第2章气体介质的电气强度影响气体介质的电气强度的因素：电场形式：均匀电场、稍不均匀电场、极不均匀电场电压类型：工
频交流电压、直流电压、雷电过电压、操作过电压气体状态：气体种类、气体状态第一节均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性
均匀电场气隙的击穿特性特点：（1）均匀电场中电极布置对称，击穿无极性效应；（2）均匀场间隙中各处电场强度相等，击穿所需时
间极短，其直流击穿电压、工频击穿电压峰值、50%冲击击穿电压相同；（3）击穿电压的分散性很小。（4）平均击穿场强：30kV/
cm。（1）球间隙（eg：高压实验室中的测量球隙）dD/4时
，电场不均匀程度增大，击穿场强下降，出现极性效应；球隙测压器的工作范围d≤D/2；否则因放电分散性增大，不能保证测量的精度。
稍不均匀电场中的击穿（2）同轴圆柱电极（eg：高压标准电容器、单芯电缆、GIS分相母线）（1）r/R<0.1时，极不均匀
电场，击穿前先出现电晕，且Uc的值很低，因此上述电气设备均不设计在这一r/R范围内。（2）r/R>0.1时，稍不均匀电场，击穿
前不出现电晕，且由图可见，当r/R≈0.33时击穿电压出现极大值（上述电气设备在绝缘设计时尽量将r/R选取0.25~0.4的范围
内）。第二节极不均匀电场气隙的击穿特性极不均匀电场：对称电场棒-棒气隙不对称
电场棒-板气隙实测表明：当极间距离不大时，棒间隙的击穿电压与棒极端面的具体形状有一定的关系，而当极间距离圈套时，
棒极端面的具体形状对气隙的击穿电压就没有明显的影响。不对称布置的极不均匀场间隙的极性效应很明显，而且其击穿的极性效
应与稍不均匀场间隙相反。棒－板和棒－棒空气间隙的直流击穿电压d＜10㎝时负极性下击穿场强：20kV/cm直流电压
正极性下击穿场强：7.5kV/cm长间隙时负极性下击穿场强：10kV/cm正极性下击穿场强：4.5kV/cm棒－棒和棒
－板空气间隙的工频击穿电压（有效值）交流电压特点：气隙在击穿总是发生在棒极为正极性的那半周的峰值附近雷电冲击电压
特点:1）极性效应明显；2）边缘效应棒-棒工频交流正雷电冲击负雷电冲击棒-棒工频交流正雷电冲击负雷电冲击操作
冲击电压特点：（1）长间隙的雷电冲击击穿电压远比操作冲击击穿电压要高；（2）间隙长度超过5m时呈现饱和趋势。（3）间隙距离
越大，“2”与“3”的击穿电压的差别越大。雷电冲击操作冲击最小击穿电压d=2~15cmd>15cm第三节大气条件
对气隙击穿特性的影响及其校正大气校正因数根据国家标准，利用校正因数可将测得的放电电压值换算到标准大气条件（
t0＝20℃，p0＝101.3kPa，h0＝11g/m3）的电压值，或将标准参考大气条件下规定的试验电压值换算为试验条件下的电压值
。1.空气密度校正系数2.湿度校正因素指数m和ω对海拔高度的校正对于安装在海拔高于1000m、但不超过4000
m处的电力设施外绝缘，其试验电压U应为平原地区外绝缘的试验电压Up乘以海拔校正因数Ka第四节提高气体介质电气强度的方法
改善电场分布的措施（1）改变电极形状例如采用屏蔽罩、扩径导线等增大电极曲率半径，或改善电极边缘形状以消除
边缘效应。长空气间隙的交流击穿电压棒－板棒－棒导线－杆塔支柱导线－导线（2）利用空间电荷对原电场的畸变作用
例如利用电晕放电产生的空间电荷来改善极不均匀场间隙中电场分布，从而提高间隙的击穿电压。
但应该指出，上述细线效应只存在于一定的间隙距离范围之内，间隙距离超过一定值，细线也将产生刷状放电，从而破坏比较均匀的电晕层，使击穿
