氣體放電的流注理論工程上感興趣的是壓強(qiáng)較高氣體的擊穿，如大氣壓強(qiáng)下空氣的擊穿特點(diǎn)：認(rèn)為電子碰撞電離及空間光電離是維持自持放電的主要因素，并強(qiáng)調(diào)了空間電荷畸變電場(chǎng)的作用

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究（主要在電離室中進(jìn)行的）說(shuō)明放電發(fā)展的機(jī)理1目前一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)流注理論的要點(diǎn)電子崩階段空間電荷畸變外電場(chǎng)

流注階段

光電離形成二次電子崩，等離子體

2目前二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.電子崩階段電子崩外形：電子崩中的電子數(shù)：n＝ex例如，正常大氣條件下，若E＝30kV／cm，則

11cm-1，計(jì)算得到隨著電子崩向陽(yáng)極推進(jìn)，崩頭中的電子數(shù)目3目前三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)空間電荷的分布及電場(chǎng)的變化崩的頭部集中了大量的電子，崩尾則是正離子。大大加強(qiáng)了崩頭及崩尾的電場(chǎng)，削弱了崩頭內(nèi)正、負(fù)電荷區(qū)域之間的電場(chǎng)電子崩頭部：電場(chǎng)明顯增強(qiáng)，有利于發(fā)生激勵(lì)或電離現(xiàn)象，當(dāng)它們回復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，放射出光子崩頭內(nèi)部正、負(fù)電荷區(qū)域：電場(chǎng)大大削弱，有助于發(fā)生復(fù)合過(guò)程，發(fā)射出光子4目前四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2.流注階段當(dāng)電子崩走完整個(gè)間隙后，大密度的頭部空間電荷大大加強(qiáng)了外部的電場(chǎng)，并向周?chē)派涑龃罅抗庾庸庾右鹂臻g光電離，其中的光電子被主電子崩頭部的正空間電荷所吸引，在受到畸變而加強(qiáng)了的電場(chǎng)中，造成了新的電子崩，稱(chēng)為二次電子崩光電離、二次崩1—主電子崩2—二次電子崩3—流注5目前五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)正流注的形成二次電子崩中的電子進(jìn)入主電子崩頭部的正空間電荷區(qū)（電場(chǎng)強(qiáng)度較?。?，大多形成負(fù)離子。大量的正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成了等離子體，這就是正流注

