相比较，如有差别分析原因。
2．测量正棒负板、负棒正板在极间距离一定时屏障对击穿电压的影响。
3．测量棒板、棒棒电极在不同极性直流电压作用下的击穿电压和极间距离的关系。
测量标准球隙在不同距离下的击穿电压值并与标准值相比较，如有差别分析原因。
三、理论概述I．空气间隙（工频或直流作用下）击穿的基本原理在正常大气条件下，当电极间的电场不强时，空气是十分良好的绝缘体。
但当电场强度升高到某一临界值后，空气间隙就丧失其绝缘能力而击穿。
实际工作中遇到的大多数电场都是不均匀电场，所以在设计时，估算所需绝缘和安全距离时，都是以不均匀电场来考虑的。
1．棒板电极：外加电压达到某一数值后，由于棒极附近电场强度较其他地方大，所以在该处首先电离，中性气体分子分离成电子和负离子，产生碰撞游离和电子崩，形成电晕放电。
当棒极为正时，游离出来的电子跑向强场区，很快进入正极，而正离子则形成空间电荷，进一步加强了原来的电场，容易形成流注。
这样就有利于游离区域向负极扩张，容易使游离发展而导致整个间隙的击穿。
当棒极为负时，靠近棒极向该极缓慢移动的正离子使极间电场进一步削弱，这样游离区域难于向正极发展，不容易形成流注。
结果在同一间隙距离下后者比前者的击穿电压高很多。
至于起晕电压，由于负棒易于发射电子，容易形成自持的电晕放电，而正棒只有依靠空间光电离的作用才能形成自持的电晕放电。
故负棒极的电晕起始电压略低于正棒的电晕起始电压。
2．棒棒电极：放电同时由两个尖端开始，放电由正棒向负棒发展。
将棒板电极与棒棒电极的情况进行比较，由于棒板之间的电容稍大于棒棒之间的电容，所以在同一电压作用下，当间隙距离相同时，棒板间隙中的电荷密度大，最大电场强度也较高。
气体放电的物理过程 高电压技术 教学PPT课件
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④ 强电场发射：当阴极表面附近空间存在很强 的电场时（106V/cm数量级），也能使阴极 发射电子。常态下气隙击穿完全不受强场发 射影响；在高气压、压缩的高强度气体的击 穿过程中会起一定的作用；真空中更起着决 定性作用。
3
第一节 气体中带电质点的产生与消失
一．带电质点的产生
碰撞游离
光游离
（气体本身）
热游离
表面游离 (气体中的金属)
二. 带电质点的消失
质点的扩散
质点的复合
4
波尔量子理论
低能级 ✓电子分布使原子的总能量趋向最小。
高能级 ✓高能级→低能级：发出单色光。
+
✓低能级→高能级：需要外部激励。
✓激励状态不稳定。
反激励：处于激励状态的质点，恢复到原来的
中性状态的现象称为质点的反激励。反激励将 把激励时所吸收的能量以光的状态释放出来。
6
表1-1 某些气体的激励能和游离能
气体 N2
激励能We (eV)
6.1
O2
7.9
H2
11.2
游离能Wi (eV) 气体 激励能We (eV) 游离能Wi (eV)
15.6
CO2
带电质点的消失是由于游离作用小于去游离的作用。
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气体中带电粒子的消失有可有下述几种情 况：
1. 带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在 到达电极时，消失于电极上而形成外电路 中的电流；
2. 带电粒子因扩散现象而逸出气体放电空间。 3. 气体中带异号电荷的粒子相遇时，可能发
生电荷的传递与中和，这种现象称为复合， 是与游离相反的一种过程。
高电压技术中的气体放电及其应用探析
1.1 气体放电概念在自然状态下，气体处于绝缘状态。
受宇宙射线、地下放射性物质的影响，气体中含有少量带电粒子。
如果在外施加电场，将导致气体中的带电粒子在强电场作用下沿着电场方向移动，在间隙中形成电导电流。
在气体间隙上电压升高到一定数值，将形成传导性较高的通道，使得气体间隙被瞬间击穿，发生气体放电的现象，导致气体分子被电离成为电子和离子[1]。
而气体放电是导致低温等离子体产生的主要方式，在最小位能的气体原子接受外能时，将引发能级变化，促使电子跃迁至能级较高轨道，使原子呈激发状态。
从外部获得足够大的能量，能够使原子或电子脱离原子核束缚，促使自由电子和正离子的产生。
产生的等离子体作为物质的第四态，拥有不同的物性和规律。
而其特性与放电特性之间关系密切，受激励电源、放电模式等各种因素的影响，将产生各种气体放电形式。
按照放电属性、结构等不同方式，可以划分为多种类型，如介质阻挡放电、滑动放电、汤生放电、电弧放电等等。
如表1所示，为典型产生等离子体的不同放电模式及相关参数[2]。
