高電壓工程基礎(chǔ)第3章氣體間隙的擊穿強(qiáng)度13.0導(dǎo)入為什么要研究氣體間隙擊穿強(qiáng)度？如何確定其值？第2章介紹氣體放電的發(fā)展過程，主要是為了了解氣體在高電壓（強(qiáng)電場）作用下逐步由電介質(zhì)演變成導(dǎo)體的物理過程，以便于掌握氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度及其提高方法。

由于氣體放電理論尚不完善，間隙擊穿電壓無法精確計算，大多參照典型電極擊穿電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇絕緣距離，要求高的情況下通過實(shí)際電極布置，用實(shí)驗(yàn)方法確定擊穿電壓。本章介紹不同條件下氣體擊穿電壓的一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)規(guī)律。23.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿影響空氣間隙放電電壓的因素主要有：

電場情況：均勻、稍不均勻、極不均勻；

電壓形式：穩(wěn)態(tài)電壓(直流、交流)、沖擊電壓(雷電沖擊、操作沖擊)；

大氣條件：氣壓、溫度、濕度；本節(jié)討論不同電場均勻度的空氣間隙在穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿特性。33.1.1均勻電場中的擊穿e.g.高壓靜電電壓表的電極布置特點(diǎn)：（1）均勻電場中電極布置對稱，擊穿無極性效應(yīng)；（2）均勻場間隙中各處電場強(qiáng)度相等，擊穿所需時間極短，其直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值、50%沖擊擊穿電壓相同；（3）擊穿電壓的分散性很小。3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿均勻電場中空氣間隙的擊穿43.1.2稍不均勻電場中的擊穿（1）球間隙（e.g.高壓實(shí)驗(yàn)室中的測量球隙）d<D/4時，電場均勻，直流、交流和沖擊電壓擊穿電壓相同；d>D/4時，電場不均勻程度增大，擊穿場強(qiáng)下降，出現(xiàn)極性效應(yīng)(正高)；3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿電極對稱，則無極性效應(yīng)，否則因大地影響，電場分布不對稱。如下圖：球間隙一極接地電場分布擊穿電壓與間距關(guān)系注意：球隙測壓器的工作范圍d≤D/2；否則因放電分散性增大，不能保證測量的精度。5（2）同軸圓柱電極（eg：高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器、單芯電纜、GIS分相母線）（1）r/R<0.1時，極不均勻電場，擊穿前先出現(xiàn)電暈，且Uc的值很低，因此上述電氣設(shè)備均不設(shè)計在這一r/R范圍內(nèi)。（2）r/R>0.1時，稍不均勻電場，擊穿前不出現(xiàn)電暈，且由圖可見，當(dāng)r/R≈0.33時擊穿電壓出現(xiàn)極大值（上述電氣設(shè)備在絕緣設(shè)計時盡量將r/R選取0.25~0.4的范圍內(nèi)）。3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿空氣中同軸電極Uc及Ub與電極半徑r的關(guān)系(內(nèi)電極為負(fù))R=10cm?6（3）其他形狀的電極布置球狀電極的電場不均勻系數(shù)大于相同半徑的圓柱電極；間隙距離增大時，電場不均勻系數(shù)也增大。3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿不同形狀電極布置的f與間隙幾何特性參數(shù)p=(r+d)/r的關(guān)系無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時按計算Ub7

極不均勻電場中的擊穿

不對稱布置的極不均勻場間隙的極性效應(yīng)很明顯，而且其擊穿的極性效應(yīng)與稍不均勻場間隙相反。尖－板和尖－尖空氣間隙的直流擊穿電壓棒－棒和棒－板空氣間隙的工頻擊穿電壓（有效值）3.1穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿?83.2雷電沖擊電壓下的擊穿3.2.1沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)雷電波的波形：T1=1.2μs±30％，T2=50μs±20％對于不同極性：+1.2/50μs或-1.2/50μs波前時間半峰值時間雷電過電壓是一種持續(xù)時間極短的脈沖電壓，擊穿具有與穩(wěn)態(tài)電壓下不同的特點(diǎn)。采取措施限制過電壓；

