均匀电场中的沿面放电

U b / kV
U b / kV
140
120
100

80

60
40

20
0
2 4 6 8 10
d / cm
“棒－棒”和“棒－板 ”空气气隙的直流击穿 特性
1200
1050

900
750
600

450
300
150
0 50 100 150 200 250 300
d / cm
“棒－棒”和“棒－板 ”长间隙的直流击穿 特性
200 400 600
800 1000 1200 Tcr ( s)
“饱和”效应。
（形成先导后,放电易于发展）
“邻近效应”
（电场分布情况对操作冲击50%击穿电压影响很大
。当接地物体靠近放电间隙时，会显著减低正极
性击穿电压，稍微提高负极性击穿电压。）
1.7 大气条件对气隙击穿特性的影响
标准大气条件：
（二） 工频击穿电压
在棒-板间隙中，击穿总是在棒为正的半周期内 ，电压达到幅值附近时发生
工频击穿电压稍低于直流电压下的击穿电压
（这是由于前半周期留下的空间电荷对棒极前方的电 场有所加强的缘故）
棒-棒间隙的击穿电压棒-板间隙的要高一些
（这是由于棒-棒的电场更均匀一些）
击穿电压具有“饱和现象”。
0.2
0.6
0.1
0.4
12
2 1
4 6 8 10 d / cm
均匀电场，标准大气状态条件，稳态电压作用时，
空气间隙的击穿电压峰值Ub与极间距离的关系
1.6.2 稍不均匀电场
分散性小 直流击穿电压、工频击穿电压、50%冲击
击穿电压三者基本相等 击穿电压与电场的均匀度相关。越均匀，
击穿电压越高 出现电晕，即会发展为击穿 极性效应
温度T增大时，空气相对密度减小，平均自由行程 增大，击穿电压降低。
一、空气相对密度的影响
在大气条件下，空气间隙的击穿电压随的增大而升高
δ ＝ 0.95~1.05 范 围 内 变动时，间隙的击穿 电压与相对密度成正 比，实际试验或运行 条件下
U U 0
当δ与1相差较大时， 须用空气密度校正系 数Kd对击穿电压U进 行校正
非标准湿度情况下 的击穿电压的换算 公式：
U U0 Kh
综合气压、温度、湿度的影响
U

Kd Kh
U0
三、对海拔高度的校正
随着海拔增高，空气密度减小，λ增大，电离 能力增大，间隙的击穿电压降低。
1 Ka 1.1 H 104
Ka 1
我国的国家标准规定：1000m<H<4000m地区的 电力设施外绝缘实验电压U与平原地区外绝缘 的Up的关系为
U KaU P
1.8 提高气体间隙击穿电压的措施
两条途径： 一、改善电场分布 二、削弱气体中的电离过程
一、改善电场分布
(一）改进电极形状
增大电极曲率半径
改善电极边缘
(一）改进电极形状
使电极具有最佳外形
（二） 利用空间电荷改善电场分布
细线效应 D增大后，局部
毛刺点的强烈电 离，产生刷状放 电 细线效应只对稳 态电压有作用， 对雷电波没有作 用
1.6.1 均匀电场
分散性小 直流击穿电压＝工频击穿电压＝50%
冲击击穿电压
均匀电场中空气的击穿电压经验公式
U0 24.22d 6.08 d
d-间隙距离(cm) -空气相对密度
400
200
100
80
1பைடு நூலகம்0
60
80
60
40
Eb
40
20 20
10
d
10
8
8
6
6
4
Ub
4
2
1 0.01 0.02 0.04
直径越大，由于电场均匀
d D 程度增加，击穿电压也越
2
高
1.6.3 极不均匀电场
波形影响大，分散性大，极性效应明显
（一） 直流击穿电压
极性效应：
最高：负棒正板，平均击穿场强 约为10kV/cm 次高：棒棒，平均击穿场强 约为4.8~5.0kV /cm 最低：正棒负板，平均击穿场强 约为4.5kV/cm
Kd
( p )m ( 273 t0 )n
p0
273 t
U KdU0
二、湿度的影响
湿度增加，电离能力下降，对放电过程起到抑制 作用——湿度越大，间隙的击穿电压也会越高。
湿度矫正系数：
Kh k
k是绝对湿度和电压种类的函数；指数ω的值取决于电极形状、间隙 距离、电压种类及其极性
气压 P0=101.3kPa，
温度 t0=20℃
反映空气密度
绝对湿度 f0=11g/m3。
非标准大气条件要换算到标准大气条件
一、空气相对密度的影响
PT0 P 273 t0 2.89 P
P0T P0 273 t 273 t
P：气压，kPa；t：温度，度
气压P增大时，带电粒子的平均自由行程减小，因 此在运动中积累的动能就小；击穿电压升高
2800
2400
棒－棒 棒－板
2000
1600
1200 800
400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
在d<1m内，“棒 －棒”和“棒－ 板”气隙的工频 击穿电压几乎相 等，
当d>2m，击穿电 压与气隙距离的 关系出现“饱和 ”趋势
d / cm
“棒－棒”和“棒－板”长气隙的工频击穿 特性
1.6.2 稍不均匀电场
极性效应： 不接地时，无极性效应， 但通常会接地，此时有极性效应
当d＜D/4，电场相当均匀
，直流电压、工频电压及 冲击电压作用下，击穿电 压都相同
当d＞D/4，大地对电场的
畸变作用使间隙电场分布
不对称，Ub有极性效应
负极性时的击穿电压略低 于正极性时的数值
同一间隙距离下，球电极
1——棒－棒 2——棒－板
(三) 雷电冲击50%击穿电压
高于稳态击穿电压（直流击穿电压或工频击穿 电压幅值）。
冲击系数＝ 雷电冲击50%击穿电压值 持续电压下的击穿电压 值
分散性较大。其标准偏差可取3%。 击穿通常发生在波尾。 和间隙距离大致呈线性关系，即无饱和趋势。
（因为作用时间短，间隙距离加大后，需要 提高先导发展速度才能完成放电，因此击 穿电压提高）
(四) 操作冲击50%击穿电压
U50% ( MV )
2.6
临界波头
气隙距离 2.4
15. 2 m
2.2
击穿通常发生在波头部分。
2.0 8. 35m
1.8 7.0m
1.6
1.4 3. 95m
1.2
击穿电压与波头时间呈现出U形曲线。1.0 2.98m 0.8
（放电时延和空间电荷共同作用的结果） 0.2 0