电压与尖－板或尖－尖间隙的相近了。另外，此种提高击穿电压的方法仅在持续作用电压下才有效，在雷电冲击电压下并不适用。（3）采用屏
障正尖－板间隙中屏障的作用屏障靠近尖电极或板电极时，屏障效应消失，正、负极性下出现很大差别。直流电压下尖－
板空气间隙的击穿电压和屏障位置的关系屏障应靠近尖电极，使比较均匀的电场区扩大。但离尖电极过近时，屏障上空间电荷的分布
将变得不均匀而使屏障效应减弱，因此屏障有一最佳位置。削弱或抑制气体中的电离过程均匀电场中几种绝缘介质的击穿电压与距离的关
系1－2.8MPa的空气2－0.7MPa的SF63－高真空4－变压器油5－0.1MPa的SF6
6－大气（1）采用高气压（2）强电负性气体的应用（1）SF6和一些氟里昂气体属于强电负性气体，其绝缘强度比空气高
得多，因此用于电气设备时其气压不必太高，使设备的制造和运行得以简化。（2）氟里昂12（CCI2F2）的绝缘强度与SF6相近，其液
化温度也可满足户内设备的条件，但为保护大气中的臭氧层，国际上早已将氟里昂12列入第一批需限制和禁用的氟里昂。（3）SF6的价格较
高，用于断路器时（气压在0.7MPa左右）液化温度不能满足高寒地区要求，在工程应用中有时采用SF6混合气体。已得到应用的混合气体是
SF6-N2混合气体，通常其混合比在50%∶50%左右，其液化温度能满足高寒地区要求，绝缘强度约为纯SF6的85％左右。（4）S
F6气体温室效应相当于CO2的23900倍，且SF6气体不会自然分解，在大气中寿命长达3200年。因此目前的技术发展趋势是在SF6
用气量大的气体绝缘管道输电线中改用SF6含量较小的N2-SF6混合气体（SF6的含量为20％时，混合气体的绝缘强度为纯SF6的75
％左右）。（3）高真空的采用击穿电压击穿场强间隙距离对击穿的影响：规律：击穿场强随间距的增加而降低。原因：随着间隙距
离及击穿电压的增大，电子从阴极到阳极经过了巨大的电位差，积聚了很大的动能。高能电子轰击阳极时能使阳极释放出正离子及辐射出光子。正离
子及光子到达阴极后又将加强阴极的表面电离。在此反复过程中产生越来越大的电子流，使电极局部气化，导致击穿。击穿机理：
强场发射造成很大的电流密度，导致电极局部过热并释放出气体，发生金属气化，破坏了真空，故引起击穿。第五节六氟化硫和气体绝缘
电气设备二、六氟化硫的绝缘性能一、六氟化硫的理化特性方面的若干问题1、电场特点均匀电场、稍不均匀电场下没有稳定
的局部放电，极不均匀电场下具有稳定的局部放电2、放电特点在电弧燃烧下六氟化硫发生分解，如含有水分、氧气等，会发生化学反应，生成
氢氟酸。1、物理性能无色、无味、无毒、不燃烧的惰性气体。分子量大，属重气体。2、化学性能化学性能稳
定，在500的温度下不会分解，只有在电弧燃烧的高温下分解。三、六氟化硫混合气体四、气体绝缘电气设备SF6的价格较高，用于断
路器时（气压在0.7MPa左右）液化温度不能满足高寒地区要求，在工程应用中有时采用SF6混合气体。已得到应用的混合气体是SF6-N
2混合气体，通常其混合比在50%∶50%左右，其液化温度能满足高寒地区要求，绝缘强度约为纯SF6的85％左右。SF6气体温室效应相当于CO2的23900倍，且SF6气体不会自然分解，在大气中寿命长达3200年。因此目前的技术发展趋势是在SF6用气量大的气体绝缘管道输电线中改用SF6含量较小的N2-SF6混合气体（SF6的含量为20％时，混合气体的绝缘强度为纯SF6的75％左右）。GIS全封闭组合电器 |
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