保證電氣設(shè)備耐受一定水平的雷電過電壓。原點(diǎn)：模糊波峰：很平名義零點(diǎn)93.2雷電沖擊電壓下的擊穿3.2.1沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形波前時間半峰值時間操作過電壓持續(xù)時間比雷電過電壓要長，但雷電過電壓下?lián)舸┨攸c(diǎn)有些也適用于操作過電壓。操作沖擊波的波形：T1=250μs±20％，T2=2500μs±60％對于不同極性：+250/2500μs或-250/2500μs超過90%峰值以上的時間103.2.2放電時延臨界擊穿電壓統(tǒng)計時延：從外施電壓達(dá)Uo到出現(xiàn)一個能引起擊穿的初始電子崩所需的第一個有效電子所需時間形成時延：從出現(xiàn)第一個有效自由電子到放電過程完成所需時間，即電子崩的形成和發(fā)展到流注等所需的時間3.2雷電沖擊電壓下的擊穿要使氣體間隙擊穿，不僅需外施電壓高于臨界擊穿電壓U0，還需維持一定時間保證放電發(fā)展過程完成。沖擊擊穿所需時間示意圖113.2.2放電時延3.2雷電沖擊電壓下的擊穿沖擊擊穿所需時間示意圖放電時延：沖擊擊穿時間：統(tǒng)計時延形成時延短間隙(尤其均勻電場)，ts>>tf，紫外或其它射線照射。

長間隙，tf>>ts，電場越不均勻放電時延越長。

對間隙施加高于擊穿所需的最低電壓可縮短放電時延。123.2.350％擊穿電壓及沖擊系數(shù)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿由于放電時延服從統(tǒng)計規(guī)律，故具有分散性：放電時延越長(電場越不均勻或間隙越長)，沖擊擊穿電壓分散性越大，即低概率擊穿電壓與100%擊穿電壓差別越大。從確定間隙耐受沖擊電壓的絕緣能力來看，希望在實(shí)驗(yàn)中求其低概率擊穿電壓Ub0，但很難準(zhǔn)確求得。1350％擊穿電壓多次施加電壓時有半數(shù)會導(dǎo)致?lián)舸┑碾妷褐礥b50。3.2.350％擊穿電壓及沖擊系數(shù)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿沖擊電壓作用下的擊穿概率143.2.350％擊穿電壓及沖擊系數(shù)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿棒-棒及棒-板空氣間隙雷電50%擊穿電壓與間距關(guān)系1.正棒-板2.正棒-棒(接地)3.負(fù)棒-棒(接地)4.負(fù)棒-板棒－棒和棒－板空氣間隙的工頻擊穿電壓（有效值）50%沖擊擊穿電壓比工頻擊穿電壓幅值高一些，因其作用時間短。153.2.350％擊穿電壓及沖擊系數(shù)3.2雷電沖擊電壓下的擊穿2.沖擊系數(shù)同一間隙的50％沖擊擊穿電壓與穩(wěn)態(tài)擊穿電壓Uss之比稱為沖擊系數(shù)

。均勻和稍不均勻電場：放電時延短，擊穿在波峰，接近1.

極不均勻電場：放電時延長，擊穿在波尾，大于1。16

3.2.4伏-秒特性伏－秒特性：在同一沖擊電壓波形下，擊穿電壓值與放電時延（或電壓作用時間）有關(guān)的特性。用實(shí)驗(yàn)確定間隙伏－秒特性的方法：保持沖擊電壓的波形不變，逐漸升高電壓使間隙發(fā)生擊穿，并根據(jù)示波圖記錄擊穿電壓U與擊穿時間t。3.2雷電沖擊電壓下的擊穿沖擊電壓作用下的放電時延不僅取決于間隙本身的情況和照射條件，還與間隙外施電壓峰值有關(guān)。173.2.4伏-秒特性擊穿發(fā)生在波前或峰值，取此刻值擊穿發(fā)生在波尾，取峰值未擊穿100%伏秒特性0%伏秒特性50%伏秒特性50%沖擊擊穿電壓3.2雷電沖擊電壓下的擊穿