流注通道導(dǎo)電性良好，其頭部又是二次電子崩形成的正電荷，因此流注頭部前方出現(xiàn)了很強(qiáng)的電場(chǎng)1—主電子崩2—二次電子崩3—流注6目前六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)正流注向陰極推進(jìn)流注不斷向陰極推進(jìn)，且隨著流注接近陰極，其頭部電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，因而其發(fā)展也越來(lái)越快流注頭部的電離放射出大量光子，繼續(xù)引起空間光電離。流注前方出現(xiàn)新的二次電子崩，它們被吸引向流注頭部，延長(zhǎng)了流注通道流注發(fā)展到陰極，間隙被導(dǎo)電良好的等離子通道所貫通，間隙的擊穿完成，這個(gè)電壓就是擊穿電壓7目前七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)在電離室中得到的初始電子崩照片圖a和圖b的時(shí)間間隔為110-7秒p=270毫米汞柱，E=10.5千伏/厘米初始電子崩轉(zhuǎn)變?yōu)榱髯⑺查g照片p＝273毫米汞柱E=12千伏/厘米電子崩在空氣中的發(fā)展速度約為1.25107cm/s8目前八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)在電離室中得到的陽(yáng)極流注發(fā)展過(guò)段的照片正流注的發(fā)展速度約為11082108cm/s9目前九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)負(fù)流注當(dāng)間隙上所加電壓較高，間隙中電場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，電子崩在離開(kāi)陰極不遠(yuǎn)就已經(jīng)發(fā)展到畸變電場(chǎng)的程度了。這種情況下流注將在陰極附近形成并向陽(yáng)極推進(jìn)，最后擊穿間隙。我們稱(chēng)之為陰極流注或負(fù)流注。10目前十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)一旦形成流注，放電就進(jìn)入了新的階段，放電可以由本身產(chǎn)生的空間光電離而自行維持，即轉(zhuǎn)入自持放電了。如果電場(chǎng)均勻，間隙就將被擊穿。所以流注形成的條件就是自持放電條件，在均勻電場(chǎng)中也就是導(dǎo)致?lián)舸┑臈l件11目前十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)流注理論的自持放電條件12目前十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)3.流注理論對(duì)pd很大時(shí)放電現(xiàn)象的解釋1．放電外形Pd很大時(shí)，放電具有通道形式流注出現(xiàn)后，對(duì)周?chē)臻g內(nèi)的電場(chǎng)有屏蔽作用當(dāng)某個(gè)流注由于偶然原因發(fā)展更快時(shí)，將抑制其它流注的形成和發(fā)展，并且隨著流注向前推進(jìn)而越來(lái)越強(qiáng)烈二次電子崩在空間的形成和發(fā)展帶有統(tǒng)計(jì)性，所以火花通道常是曲折的，并帶有分枝電子崩不致影響到鄰近空間內(nèi)的電場(chǎng)，不會(huì)影響其它電子崩的發(fā)展，因此湯遜放電呈連續(xù)一片-輝光放電13目前十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2．放電時(shí)間光子以光速傳播，所以流注發(fā)展速度極快，這就可以說(shuō)明pd很大時(shí)放電時(shí)間特別短的現(xiàn)象。3．陰極材料的影響根據(jù)流注理論，維持放電自持的是空間光電離，而不是陰極表面的電離過(guò)程，這可說(shuō)明為何很大Pd下?lián)舸╇妷汉完帢O材料基本無(wú)關(guān)了。14目前十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.1.5不均勻電場(chǎng)中的氣體放電均勻電場(chǎng)是很少見(jiàn)的情況，工程中遇到的電場(chǎng)大多數(shù)是不均勻電場(chǎng)，特別是極不均勻電場(chǎng)。比如，高壓輸電線(xiàn)路線(xiàn)間的電場(chǎng)或?qū)Ь€(xiàn)對(duì)地的電場(chǎng)。另外還存在一些稍不均與電場(chǎng)。由于極不均勻電場(chǎng)的種類(lèi)較多，我們不能一一進(jìn)行討論，只能選擇典型的電場(chǎng)進(jìn)行研究，然后將結(jié)論加以推廣。15目前十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)最典型的極不均勻電場(chǎng)尖板電場(chǎng)尖尖電場(chǎng)16目前十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)的劃分為了區(qū)分各種不同的電場(chǎng)，引入電場(chǎng)不均勻系數(shù)f表示各種結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)的均勻程度f(wàn)<2時(shí)，稍不均勻電場(chǎng)f>4后，極不均勻電場(chǎng)17目前十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)根據(jù)電場(chǎng)均勻程度和氣體狀態(tài)，可出現(xiàn)不同情況電場(chǎng)比較均勻的情況放電達(dá)到自持時(shí)，在整個(gè)間隙中部巳達(dá)到相當(dāng)數(shù)值。這時(shí)和均勻電場(chǎng)中情況類(lèi)似電場(chǎng)不均勻程度增加但仍比較均勻的情況當(dāng)大曲率電極附近達(dá)到足夠數(shù)值時(shí)，間隙中很大一部分區(qū)域也都已達(dá)相當(dāng)數(shù)值，流注一經(jīng)產(chǎn)生，隨即發(fā)展至貫通整個(gè)間隙，導(dǎo)致間隙完全擊穿電場(chǎng)極不均勻的情況當(dāng)大曲率電極附近很小范圍內(nèi)已達(dá)相當(dāng)數(shù)值時(shí)，間隙中大部分區(qū)域值都仍然很小，放電達(dá)到自持放電后，間隙沒(méi)有擊穿。電場(chǎng)越不均勻，擊穿電壓和電暈起始電壓間的差別也越大18目前十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)極不均勻電場(chǎng)的放電特征1.存在有局部放電現(xiàn)象2.放點(diǎn)存在明顯的極性效應(yīng)19目前十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.局部放電現(xiàn)象—電暈極不均勻電場(chǎng)所特有的一種局部放電現(xiàn)象。它既可能是一種長(zhǎng)期存在的局部放電，也可能是間隙擊穿的第一階段。20目前二十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)觀察到的電暈21目前二十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)電暈放電現(xiàn)象及危害電暈放電現(xiàn)象電離區(qū)的放電過(guò)程造成。咝咝的聲音，臭氧的氣味，回路電流明顯增加(絕對(duì)值仍很小)，可以測(cè)量到能量損失脈沖現(xiàn)象(a)時(shí)間刻度T=125s(b)0.7A電暈電流平均值(c)2A電暈電流平均值22目前二十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)電暈放電會(huì)引起線(xiàn)路周?chē)奈锢硇?yīng)和化學(xué)反應(yīng)物理效應(yīng)：光、聲、電風(fēng)、噪聲化學(xué)反應(yīng)：產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)電磁脈沖：干擾無(wú)線(xiàn)通訊和廣播電視信號(hào)能量損耗：產(chǎn)生能量損耗，降低線(xiàn)路經(jīng)濟(jì)效益