在工频交流、直流等常规条件下，气体放电折合电厂强度和过电压倍数普遍不高。
而在高气压下，滑动放电折合的电场强度在10Td-100Td 范围内，由辉光放电和火花放电构成，电子轰击产生的转动自由度将快速释放，使得分子解离能够起到有效加热气体的作用。
在放电时，温度则接近室温，通常在低气压下进行。
在较高气压下，电子平均能量和密度较高，可以促使密度高的低温等离子体产生。
表1 典型产生等离子体的不同放电模式及相关参数类别气压ρ/kPa 电子数密度n e /cm -3电子平均能量ε*/eV 放电场强范围E/（V·cm -1）电晕放电＞15＜106＜3＜2×104介质阻挡放电＞151010-10111-10103-105弥散放电＞151010-1013＞10＞103辉光放电＜15107-10102-850-100001.2 气体放电条件气体放电现象的产生，需要满足气压击穿条件。
直流电场中空气间隙的放电性
高电压技术实验指导书高压实验室编写目录高压实验室实验规程 (3)实验设备简介 (5)实验一直流电场中空气间隙的放电特性 (7)实验二沿面放电和液体、固体介质的绝缘强度试验 (11)实验三绝缘电阻的测量和直流泄漏试验 (21)实验四介质损耗角正切的测量 (26)实验五电缆中的波过程 (32)实验六接地电阻的测量 (34)实验七交流耐压实验 (38)高压实验室实验规程为了保障人身及设备的安全,凡进入高压实验室进行试验或工作以前,必须仔细学习本规程并在实验或工作中严格遵守,以确保设备及人身安全。
1、在做实验前，同学必须先预习并掌握实验指导书中的内容，实验前由指导教师提问，无准备者不得做实验。
2、实验前每组必先选一位同学为组长，负责指挥全组同学的实验，如负责研究确定实验方案、人员的分工和实验进行过程中的安全等事宜。
3、未经许可，不得动用实验室的设备、仪表、未熟悉本规则及各项设备操作程序者不得进行实验。
4、实验前，应先熟悉设备及线路，检查设备及仪表有无损坏，实验前或实验中如发现损坏，立即报告指导教师。
5、严格执行监护制度，任何人在无监护人时不得进行高压试验工作，监护人发现有不熟悉或违反操作顺序时，有权停止其试验工作。
6、在合电源以前，应先仔细检查线路是否正确，接地是否可靠，各不同电位部分之间的安全距离是否足够，然后再请指导教师检查。
在未经指导老师许可以前，不能私自接通电源。
7、接线经指导教师检查无误后，撤除高压部件（变压器、电容器、电缆等）上的接地线，人员撤出安全围栏关门后，方可接通电源，在合电源时，必须招呼全组同学“注意！合电源！”在合电源后加高压前再招呼“高压有电！”务必使全组同学都能听到，方可以合高压电源，然后按操作顺序进行操作。
8、在实验中操作电源者，应该随时注意电表读数，不得离开岗位，亦不得与旁人闲谈。
如发现异常现象，应立即拉开电源，有问题需要讨论时，也应首先切断电源开关。
9、在实验中不得接近高压电源和带电设备，保持必要的安全距离、以免发生危险。
实验1-空气间隙放电
实验一空气间隙放电实验目的高压试验的全过程，体会升压、闪络、跳闸、降压的全过程。
高压试验变压器的接线与操作。
直流高压发生器与试品的接线与操作。
了解交直流在不同间隙与电极结构情况下，均匀电场和极不均匀电场的击穿电压，以及交直流在强垂直分量电场下的滑闪放电电压。
实验原理1稍不均匀电场的放电均匀电场中，由于各点电场强度都是一样的，当施加稳态电压（直流、工频交流），电场强度达到空气的击穿强度时，间隙就击穿了。
但日常很难见到均匀电场。
对于稍不均匀的电场，日常见得很多。
如球-球间隙，球-板间隙等，以球-球间隙为例，当间隙距离小于1/4D时，其电场基本为均匀电场，当D/4 ≤S≤D/2 时，其电场为稍不均匀电场。
均匀电场的放电电压也可用公式计算，公式为（单位为kV）：—空气相对密度—间隙距离cm2不均匀电场的放电不均匀电场的差别就在于空气间隙内，各点的电场强度不均匀，在电力线比较集中的电极附近，电场强度最大，而电力线疏的地方，电场强度很小，如棒-棒间隙，是一对称的不均匀电场，在电极的尖端处电力线最集中，电场强度也最大。
当加上高压后，会在电极附近产生空气的局部放电——电晕放电，电压再加高时，电晕放电更加强烈，致使间隙内发生刷状放电，而后就击穿了（电弧放电）。
如棒-板间隙，在尖电极附近电场强度最大，加上高压后，电极附近先产生电晕放电，而板上的电力线很疏，不会产生电晕。
当电压足够高时，棒极也将产生刷状、火花放电，最后导致电弧放电（击穿）。
3滑闪放电具有强垂直分量的表面会出现明显的滑闪放电。
4极性效应在直流电压作用下，极性对放电电压有很大影响。
这是因为正流注发展所需的平均电场与负流注发展所需的平均电场不同，因此在正负直流电压作用下有明显的极性效应。