放電時延具有分散性，每級電壓下測得的放電時延不同，所以伏-秒特性曲線不是一條曲線，而是一條包帶。

伏-秒特性曲線指的是50%伏-秒特性曲線，50%擊穿電壓是50%伏-秒特性曲線上的一點(diǎn)。確定間隙伏秒特性的方法空氣間隙沖擊伏秒特性示意圖18電氣設(shè)備絕緣的伏－秒特性和避雷器的伏－秒特性（a）正確配合（b）不正確配合絕緣的伏－秒特性避雷器的伏－秒特性3.2雷電沖擊電壓下的擊穿伏-秒特性在絕緣配合中有重要意義。e.g.保護(hù)間隙或絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)，電氣設(shè)備承受的不是沖擊全波而是時間更短的截斷波。為了達(dá)到良好的絕緣配合，希望避雷器等保護(hù)電器伏-秒特性平坦些。工程中常用2us沖擊擊穿電壓和50%沖擊擊穿電壓兩個數(shù)據(jù)來大致反映伏秒特性。193.3操作沖擊電壓下的擊穿操作或發(fā)生事故時，因狀態(tài)發(fā)生突然變化引起電感和電容回路的振蕩產(chǎn)生的過電壓稱操作過電壓。操作過電壓峰值可達(dá)最大相電壓的3~3.5倍。早期工程實(shí)踐用工頻電壓試驗(yàn)來考驗(yàn)絕緣耐受過電壓的能力，但其后研究發(fā)現(xiàn)：長間隙操作電壓作用下的擊穿電壓比工頻擊穿電壓低。203.2雷電沖擊電壓下的擊穿3.2.1操作沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形波前時間半峰值時間操作過電壓持續(xù)時間比雷電過電壓要長，但雷電過電壓下?lián)舸┨攸c(diǎn)有些也適用于操作過電壓。操作沖擊波的波形：T1=250μs±20％，T2=2500μs±60％對于不同極性：+250/2500μs或-250/2500μs超過90%峰值以上的時間213.3操作沖擊電壓下的擊穿3.3.1操作沖擊電壓下?lián)舸┑腢形曲線（1）長空氣間隙的操作沖擊擊穿通常發(fā)生在波前部分，因而其擊穿電壓僅與波前時間有關(guān)，與波尾無關(guān)。（2）當(dāng)波前時間tf為100～300μs時，擊穿場強(qiáng)出現(xiàn)極小值(U型曲線)，其值比工頻擊穿場強(qiáng)低。出現(xiàn)極小值的波前時間隨間隙距離的增加而增大。Eb隨tf的減小而增大是放電時延在起作用，與雷電沖擊電壓下的伏-秒特性相似電壓作用時間增加后空間電荷遷移范圍擴(kuò)大，改善了間隙中電場分布，擊穿電壓提高棒－棒導(dǎo)線－板工頻擊穿場強(qiáng)研究表明：3m空氣間隙平均擊穿場強(qiáng)與波前時間關(guān)系22雷電沖擊操作沖擊最小擊穿電壓3.3.3長空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿強(qiáng)度特點(diǎn)：（1）長間隙的雷電沖擊擊穿電壓遠(yuǎn)比操作沖擊擊穿電壓要高；（2）操作沖擊在間隙長度超過5m時呈現(xiàn)飽和趨勢。（3）間隙距離越大，“2”與“3”的擊穿電壓的差別越大。3.3操作沖擊電壓下的擊穿空氣中棒-板間隙在正極性雷電/操作沖擊波下的擊穿電壓23雷電沖擊操作沖擊最小擊穿電壓3.3.3長空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿強(qiáng)度3.3操作沖擊電壓下的擊穿空氣中棒-板間隙在正極性雷電/操作沖擊波下的擊穿電壓棒-板間隙操作沖擊擊穿電壓比其它間隙要低。間隙系數(shù)其它間隙棒-板間隙50%擊穿電壓

k與間隙幾何形狀，即電場分布有關(guān)，可在相關(guān)絕緣手冊中查到，工程上常在1:1模型上試驗(yàn)獲取可靠數(shù)據(jù)。243.4大氣密度和濕度對擊穿的影響