有利方面：電暈可削弱輸電線(xiàn)上雷電沖擊電壓波的幅值及陡度；利用電暈放電改善電場(chǎng)分布，提高擊穿電壓；利用電暈放電除塵等

23目前二十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)降低電暈危害的措施基本出發(fā)點(diǎn)是增加導(dǎo)線(xiàn)表面的曲率半徑，提高電暈起始電壓。采用大直徑導(dǎo)線(xiàn)或擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)采用分裂導(dǎo)線(xiàn)24目前二十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)分裂導(dǎo)線(xiàn)輸電線(xiàn)路上的電暈25目前二十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)26目前二十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)六分裂導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)位于正六邊形的頂點(diǎn)27目前二十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)四分裂導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)間距450毫米28目前二十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)三分裂導(dǎo)線(xiàn)29目前二十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)二分裂30目前三十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2.極性效應(yīng)以棒－板間隙為例1.非自持放電階段當(dāng)棒具有正極性時(shí)在棒極附近，積聚起正空間電荷，減少了緊貼棒極附近的電場(chǎng)，而略微加強(qiáng)了外部空間的電場(chǎng)，棒極附近難以造成流注，使得自持放電、即電暈放電難以形成

Eex—外電場(chǎng)

Esp—空間電荷的電場(chǎng)31目前三十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)當(dāng)棒具有負(fù)極性時(shí)

電子崩中電子離開(kāi)強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)后，不再引起電離，正離子逐漸向棒極運(yùn)動(dòng)，在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，使電場(chǎng)畸變棒極附近的電場(chǎng)得到增強(qiáng)，因而自持放電條件就易于得到滿(mǎn)足、易于轉(zhuǎn)入流注而形成電暈放電

Eex—外電場(chǎng)

Esp—空間電荷的電場(chǎng)32目前三十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)極性效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)表明：

棒—板間隙中棒為正極性時(shí)電暈起始電壓比負(fù)極性時(shí)略高U+（電暈）>U-（電暈）33目前三十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2.流注發(fā)展階段當(dāng)棒具有正極性時(shí)流注等離子體頭部的正電荷減弱等離子體中的電場(chǎng)，而加強(qiáng)其頭部電場(chǎng)（曲線(xiàn)2）電場(chǎng)加強(qiáng)的流注頭部前方產(chǎn)生新電子崩，其電子吸引入流注頭部正電荷區(qū)內(nèi)，加強(qiáng)并延長(zhǎng)流注通道，其尾部的正離子構(gòu)成流注頭部的正電荷

流注及其頭部的正電荷使強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)更向前移（曲線(xiàn)3），促進(jìn)流注通道進(jìn)一步發(fā)展，逐漸向陰極推進(jìn)34目前三十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)當(dāng)棒具有負(fù)極性時(shí)棒極的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)產(chǎn)生大量的電子崩，匯入圍繞棒極的正空間電荷，等離子體層呈擴(kuò)散狀分布，削弱前方電場(chǎng)（曲線(xiàn)2）在相當(dāng)一段電壓升高的范圍內(nèi)，電離只在棒極和等離子體層外沿之間的空間內(nèi)發(fā)展等離子體層前方電場(chǎng)足夠強(qiáng)后，發(fā)展新電子崩，其正電荷加強(qiáng)等離子體層前沿的電場(chǎng)，形成了大量二次電子崩，匯集起來(lái)后使得等離子體層向陽(yáng)極推進(jìn)35目前三十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)極性效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)表明：

