氣體的絕緣強(qiáng)度演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)優(yōu)選氣體的絕緣強(qiáng)度Ppt目前二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)3主要內(nèi)容1氣體放電的主要形式2氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失3湯遜理論和流注理論4不均勻電場(chǎng)長(zhǎng)空氣間隙的放電5沖擊電壓下氣隙的擊穿特性6影響氣體放電電壓的因素7提高氣體介質(zhì)電氣強(qiáng)度的方法8沿面放電目前三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)41氣體放電的主要形式目前四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)51氣體放電的主要形式1.1氣體放電的基本概念1.2氣體放電的主要形式目前五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)61.1氣體放電的基本概念1.1.1氣體放電1.1.2氣體的絕緣特性1.1.3氣體的電氣強(qiáng)度目前六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)71.1氣體放電的基本概念氣體放電：氣體中流通電流的各種形式；氣體擊穿：氣體由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)的過程；沿面閃絡(luò)：擊穿發(fā)生在氣體與液體、氣體與固體交界面上的放電現(xiàn)象；

工程上將擊穿和閃絡(luò)統(tǒng)稱為放電。目前七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)81.1氣體放電的基本概念

這里所研究的氣體是指高壓電氣設(shè)備中常用的空氣、N2、SF6、以及高強(qiáng)度混合氣體等氣態(tài)絕緣介質(zhì)?？諝猓杭芸站€路、變壓器外絕緣；SF6：SF6斷路器和SF6全封閉組合電器；

空氣是最廉價(jià)、應(yīng)用最廣、自動(dòng)恢復(fù)絕緣的氣體，因此我們主要研究空氣的放電。氣體具有自恢復(fù)特性目前八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)91.1氣體放電的基本概念氣體的電氣強(qiáng)度表征氣體耐受電壓作用的能力。

均勻電場(chǎng)中擊穿電壓Ub與間隙距離之比稱為擊穿場(chǎng)強(qiáng)Eb。我們把均勻電場(chǎng)中氣隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)Eb稱為氣體的電氣強(qiáng)度。空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電氣強(qiáng)度為30kV/cm;

注意：不能把不均勻場(chǎng)中氣隙Ub與間隙距離之比稱為氣體的電氣強(qiáng)度，通常稱之為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)。目前九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)101.2氣體放電的主要形式注意：電暈放電、刷狀放電時(shí)氣隙未擊穿，而輝光放電、火花放電、電弧放電均指擊穿后的放電現(xiàn)象，且隨條件不同，這些放電現(xiàn)象可相互轉(zhuǎn)換。常見放電形式輝光放電電暈放電刷狀放電火花放電電弧放電目前十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)2氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失目前十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)122.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生2.2氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失目前十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)132.1

氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生氣體原子的激發(fā)和電離激發(fā) 電子向高一能級(jí)軌道的躍遷。電離如果氣體原子從外部獲得足夠大的能量，使外層電子擺脫原子核的束縛成為自由電子。失去電子的原子就成帶正電的離子，稱為正離子。此過程就稱為電離。分級(jí)電離： 先經(jīng)過激發(fā)再產(chǎn)生電離的過程。電離能 產(chǎn)生電離需要的能量。目前十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)142.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生氣體原子的激發(fā)和電離目前十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)152.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生電子要脫離原子核的束縛成為自由電子,則必須給予其能量。能量來(lái)源的不同帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的方式就不同。因此，根據(jù)電子獲得能量方式的不同，帶電帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的方式可分為以下幾種。目前十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)162.1

氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生（一）碰撞電離電子或離子與氣體分子碰撞，將電場(chǎng)能傳遞給氣體分子引起電離的過程。因素：①外電場(chǎng)強(qiáng)弱；②能量的積累（移動(dòng)距離的大?。ｋ娮釉趫?chǎng)強(qiáng)為E的電場(chǎng)中移過x距離時(shí)獲得的動(dòng)能為:m:電子的質(zhì)量 V:電子運(yùn)動(dòng)速度E:外電場(chǎng)強(qiáng)度 x:電子移動(dòng)距離帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的方式目前十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)172.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生即使?jié)M足上述條件，不是每次碰撞都能引起電離。Wi為氣體分子的電離能碰撞電離條件當(dāng)電子從電場(chǎng)獲得的動(dòng)能大于或等于氣體分子的電離能時(shí)，就可能使氣體分子分裂為電子或正離子，即目前十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)182.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生由光輻射引起氣體分子電離的過程，稱為光電離。光電離產(chǎn)生的電子稱為光電子。來(lái)源：紫外線、宇宙射線、x射線等；異號(hào)帶電質(zhì)點(diǎn)復(fù)合成中性質(zhì)點(diǎn)釋放出光子；激勵(lì)態(tài)分子回復(fù)到正常態(tài)釋放出光子條件：（二）光電離h：普朗克常數(shù)；

C：光速υ：光頻率；λ：光波長(zhǎng)；或目前十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)192.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生（三）熱電離氣體分子高熱狀態(tài)引起的碰撞電離過程，稱為熱電離。條件：常溫下，氣體分子發(fā)生熱電離概率極小。氣體中發(fā)生電離的分子數(shù)與總分子數(shù)的比值m稱為該氣體的電離度。當(dāng)T>10000K時(shí)才需考慮熱電離；當(dāng)T>20000K時(shí)，幾乎全部的分子都處于熱電離狀態(tài)空氣電離度m和溫度T的關(guān)系目前十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)202.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生金屬陰極表面發(fā)射電子的過程。形式：正離子碰撞陰極表面；光電效應(yīng)；強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射；熱電子發(fā)射；（四）表面電離目前二十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)212.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生（五）負(fù)離子的形成附著：當(dāng)電子與氣體分子碰撞時(shí)，不但有可能引起碰撞電離而產(chǎn)生出正離子和新電子，而且也可能會(huì)發(fā)生電子與中性分子相結(jié)合形成負(fù)離子的情況。電子附著系數(shù)η

：電子行經(jīng)單位距離時(shí)附著于中性原子的電子數(shù)目。負(fù)離子的形成并未使氣體中帶電粒子的數(shù)目改變，但卻能使自由電子數(shù)減少，因而對(duì)氣體放電的發(fā)展起抑制作用。目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)222.1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生2.2氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)232.2氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失（一）電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng)帶電質(zhì)點(diǎn)一旦產(chǎn)生，在外電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)，形成電導(dǎo)電流。（二）帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散帶電質(zhì)點(diǎn)從濃度較大區(qū)域轉(zhuǎn)移到濃度較小區(qū)域的過程，稱為帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散。電子擴(kuò)散比離子擴(kuò)散高3個(gè)數(shù)量級(jí)目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)242.2

氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失正離子和負(fù)離子或電子相遇時(shí)，發(fā)生電荷的傳遞而相互中和還原為分子的過程。復(fù)合過程要阻礙放電的發(fā)展，但在一定條件下又可因復(fù)合時(shí)的光輻射加劇放電的發(fā)展。放電過程中的復(fù)合絕大多數(shù)是正、負(fù)離子之間的復(fù)合，參加復(fù)合的電子絕大多數(shù)是先形成負(fù)離子再與正離子復(fù)合。（三）帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)25小結(jié)氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失是氣體放電的一對(duì)基本矛盾，氣體放電的發(fā)展和終止取決于這兩個(gè)過程誰(shuí)占主導(dǎo)地位。強(qiáng)電場(chǎng)下，氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生形式可以分為空間電離和表面電離。它們都與外界供給的能量有關(guān)，能量的形式主要是電場(chǎng)能、光輻射和熱能，而能量的傳遞靠電子、光子或氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，其傳遞的過程主要是碰撞，它是造成氣體分子電離的有效過程。目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)26氣體放電發(fā)展過程碰撞電離光電離熱電離空間電離表面電離負(fù)離子的形成－η正離子碰撞陰極光電效應(yīng)強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射熱電子發(fā)射電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng)帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合2.1帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生2.2帶電質(zhì)點(diǎn)消失目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)3湯遜理論和流注理論目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)283.1低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論和巴申定律目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)29