大氣間隙放電電壓隨空氣密度增大而提高：電子平均自由行程縮短。

濕度影響較復(fù)雜。

水汽：

極不均勻電場，水分使間隙擊穿電壓提高：弱電負(fù)性。

均勻/稍不均勻電場，影響可忽略：電場處處很高，電子運(yùn)動很快，不易被吸附。

凝露：電場畸變，氣隙擊穿電壓或固體絕緣表面閃絡(luò)電壓下降。海拔增加，擊穿電壓降低：氣壓下降，空氣密度減小。253.4大氣密度和濕度對擊穿的影響3.4.1大氣校正因數(shù)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，利用校正因數(shù)可將測得的放電電壓值換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（t0＝20℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的電壓值，或?qū)?biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下規(guī)定的試驗(yàn)電壓值換算為試驗(yàn)條件下的電壓值。1.空氣密度校正系數(shù)2.濕度校正因素263.指數(shù)m和W與

的關(guān)系曲線--絕對濕度--相對空氣密度K取決于試驗(yàn)電壓并為和的函數(shù)，可根據(jù)曲線近似求取。UB:實(shí)際大氣條件時50%破壞性放電電壓；L：最小放電路徑；m和W與g的曲線關(guān)系3.4大氣密度和濕度對擊穿的影響273.4大氣密度和濕度對擊穿的影響3.4.2海拔的影響海拔增加，擊穿電壓降低：氣壓下降，空氣密度減小。海拔高于1000m，但不超過4000m處的設(shè)備絕緣在非高海拔地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)時，試驗(yàn)電壓需乘以海拔校正系數(shù)KA。安裝地點(diǎn)海撥高度上述校正簡單但粗糙，e.g.未考慮海拔相同的不同地區(qū)大氣狀態(tài)的差異，未考慮濕度影響。在重要工程設(shè)計中，宜對當(dāng)?shù)貧庀筚Y料全面統(tǒng)計分析并考慮濕度影響。28六氟化硫(SF6)氣體：20世紀(jì)60年代開始作為絕緣媒質(zhì)和滅弧媒質(zhì)，使用于某些電氣設(shè)備(首先是斷路器)中，e.g.高壓斷路器、GIS、充氣管道電纜等，近些年氣體絕緣變壓器和SF6氣體開關(guān)柜也發(fā)展很快。至今SF6已是除空氣外應(yīng)用最廣泛的氣體介質(zhì)。3.5SF6氣體間隙中的擊穿