棒—板間隙中棒為負(fù)極性時(shí)擊穿電壓比正極性時(shí)高U+（擊穿）<U-（擊穿）36目前三十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)極不均勻電場(chǎng)中的放電過(guò)程（長(zhǎng)間隙）非自持放電階段流注發(fā)展階段先導(dǎo)放電

熱電離過(guò)程主放電階段37目前三十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)3．先導(dǎo)放電正棒—負(fù)板間隙中先導(dǎo)通道的發(fā)展（ａ）先導(dǎo)和其頭部的流注ｋｍ；（ｂ）流注頭部電子崩的形成；（ｃ）ｋｍ由流注轉(zhuǎn)變?yōu)橄葘?dǎo)和形成流注ｍｎ；（ｄ）流注頭部電子崩的形成；（ｅ）沿著先導(dǎo)和空氣間隙電場(chǎng)強(qiáng)度的分布38目前三十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)流注根部溫度升高熱電離過(guò)程先導(dǎo)通道電離加強(qiáng)，更為明亮電導(dǎo)增大軸向場(chǎng)強(qiáng)更低發(fā)展速度更快長(zhǎng)空氣間隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)低于短間隙39目前三十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)4．主放電當(dāng)先導(dǎo)通道頭部極為接近板極時(shí)，間隙場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)極大數(shù)值，引起強(qiáng)烈的電離，間隙中出現(xiàn)離子濃度遠(yuǎn)大于先導(dǎo)通道的等離子體新出現(xiàn)的通道大致具有極板的電位，在它與先導(dǎo)通道交界處保持極高的電場(chǎng)強(qiáng)度，繼續(xù)引起強(qiáng)烈的電離高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)（強(qiáng)電離區(qū)）迅速向陽(yáng)極傳播，強(qiáng)電離通道也迅速向前推進(jìn)，這就是主放電過(guò)程。

１——主放電通道２——主放電和先導(dǎo)通道的交界區(qū)３——先導(dǎo)通道主放電發(fā)展和通道中軸向電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖40目前四十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.2氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度1.2.1持續(xù)作用電壓下的擊穿什么是持續(xù)作用電壓？1.均勻電場(chǎng)：無(wú)極性效應(yīng)擊穿時(shí)間短不同性質(zhì)電壓作用下?lián)舸╇妷夯鞠嗤?，在間隙不太長(zhǎng)的情況下約為30kV/cm。2.稍不均勻電場(chǎng)：情況類(lèi)似于均勻電場(chǎng)。41目前四十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)3.極不均勻電場(chǎng)：與前兩者有很大的不同，電場(chǎng)不均勻度對(duì)擊穿的影響減弱，極間距離對(duì)擊穿電壓的影響增大。而且電場(chǎng)和電壓的形式不同，擊穿的形式也不盡相同。42目前四十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.2.2雷電沖擊電壓下的擊穿除了前述的持續(xù)作用的電壓外，電力系統(tǒng)中還會(huì)出現(xiàn)另外一種電壓，稱(chēng)為沖擊電壓，其特點(diǎn)是作用時(shí)間極短，電壓幅值較高。沖擊電壓可分為雷電沖擊電壓和操作沖擊電壓43目前四十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形雷電是自然界中最宏偉壯觀的現(xiàn)象之一，也是間隙最長(zhǎng)的空氣擊穿現(xiàn)象。為了對(duì)雷電現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)研究要規(guī)定雷電沖擊波的標(biāo)準(zhǔn)波形44目前四十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

（三）標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波

用來(lái)模擬雷電過(guò)電壓波，采用非周期性雙指數(shù)波。T1——視在波前時(shí)間；

T2——視在半峰值時(shí)間；Um——沖擊電壓峰值國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：T1=1.2μs±30%；T2=50μs±20%通常寫(xiě)成1.2/50μs。