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論一、氣體放電實(shí)驗(yàn)及伏安特性曲線氣體中電流和電壓的關(guān)系伏安特性曲線測(cè)定氣體中電流的回路示意圖目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)30

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論

在曲線OA段，I隨U的提高而增大。而且電流隨電壓按正比增長(zhǎng)。氣體放電伏安特性

目前三十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)31

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論在曲線AB段，當(dāng)電壓

UB

U

UA時(shí)，電流I0趨向于飽和。電流的大小僅取決于電離因素的強(qiáng)弱（光照射）而與所加電壓無(wú)關(guān)。氣體放電伏安特性

目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)32

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論在BC段:當(dāng)電壓提高到U0

U

UB時(shí)，電流又開始隨電壓的升高而增大。電流隨電壓的增加按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。氣體放電伏安特性

目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)33

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論在C點(diǎn)以后:電壓U

U0時(shí)，電流急劇增加。氣體間隙擊穿。而且無(wú)需外電離因素（光照射）就能維持間隙的放電過程氣體放電伏安特性

目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)34

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論實(shí)驗(yàn)分析當(dāng)U<U0OA段：電流隨電壓升高而升高AB段：電流僅取決于外電離因素與電壓無(wú)關(guān)BC段：電壓升高電流增強(qiáng)但仍靠外電離維持(非自持放電階段)當(dāng)UU0C點(diǎn)后：電流急劇增加，只靠外加電壓就能維持(自持放電階段)目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)35

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論非自持放電：如果取消外電離因素，氣體的放電過程就會(huì)停止，那么電流也將消失。這類依靠外電離因素和外電場(chǎng)因素共同作用而維持的放電。自持放電：氣隙中電離過程只靠外施電壓已能維持，不再需要外電離因素。非自持放電與自持放電的分界點(diǎn)目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)36

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論二、電子崩的形成(a)電子崩的形成(b)帶電離子在電子崩中的分布為什么？電子數(shù)目將按2、4、8…2n的指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)37

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論電子崩的發(fā)展過程也稱為α過程α

----電子碰撞電離系數(shù)：一個(gè)電子在電場(chǎng)力作用下，沿電場(chǎng)方向行經(jīng)單位距離（1cm）平均發(fā)生碰撞電離的次數(shù)，湯遜第一電離系數(shù)。目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)38

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論均勻電場(chǎng)中的電子崩計(jì)算模型α過程dn0xndxN-dn目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)39

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論從而可得n0個(gè)電子，從陰極出發(fā)在電場(chǎng)的作用下，經(jīng)距離d，到達(dá)陽(yáng)極時(shí)由碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)（用N－表示）研究表明：對(duì)均勻電場(chǎng)而言，α為常數(shù)，電子數(shù)N－：根據(jù)碰撞電離系數(shù)的定義：分離變量并積分之，可得：目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)40

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論上式等號(hào)兩側(cè)乘以電子的電荷qe，即得電流關(guān)系式：表明：電子崩電流按指數(shù)規(guī)律隨極間距離d而增大。因?yàn)橐坏┏ネ饨珉婋x因素(令)，放電就會(huì)停止。---非自持放電階段僅有α過程不能維持放電的自持。目前四十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)41

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論β過程β過程在氣體電離過程中起的作用很小。造成碰撞電離的主要因素是電子。β

----正離子碰撞電離系數(shù)一個(gè)正離子沿電場(chǎng)方向行經(jīng)單位距離（1cm）時(shí)平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)。湯遜第二電離系數(shù)。目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)423.1.1低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論γ

--表面電離系數(shù)

折合到每個(gè)碰撞陰極表面的正離子使陰極金屬表面釋放出的自由電子數(shù)。湯遜第三電離系數(shù)。γ過程空間電離表面電離目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)43