電氣強(qiáng)度約為空氣的2.5倍；

滅弧能力高達(dá)空氣的100倍以上；

液化溫度較低，滿足工程應(yīng)用條件；e.g.0.75MPa，<-25℃；0.45MPa，<-40℃。

化學(xué)穩(wěn)定性好。放電SF6分解成的低氟化物有毒、有腐蝕性；

高壓下SF6會液化(使用范圍：-40℃≤溫度≤80℃，壓力<0.8MPa)。SF6氣體絕緣性能較空氣要好，可減小電氣設(shè)備占地面積和體積。e.g.500kVGIS體積只有敞開式裝置1/50左右。29SF6的絕緣性能SF6具有較高電氣強(qiáng)度，主要是因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的電負(fù)性容易俘獲自由電子而形成負(fù)離子(電子附著過程)，電子變成負(fù)離子后引起碰撞電離的能力就變得很弱，因而削弱了放電發(fā)展過程。3.5SF6氣體間隙中的擊穿電場的不均勻程度對SF6電氣強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)比對空氣的大。SF6優(yōu)異的絕緣性能只有在電場比較均勻的場合才能得到充分的發(fā)揮。在設(shè)計以SF6氣體作為絕緣的各種電氣設(shè)備時，應(yīng)盡可能使氣隙中的電場均勻化，采用屏蔽等措施以消除一切尖角處的極不均勻電場，使SF6優(yōu)異的絕緣性能得到充分的利用。30SF6電負(fù)性氣體中的碰撞電離和放電過程，除了考慮α過程外，還應(yīng)計及電子附著過程(過程)。強(qiáng)電負(fù)性氣體在實(shí)用中所處條件均屬于流注放電的范疇，所以這里不再討論其湯遜自持放電條件，而直接探討其流注自持放電條件。參照式(2-29)寫出均勻電場中電負(fù)性氣體的流注自持放電條件為：3.5SF6氣體間隙中的擊穿3.5.1均勻和稍不均勻電場中的擊穿實(shí)驗(yàn)研究證明，對于SF6氣體，常數(shù)K=10.5。相應(yīng)的擊穿電壓為：:氣壓(MPa)；:極間距(mm)；31在工程應(yīng)用中，通常pd>1MPa?mm，所以上式可近似地寫成：上述兩式均表明，在均勻電場中SF6氣體的擊穿也遵循巴申定律。在0.1MPa下的擊穿場強(qiáng)幾乎是空氣的3倍：3.5SF6氣體間隙中的擊穿32R/r=1.67～4.06由圖中可見：

擊穿場強(qiáng)并不像前述均勻場那樣與氣壓成正比，而是增加得少一些。

沖擊系數(shù)很小，雷電沖擊時約為1.25，操作沖擊時更小，只有1.05～1.1，絕緣尺寸由雷電沖擊試驗(yàn)決定。

極性效應(yīng)：負(fù)極性下的擊穿電壓反而比正極性時低10％左右。圖3-223.5SF6氣體間隙中的擊穿

前面已經(jīng)提到，在氣體絕緣電氣設(shè)備中最常見的是稍不均勻電場氣隙，例如同軸圓柱電極是GIS中最常見的電極布置形式。333.5.2極不均勻電場中SF6的擊穿

在極不均勻電場中，SF6氣體的擊穿有異常現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在以下兩個方面，如圖所示：

電壓隨氣壓的變化曲線存在“駝峰”。棒端曲率半徑越小，即電場越不均勻，駝峰現(xiàn)象越明顯。3.5SF6氣體間隙中的擊穿圖3-23SF6直流電暈起始電壓Uc和擊穿電壓Ub隨氣壓p的變化“駝峰”曲線在壓縮空氣中也會出現(xiàn)，但空氣中出現(xiàn)擊穿電壓駝峰的氣壓很高，一般在1MPa，而SF6在0.1~0.2MPa范圍，在氣體絕緣設(shè)備正常工作氣壓范圍內(nèi)，因此進(jìn)行絕緣設(shè)計時應(yīng)盡量避免極不均勻電場情況。34駝峰區(qū)段內(nèi)的雷電沖擊擊穿電壓明顯低于靜態(tài)擊穿電壓，其沖擊系數(shù)可低至0.6左右。空氣中未見報道。3.5SF6氣體間隙中的擊穿圖3-24

SF6中出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因很復(fù)雜，已有研究結(jié)果只能說明其與空間電荷的運(yùn)動有關(guān)。駝峰前，輝光放電，對尖電極具有屏蔽作用；

駝峰區(qū)，出現(xiàn)線狀放電，但電暈仍對擊穿起穩(wěn)定作用；氣壓進(jìn)一步升高，空間電荷不易擴(kuò)散到最佳位置，屏蔽作用大大削弱。

雷電沖擊，電暈空間電荷來不及移動，對擊穿的穩(wěn)定作用減弱。353.5SF6氣體間隙中的擊穿進(jìn)行氣體絕緣設(shè)備設(shè)計時，盡量避免極不均勻電場情況。雖然減小棒端曲率半徑可提高駝峰電壓，但起始電暈電壓是下降的，且駝峰區(qū)沖擊擊穿電壓也未提高。