（四）標(biāo)準(zhǔn)雷電截波用來(lái)模擬雷電過(guò)電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃落后出現(xiàn)的截尾沖擊波，如圖。IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：T1=1.2μs±30%；Tc=2～5μs。可寫(xiě)成1.2/2～5μs.0.30.50.9100’T1T2

u/Umt0.900.31

u/Um0’T1Tct45目前四十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2.放電時(shí)延

最低靜態(tài)擊穿電壓U0擊穿時(shí)間tb

升壓時(shí)間t0

、統(tǒng)計(jì)時(shí)延ts

、放電發(fā)展時(shí)間tf、放電時(shí)延tl

短間隙(1厘米以下)tf<<ts

，平均統(tǒng)計(jì)時(shí)延

較長(zhǎng)的間隙中

tl主要決定于tf間隙上外施電壓增加，放電發(fā)展時(shí)間也會(huì)減小

46目前四十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)3.50%擊穿電壓50%沖擊擊穿電壓（U50%)——指某氣隙被擊穿的概率為50%的沖擊電壓峰值。47目前四十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)4.伏秒特性氣隙的伏秒特性——在同一波形，不同幅值的沖擊電壓作用下，氣隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系，稱(chēng)為該氣隙的伏秒特性。48目前四十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)（一）伏秒特性曲線(xiàn)的制作保持一定的沖擊電壓波形不變，而逐級(jí)升高電壓，以電壓為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)電壓較低時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波尾，取該電壓的峰值與擊穿時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)電壓較高時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波頭，取擊穿時(shí)刻的電壓值及該時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)u0t12349目前四十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

實(shí)際上伏秒特性具有統(tǒng)計(jì)分散性，是一個(gè)以上下包線(xiàn)為界的帶狀區(qū)域。工程上，通常取“50%伏秒特性曲線(xiàn)”來(lái)表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿特性。U50%u0t2313-U0%2-U50%1-U100%50目前五十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)（二）伏秒特性的用途間隙伏秒特性的形狀決定于電極間電場(chǎng)分布伏秒特性對(duì)于比較不同設(shè)備絕緣的沖擊擊穿特性具有重要意義3-2-6Ｓ２對(duì)Ｓ1起保護(hù)作用3-2-7在高幅值沖擊電壓作用下，Ｓ２不起保護(hù)作用51目前五十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)各種間隙的伏秒特性形狀由于間隙的放電時(shí)間都不會(huì)太長(zhǎng)，所以隨著時(shí)間的延伸，一切間隙的伏秒特性最后都將趨于平坦。這時(shí)擊穿電壓就與時(shí)間無(wú)關(guān)了。但是特性曲線(xiàn)變平的時(shí)間與間隙電場(chǎng)的形式有很大的關(guān)系，均勻或稍不均勻電場(chǎng)的放電時(shí)延短，其特性曲線(xiàn)很快就會(huì)變平，而不均勻電場(chǎng)放電時(shí)延較長(zhǎng)，曲線(xiàn)變平的時(shí)間也就較長(zhǎng)了，換句話(huà)說(shuō)不均勻電場(chǎng)的伏秒特性曲線(xiàn)“較陡”52目前五十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)50%沖擊擊穿電壓與50%伏秒特性之間的關(guān)系50%沖擊擊穿電壓就是50%伏秒特性變平時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓53目前五十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.2.3操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性操作沖擊電壓是由于電力系統(tǒng)在發(fā)生變化時(shí)出現(xiàn)電磁振蕩所引起的，它的幅值大小與系統(tǒng)的電壓等級(jí)有關(guān)，最大可達(dá)到相電壓峰值的3—4倍。54目前五十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

1.標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波波形用來(lái)等效模擬電力系統(tǒng)中操作過(guò)電壓波，一般也用非周期性雙指數(shù)波。波前時(shí)間Tcr=250μs±20%；半峰值時(shí)間T2=2500μs±60%?？蓪?xiě)成250/2500μs沖擊波。當(dāng)在試驗(yàn)中上述波形不能滿(mǎn)足要求時(shí)，推薦采用100/2500μs和500/2500μs沖擊波。此外還建議采用一種衰減震蕩波[下右圖]，第一個(gè)半波的持續(xù)時(shí)間在2000～3000μs之間，極性相反的第二個(gè)半波的峰值約為第一個(gè)半波峰值的80%0.510