实验设备：调压器、试验变压器、放电球隙电路图交流放电实验步骤准备0．放电杆放电1．试验变压器导杆接入、旋紧；3. 使用球－球间隙，将间隙距离调成0.5 cm；4．按照电路原理图接好电路；5. 检查接线，关上笼门，先将调压器指针置于最小电压处,归0；操作步骤1. 数字高压表置AC、High;2．接上墙上电源插头，电源指示灯亮；3．呼叫“高压合闸”口令，按下控制台上的送电按钮（绿）---送电指示灯亮（红）、报警指示灯亮、报警鸣叫；4. 缓慢升高调压器的值，零位指示灯熄灭；升压速度规定为：在预期试验电压的75％以前不作规定，但不允许突加，且应保护静电电压表的读数准确，其后以每秒预期试验电压的3％速度均匀上升到闪络。
高电压技术实验指导书(学生用)
实验一．电介质绝缘特性及电击穿实验一．实验目的：观察气隙击穿、液体击穿以及固体沿面放电等现象及其特点，认识其发展过程及影响击穿电压的各主要因素，加深对有关放电理论的理解。
二．预习要点：概念：绝缘；游离；电晕；电子崩；流注；先导放电；自持放电；滑闪放电；沿面放电；小桥；电击穿；热击穿。
判断：空气是绝缘介质；纯净液体的击穿是电击穿，非纯净液体的击穿是热击穿，绝缘油的击穿电压受油品、电压作用时间、电场分布情况及温度的影响较大，电弧会使油分解并产生炭粒；沿面放电是特殊的气体放电，分三个阶段，沿面闪络电压小于气隙击穿电压。
推理：变压器油怕受潮；油断路器有动作次数的限制；相关知识点：电场、介质极化、偶极子、介电常数、Paschen定律、Townsend理论、流注理论、伏秒特性、大气过电压、内部过电压。
三．实验项目：1．气体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验⑴．电极形状对放电的影响①．球球间隙②．针板间隙③．针针间隙⑵．电场性质对放电的影响①．工频交流电场②．直流电场⑶．极性效应①．正针负板②．负针正板2．液体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验⑴．导电小桥的观察⑵．抗电强度的测试3．固体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验⑴．刷状放电的观察⑵．滑闪放电的观察⑶．沿面闪络的观察四．实验说明：1．气体绝缘特性：⑴．气体在正常情况下绝缘性能良好（带电粒子很少）；⑵．气体质点获得足够的能量（大于其游离能）后，将会产生游离，生成正离子和电子；⑶．气体质点获得能量的途径有：粒子撞击、光子激励、分子热碰撞；⑷．气隙中除了有气体质点游离产生的带电粒子外，还存在金属电极表面的逸出电子；⑸．气隙加上电场，气隙中的带电粒子将顺电场方向加速运动，造成大量的粒子碰撞，但产生气体质点游离的撞源粒子是电子；⑹．气隙上的电场足够强时，撞击游离产生的电子又会成为撞源粒子，从而形成电子崩；⑺．气隙之间存在的大量带电粒子会形成空间电荷区，空间电荷的存在会改变气隙间的电场分布；⑻．气隙在强电场作用下，产生强烈游离，并发展到自持放电，气隙就被击穿。
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本科实验报告
课程名称：高电压技术
实验项目：空气间隙的放电试验实验地点：高压馆
专业班级：学号：
学生姓名：
指导教师：
2015年 6 月9 日
空气间隙的放电实验
一、实验目的
1.熟悉高压试验变压器和配套装置的使用方法；
2.观察均匀、不均匀电场气体间隙放电、击穿现象；
3.观察均匀、不均匀电场下的气体间隙在不同电极距离的击穿电压波形中放电时
延的变化。
4.掌握击穿电压的换算；
5.了解均匀、不均匀电场气体间隙放电电压和电极距离的关系；
二、实验内容与要求
1.测量尖—板电极不同电极距离的工频击穿电压；
2.测量板—板电极不同电极距离的工频击穿电压；
3.作出标准条件下气体间隙击穿电压和电极距离的实验曲线。
三、实验装置与接线图（原理框图）
1.实验设备
(1)遥控放电球隙器
(2)试验变压器
(3)保护电阻
(4)导线、放电电极若干
(5)保护球隙
(6)控制台(交流接触器、调压器、电压表、过流保护等)
2.原理框图
四、实验步骤
1．按照原理图接线并检查；
2．调节好被试品间隙距离；
3．合上控制台“启动”开关；
4．旋转控制台上调压器操作盘，均匀缓慢升压，直至间隙击穿，记录击穿电压值和间隙距离值；
5．旋转控制台上调压器操作盘，至0位；
6．重新调节被试品间隙距离；
7．重复3．4．5．6．项操作，测出不同间隙距离下的放电电压。
五、注意事项
1．注意记录实验时的环境条件，用来做换算用。
六、实验数据记录和处理。