運(yùn)行中的氣體絕緣設(shè)備難免會有極不均勻電場情況，e.g.導(dǎo)電微粒的影響，Ub-p曲線可能出現(xiàn)駝峰，因此在現(xiàn)場高壓試驗(yàn)中不可降低氣壓來做低壓耐受電壓的驗(yàn)收試驗(yàn)。36

3.5.3影響擊穿場強(qiáng)的因素

氣體絕緣電氣設(shè)備的設(shè)計場強(qiáng)值遠(yuǎn)低于理論擊穿場強(qiáng)，因?yàn)橛性S多影響因素會使其擊穿場強(qiáng)下降。主要影響因素：電極表面缺陷、導(dǎo)電微粒和氣體中固體介質(zhì)表面狀態(tài)。1.電極表面缺陷3.5SF6氣體間隙中的擊穿SF6氣體擊穿場強(qiáng)隨宏觀電場不均勻程度的增大急劇下降。對微觀電場不均勻度也十分敏感。電極表面粗糙度系數(shù)：實(shí)際擊穿場強(qiáng)與理論擊穿場強(qiáng)(理想光滑表面電極的擊穿場強(qiáng))的比值。373.5SF6氣體間隙中的擊穿圖3-25電極表面粗糙度系數(shù)與電極表面粗糙度R的關(guān)系1-0.05MPa2-0.1MPa3-0.15MPa4-0.25MPa5-0.4MPa隨壓強(qiáng)p和電極表面粗糙度R的增大而減小。工程應(yīng)用中，通常只有0.7甚至更小，因此對氣體絕緣設(shè)備，

SF6氣體的絕緣強(qiáng)度實(shí)際上并沒有得到充分利用。38

除了表面粗糙度外，電極表面還會有其它零星的隨機(jī)缺陷，電極表面積越大，這類缺陷出現(xiàn)的概率也越大。所以電極表面積越大，SF6氣體的擊穿場強(qiáng)越低，這一現(xiàn)象被稱為“面積效應(yīng)”。3.5SF6氣體間隙中的擊穿1-0.2MPa2-0.4MPa3-0.6MPa電極表面越光滑和氣壓越高，面積效應(yīng)越顯著，因?yàn)楸砻媾既灰蛩貙饣砻娴挠绊懜蟮木壒省?/p>

隨著面積增加，Eb減小并趨于某一極限值Emin，Emin隨氣壓的增大而增大，并存在飽和。實(shí)線R=0.5um虛線R=20um39

設(shè)備中導(dǎo)電微粒有兩大類：固定微粒和自由微粒，前者的作用與電極表面缺陷相似，可能使稍不均勻電場放電特性變?yōu)闃O不均勻場中的放電特性(Ub-pb曲線出現(xiàn)駝峰)，而后者因會在極間跳動而使電場畸變，對SF6氣體的絕緣性能產(chǎn)生更大的不利影響。3.5SF6氣體間隙中的擊穿2.導(dǎo)電微粒的影響自由微粒：如充氣管道電纜常用法拉第籠原理消除其影響；

固定微粒：老練(用強(qiáng)場或火花消除微粒)方法加以清除。40

固體介質(zhì)沿面放電常是氣體絕緣設(shè)備中絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，如固體介質(zhì)表面有污穢和發(fā)生凝露時，放電電壓會大大下降。關(guān)于氣體沿面放電第4章詳細(xì)討論。3.5SF6氣體間隙中的擊穿3.固體介質(zhì)表面狀態(tài)的影響3.5.4快速暫態(tài)過電壓下的擊穿

此小節(jié)由大家自學(xué)了解。413.6提高氣隙擊穿電壓的措施3.6.1改善電場分布的措施（1）改變電極形狀例如采用屏蔽罩、擴(kuò)徑導(dǎo)線等增大電極曲率半徑，或改善電極邊緣形狀以消除邊緣效應(yīng)。