u/UmTcrT2tu0UmTcrtTcr=1000～1500us標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波55目前五十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2.操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)U型曲線(xiàn)極性效應(yīng)飽和現(xiàn)象分散性大鄰近效應(yīng)56目前五十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.2.4大氣條件對(duì)氣體擊穿的影響前面分析的不同間隙在各種不同電壓下的擊穿特性均對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件和正常海拔高度。由于大氣的壓力、溫度、濕度等均會(huì)影響到空氣的密度、電子的自由行長(zhǎng)度碰撞電離以及附著過(guò)程，所以也必然會(huì)影響到間隙的擊穿電壓，海拔高度亦如此。為了進(jìn)行比較，所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都必須必須換算到標(biāo)準(zhǔn)條件下。57目前五十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件壓力：溫度絕對(duì)濕度58目前五十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.2.5提高氣體擊穿電壓的措施兩個(gè)途徑：一、改善電場(chǎng)分布，使之盡量均勻改進(jìn)電極形狀利用空間電荷畸變電場(chǎng)的作用

二、利用其它方法來(lái)削弱氣體中的電離過(guò)程59目前五十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.電極形狀的改進(jìn)增大電極曲率半徑（簡(jiǎn)稱(chēng)屏蔽）

減小表面場(chǎng)強(qiáng)。如變壓器套管端部加球形屏蔽罩；采用擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)等改善電極邊緣電極邊緣做成弧形使電極具有最佳外形如穿墻高壓引線(xiàn)上加金屬扁球60目前六十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)2.空間電荷對(duì)原電場(chǎng)的作用由于極不均勻電場(chǎng)在擊穿前一定先出現(xiàn)電暈放電，所以可以利用放電本身所產(chǎn)生的空間電荷61目前六十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)3.極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用62目前六十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)由于大氣壓下空氣的電氣強(qiáng)度約為30kV/cm,即使采用以上措施，盡量提高電場(chǎng)的均勻度，其平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不會(huì)超過(guò)上述數(shù)值，要想進(jìn)一步提高氣體的電氣強(qiáng)度就要想別的辦法。63目前六十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)4.提高氣體壓力的作用減小電子的平均自由行程，消弱電離過(guò)程例：大氣壓力下空氣的電氣強(qiáng)度僅約為變壓器油的1/51/8，提高壓力至11.5MPa，空氣的電氣強(qiáng)度和一般的液、固態(tài)絕緣材料如變壓器油、電瓷、云母等的電氣強(qiáng)度相接近壓縮空氣絕緣及其它壓縮氣體絕緣在一些電氣設(shè)備中已得到采用如：高壓空氣斷路器、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器等64目前六十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)5.高真空和高電氣強(qiáng)度氣體的采用65目前六十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)（1）高真空削弱間隙中的碰撞電離過(guò)程，從而顯著增高間隙的擊穿電壓

高真空中擊穿機(jī)理發(fā)生了改變：撞擊電離的機(jī)制不起主要作用，而擊穿與強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射有關(guān)66目前六十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)（2）高電氣強(qiáng)度氣體含有鹵族元素的強(qiáng)電負(fù)性氣體，其電氣強(qiáng)度特別高，我們稱(chēng)之為高電氣強(qiáng)度氣體。如六氟化硫；氟利昂；四氯化碳等但能應(yīng)用在電力工程中的只有六氟化硫及其混合氣體。67目前六十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)六氟化硫氣體的特點(diǎn)：無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅、無(wú)毒、不燃分子量146密度大，同樣條件下為空氣的五倍）耐熱性好液化溫度較低電氣強(qiáng)度為空氣的兩倍，滅弧能力是空氣的100倍以上可以與氮?dú)饣旌鲜褂茫档统杀?8目前六十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)69目前六十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)70目前七十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)1.3固體絕緣表面的氣體沿面放電電力系統(tǒng)中使用著大量的絕緣子。這些絕緣子的作用是將導(dǎo)電部分支撐、懸掛并固定起來(lái)。絕緣子和空氣共同構(gòu)成電氣設(shè)備的外絕緣。71目前七十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)絕緣子的分類(lèi)線(xiàn)路絕緣子電站絕緣子電氣絕緣子72目前七十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

沿面放電的一般概念沿固體介質(zhì)表面發(fā)生的氣體放電擊穿通道未貫通兩極稱(chēng)沿面放電貫通兩極時(shí)稱(chēng)沿面閃絡(luò)

實(shí)驗(yàn)表明：沿固體表面的閃落電壓不但比固體介質(zhì)本身的擊穿電壓低得多，而且也比極間距離相同的純氣隙的擊穿電壓低不少。一般：U（固）>U（氣）>U（沿面）在表面潮濕污染的情況下，沿面閃落電壓會(huì)更低。

73目前七十三頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)（1）平行：固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面與電力線(xiàn)平行，此時(shí)的沿面放電特性與均勻電場(chǎng)的情況有些相似。E固體介質(zhì)與氣體介質(zhì)交界面上的電場(chǎng)分布狀況對(duì)沿面放電特性有很大影響。界面電場(chǎng)分布可分為典型二種情況。

二、沿面放電的類(lèi)型與特點(diǎn)74目前七十四頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)下面就三種情況分別介紹放電特性。

情況一中，雖界面與電力線(xiàn)平行，但沿面閃落電壓仍要比空氣間隙的擊穿電壓低很多。說(shuō)明電場(chǎng)發(fā)生了畸變，主要原因如下：

（2）強(qiáng)法線(xiàn)：固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且界面電場(chǎng)的垂直分量En

比平行于表面的切線(xiàn)分量Et大得多。如右上圖EtEnE（3）弱法線(xiàn)：固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，但大部分分界面上的電場(chǎng)切線(xiàn)分量Et大于垂直分量En

。右下圖。EtEnE（一）均勻和稍不均勻電場(chǎng)中的沿面放電75目前七十五頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)（1）固體介質(zhì)與電極表面接觸不良，存在小氣隙。小氣隙中的電場(chǎng)強(qiáng)度很大，首先發(fā)生放電，所產(chǎn)生的帶電粒子沿固體介質(zhì)表面移動(dòng)，畸變了原有電場(chǎng)。（2）大氣的濕度影響。大氣中的潮氣吸附在固體介質(zhì)表面形成水膜，其中的離子受電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)而沿著介質(zhì)表面移動(dòng)，降低了閃落電壓。與固體介質(zhì)吸附水分的性能也有關(guān)。（3）固體介質(zhì)表面電阻的不均勻和表面的粗糙不平也會(huì)造成沿面電場(chǎng)畸變。76目前七十六頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

當(dāng)U升高的過(guò)程中：1法蘭處電暈放電，如右a圖2平行的火花細(xì)線(xiàn)組成的光帶，如b圖3細(xì)線(xiàn)突然迅速增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)為分叉的樹(shù)枝狀明亮火花通道（滑閃放電），如c圖4完成表面氣體的完全擊穿，稱(chēng)為沿面閃絡(luò)或簡(jiǎn)稱(chēng)“閃絡(luò)”導(dǎo)桿法蘭（二）極不均勻電場(chǎng)具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電。77目前七十七頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

支柱絕緣子的兩個(gè)電極之間的距離較長(zhǎng)，其間固體介質(zhì)本身不可能被擊穿，只可能出現(xiàn)沿面閃絡(luò)。干閃絡(luò)電壓隨極間距離的增大而提高，平均閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)大于前一種有滑閃放電時(shí)的情況。

三、沿面放電電壓的影響因素和提高方法影響因素：

（一）固體介質(zhì)材料主要取決于該材料的親水性或憎水性。

（二）電場(chǎng)形式同樣的表面閃落距離下均勻與稍不均勻電場(chǎng)閃落電壓最高弱垂直分量極不均勻電場(chǎng)則低（距離，絕緣子）界面電場(chǎng)主要為強(qiáng)垂直分量的極不均勻電場(chǎng)中，閃落電壓更低（電場(chǎng)最強(qiáng)處厚度，套管）（三）極不均勻電場(chǎng)垂直分量很弱時(shí)的沿面放電78目前七十八頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)