對于極不均勻長空氣間隙，電極形狀對擊穿有相當(dāng)顯著作用。長空氣間隙的交流擊穿電壓棒－板棒－棒導(dǎo)線－桿塔支柱導(dǎo)線－導(dǎo)線為了減小絕緣尺寸，常采取各種措施縮短間隙絕緣距離。提高氣隙擊穿電壓不外乎兩種途徑：改善電場分布使之盡量均勻；

二是削弱氣體中的電離過程。選擇高壓輸電線路空氣間隙時，如按1、2可能使設(shè)計過于保守。42（2）利用空間電荷對原電場的畸變作用

例如2.4.2小節(jié)中提到的利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷來改善極不均勻場間隙中電場分布，從而提高間隙的擊穿電壓。應(yīng)該指出，上述細(xì)線效應(yīng)只存在于一定的間隙距離范圍之內(nèi)，間隙距離超過一定值，細(xì)線也將產(chǎn)生刷狀放電，從而破壞比較均勻的電暈層，使擊穿電壓與尖－板或尖－尖間隙的相近了。另外，此種提高擊穿電壓的方法僅在持續(xù)作用電壓下才有效，在沖擊電壓下并不適用。3.6提高氣隙擊穿電壓的措施43（3）極不均勻電場中屏障的使用3.6提高氣隙擊穿電壓的措施在電場極不均勻空氣間隙中，放入薄片固體絕緣材料(如紙或紙板)，在一定條件下可顯著提高間隙擊穿電壓。

屏障的作用在于其表面上積聚的空間電荷使屏障與板電極之間形成較均勻的電場而提高擊穿電壓。如右圖所示，負(fù)尖-板間隙中屏障的作用相似。正尖－板間隙中屏障的作用(a)擊穿前屏障上電荷的積聚(b)屏障上電荷對間隙中電場分布的改善44（3）極不均勻電場中屏障的使用直流電壓下尖－板空氣間隙的擊穿電壓和屏障位置的關(guān)系

屏障應(yīng)靠近尖電極，使比較均勻的電場區(qū)擴(kuò)大。但離尖電極過近時，屏障上空間電荷的分布將變得不均勻而使屏障效應(yīng)減弱，因此屏障有一最佳位置，約為d1/d=0.2。3.6提高氣隙擊穿電壓的措施有屏障時，正負(fù)極性擊穿電壓大部分相同，靠近尖或板時，屏障效應(yīng)消失，正負(fù)極性擊穿電壓出現(xiàn)差別。45削弱電離過程的措施主要有三種：

提高氣壓減小電子平均自由行程；

強(qiáng)電負(fù)性氣體電子附著；

高真空電子自由行程遠(yuǎn)大于間隙長度，使電離幾乎不能發(fā)生。3.6提高氣隙擊穿電壓的措施3.6.1削弱電離過程的措施46（1）高氣壓的采用均勻電場中幾種絕緣介質(zhì)的擊穿電壓與距離的關(guān)系1－2.8MPa的空氣2－0.7MPa的SF6

3－高真空4－變壓器油

5－0.1MPa的SF66－大氣3.6提高氣隙擊穿電壓的措施3.6.1削弱電離過程的措施提高氣壓以提高氣體絕緣強(qiáng)度是一種行之有效的方法。

2.8MPa空氣具有極高擊穿電壓，但此時電氣設(shè)備外殼機(jī)械強(qiáng)度和密封要求很高，目前廣泛采用SF6氣體，達(dá)到同樣擊穿場強(qiáng)氣壓低很多。

高氣壓空氣Ub-p曲線也存在駝峰現(xiàn)象，因此極不均勻電場采用高氣壓優(yōu)點(diǎn)不明顯。47

SF6和一些氟里昂氣體屬于強(qiáng)電負(fù)性氣體，其絕緣強(qiáng)度比空氣高得多，因此用于電氣設(shè)備時其氣壓不必太高，使設(shè)備的制造和運(yùn)行得以簡化。

氟里昂12（CCI2F2）的絕緣強(qiáng)度與SF6相近，其液化溫度也可滿足戶內(nèi)設(shè)備的條件，但