主要是增大極間距離（橫向），防止或推遲滑閃放電。以瓷套管為例，加大法蘭處瓷套的外直徑和壁厚或涂半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉，防止滑閃放電過(guò)早出現(xiàn)。四、固體表面有水膜時(shí)的沿面放電此處討論的是潔凈的瓷表面被雨水淋濕時(shí)的沿面放電，相應(yīng)的電壓稱(chēng)為濕閃電壓。絕緣子表面有濕污層時(shí)的閃落電壓稱(chēng)為污閃電壓，將在后面再作專(zhuān)門(mén)探討。

提高方法（強(qiáng)垂直分量的極不均勻電場(chǎng)）：79目前七十九頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)部分淋濕，絕緣子表面的水膜是不連續(xù)的（AB濕BCA’干）有水膜覆蓋的表面電導(dǎo)大，無(wú)水膜處的表面電導(dǎo)小大多數(shù)外加電壓將由干表面（圖中的BCA’）段來(lái)承受?；蛘呖諝忾g隙BA’先擊穿或者干表面BCA’先閃落，但結(jié)果都是形成ABA’電弧放電通道——閃絡(luò)如雨量特別大時(shí)，傘間（BB’）被雨水短接構(gòu)成電弧通道——閃絡(luò)ABCA’B’①沿濕表面AB和干表面BCA’發(fā)展②沿濕表面AB和空氣間隙BA’發(fā)展③沿濕表面AB和水流BB’發(fā)展80目前八十頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)濕閃只有干閃電壓的40%～50%，還受雨水電導(dǎo)率的影響。絕緣子的濕閃電壓不會(huì)降低太多。濕閃電壓將降低到很低的數(shù)值。

在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各級(jí)電壓的絕緣子應(yīng)有的傘裙數(shù)、傘的傾角、傘裙直徑應(yīng)仔細(xì)考慮、合理選擇。絕緣子污染通?？煞譃榉e污、受潮、干區(qū)形成、局部電弧的出現(xiàn)和發(fā)展等四個(gè)階段。采取措施抑制或阻止其中任何一個(gè)階段的完成就能防止污閃事故的發(fā)生。五、絕緣子污染狀態(tài)下的沿面放電81目前八十一頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)積污：氣候條件：包括雨、露、霜、雪、風(fēng)等環(huán)境作用：和工業(yè)粉塵、廢氣、自然鹽堿、灰塵、鳥(niǎo)糞等污穢外絕緣被污染的過(guò)程一般是漸進(jìn)的。染污絕緣子表面上的污層在干燥狀態(tài)下一般不導(dǎo)電。污層濕潤(rùn)：遇到雨、霧、露等不利天氣時(shí)，污層被濕潤(rùn)，電導(dǎo)增大，在工作電壓下的泄漏電流大增。干區(qū)形成：電流所產(chǎn)生的焦耳熱，既可能使污層電導(dǎo)增大，又可能使水分蒸發(fā)、污層變干而減小其電導(dǎo)。電場(chǎng)畸變：干區(qū)的電阻比其余濕區(qū)的電阻大的多。整個(gè)絕緣子上的電壓都集中到干區(qū)上，一般干區(qū)寬度不大，所以電場(chǎng)強(qiáng)度很大。82目前八十二頁(yè)\總數(shù)八十六頁(yè)\編于十五點(diǎn)局部電弧：如果電場(chǎng)強(qiáng)度已足已引起表面空氣的電離，開(kāi)始出現(xiàn)電暈放電或輝光放電，由于此時(shí)泄漏電流較大，電暈或輝光放電很容易轉(zhuǎn)為絕緣子局部表面的有明亮通道的電弧擊穿：隨著干區(qū)的擴(kuò)大，電弧被拉長(zhǎng)。在霧、露天，污層濕潤(rùn)度不斷增大，泄漏電流也隨之增大，在一定電壓下能維持的局部電弧長(zhǎng)度也不斷增大。自動(dòng)延伸直至貫穿兩極完成沿面閃落

污閃后果嚴(yán)重：由于一個(gè)區(qū)域內(nèi)絕緣子積污受潮情況差不多，所以容易發(fā)生大面積污閃事故。自動(dòng)重合閘成功率遠(yuǎn)低于雷擊閃落時(shí)，造成事故的擴(kuò)大和長(zhǎng)時(shí)