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論由外電離因素從陰極產(chǎn)生的一個(gè)電子消失在陽(yáng)極前，由α過程形成的正離子數(shù)。即n0個(gè)電子消失在陽(yáng)極前，由α過程形成的正離子數(shù)。目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)44

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論正離子消失在陰極時(shí)，由γ過程（表面電離）在陰極上釋放出二次電子數(shù)，即表示由γ過程在陰極上重新產(chǎn)生一個(gè)(或更多)電子，此時(shí)不再需要外電離因素就能使電離維持發(fā)展，即轉(zhuǎn)入自持放電。如果目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)45

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論自持放電條件（擊穿條件）如自持放電條件滿足時(shí)，放電過程就如下圖所示循環(huán)目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)463.1.1低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論表電極空間及氣體間隙中碰撞電離發(fā)展過程陰極表面氣體間隙中陽(yáng)極表面第1周期第2周期第3周期：：1個(gè)電子逸出個(gè)電子逸出個(gè)電子逸出：：形成個(gè)正離子形成個(gè)正離子形成個(gè)正離子：：

個(gè)電子進(jìn)入個(gè)電子進(jìn)入個(gè)電子進(jìn)入：：目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)47

低氣壓均勻電場(chǎng)下的湯遜理論電子碰撞電離是氣體電離的主要原因；正離子碰撞陰極表面使陰極表面逸出電子是維持氣體放電的必要條件。陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是自持放電的判據(jù)。湯遜理論的主要內(nèi)容目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)483.1.2低氣壓均勻電場(chǎng)下巴申定律均勻電場(chǎng)中幾種氣體擊穿電壓Ub與pd的關(guān)系巴申定律：描述了氣體的擊穿電壓Ub與pd的關(guān)系曲線（亦即Ub與的關(guān)系曲線）（1）擊穿電壓不僅由間隙距離d決定，而且也是pd的函數(shù)；（２）擊穿電壓不是pd的單調(diào)函數(shù)，而是U曲線，存在擊穿電壓的極小值；（3）不同氣體，其巴申曲線上的最低擊穿電壓不同，對(duì)應(yīng)的pd值也不同；目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)49式中，A、B是與氣體種類有關(guān)的常數(shù)，ub為氣溫不變的條件下，均勻電場(chǎng)中氣體的自持放電起始電壓=氣隙擊穿電壓。3.1.2低氣壓均勻電場(chǎng)下巴申定律擊穿電壓湯遜理論的自持放電條件電子碰撞電離系數(shù)的表達(dá)式目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)503.1.2低氣壓均勻電場(chǎng)下巴申定律巴申定律湯遜理論目前五十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)513.1.2低氣壓均勻電場(chǎng)下巴申定律巴申曲線的右半支：巴申曲線的左半支目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)52低氣壓均勻電場(chǎng)下巴申定律由巴申曲線可知，當(dāng)極間距離d不變時(shí)提高氣壓或降低氣壓到真空，都可以提高氣隙的擊穿電壓，這一結(jié)論已被工程廣泛使用．高氣壓、高真空都可以提高擊穿電壓，工程上已得到廣泛應(yīng)用（如：壓縮空氣開關(guān)、真空開關(guān)等）目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)53湯遜理論的適用范圍湯遜理論是在均勻電場(chǎng)、低氣壓、短間隙（pd較?。l件下建立起來(lái)的。當(dāng)電場(chǎng)均勻，但pd過大時(shí)（氣壓高、距離大）的放電，用湯遜理論無(wú)法解釋以下現(xiàn)象：放電時(shí)間：很短放電外形：具有分支的細(xì)通道擊穿電壓：與理論計(jì)算不一致陰極材料：無(wú)關(guān)湯遜理論適用于pd<26.66kPa·cm目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)543.2大氣壓均勻電場(chǎng)下的流注理論目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)55

氣體放電流注理論仍以電子的碰撞電離過程為基礎(chǔ)，它考慮了大氣壓、長(zhǎng)氣隙情況下不容忽視的若干因素對(duì)氣體放電的影響，主要有以下兩方面:

空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響空間光電離的作用3.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)56電子崩頭部聚集大部分正離子和全部電子，產(chǎn)生了電場(chǎng)畸變；在電場(chǎng)很小的區(qū)域，電子和離子濃度最大，有利于完成復(fù)合；強(qiáng)烈的復(fù)合輻射出許多光子，成為引發(fā)新的空間光電離輻射源。（一）空間電荷作用3.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)57湯遜理論沒有考慮放電本身所引發(fā)的空間光電離現(xiàn)象，而這一因素在大氣壓、長(zhǎng)氣隙的擊穿過程中起著重要的作用。考慮初始電子崩頭部成為輻射源，會(huì)向氣隙空間各處發(fā)射光子而引起光電離。（二）空間光電離的作用3.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)583.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論起始電子發(fā)生碰撞電離形成初始電子崩；初崩發(fā)展到陽(yáng)極，正離子作為空間電荷畸變?cè)妶?chǎng)，在電場(chǎng)削弱的區(qū)域復(fù)合增加，放射出大量光子；光電離產(chǎn)生光電子，在加強(qiáng)的局部電場(chǎng)（正離子與陰極間電場(chǎng)）作用下形成二次崩；（三）流注的形成和發(fā)展示意圖目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)593.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論d)二次崩電子與正空間電荷匯合成流注通道，其端部又有二次崩留下的正電荷，加強(qiáng)局部電場(chǎng)產(chǎn)生新電子崩使其發(fā)展；e)流注頭部前方電場(chǎng)很強(qiáng)，電離迅速發(fā)展，放射出大量光子，繼續(xù)引起空間光電離，于是流注前方出現(xiàn)新的二次崩，延長(zhǎng)流注通道；f)流注通道貫通，氣隙擊穿新電子崩不斷產(chǎn)生的電子形成負(fù)離子與原始電子崩的正離子互相滲透，形成正負(fù)離子混合的等離子體通道-流注。目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)603.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論

初始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達(dá)到一定數(shù)量）→電場(chǎng)畸變；→電子崩頭部附近正負(fù)空間電荷復(fù)合；→放射大量光子—光輻射；→光電離，釋放出的電子稱為光電子；→崩頭處光電子處在了被加強(qiáng)了的電場(chǎng)附近，會(huì)迅速產(chǎn)生新的碰撞電離；→二次電子崩；→（二次電子崩電子跑到初崩正空間電荷區(qū)域）流注。流注發(fā)展過程目前六十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)613.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論（四）流注條件形成流注的必要條件是：電子崩發(fā)展到足夠的程度后，電子崩中的空間電荷足以使原電場(chǎng)明顯畸變，大大加強(qiáng)電子崩崩頭和崩尾處的電場(chǎng)；電子崩頭部附近電荷密度很大，復(fù)合頻繁，釋放出引發(fā)新的空間光電離的輻射源，二次電子崩主要來(lái)源于空間光電離；氣隙中一旦形成流注，放電就可由空間光電離自行維持。目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)623.2大氣壓下均勻電場(chǎng)的流注理論流注自持放電條件：或標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，初崩頭部電子數(shù)要達(dá)到108時(shí)，出現(xiàn)流注，放電才能轉(zhuǎn)為自持。也可寫為：注意：此處的γ區(qū)別于湯遜理論中γ目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)63流注理論對(duì)放電現(xiàn)象的解釋放電時(shí)間二次崩的起始電子是光子形成的，而光子以光速傳播，所以流注發(fā)展非?？臁７烹娡庑味伪赖陌l(fā)展具有不同的方位，所以流注的推進(jìn)不可能均勻，而且具有分支。陰極材料大氣條件下的氣體放電不依賴陰極表面電離，而是靠空間光電離產(chǎn)生電子維持，因此與陰極材料無(wú)關(guān)。目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)64小結(jié)湯遜理論適用于均勻電場(chǎng)、低氣壓、短間隙（pd值較?。怏w的擊穿；流注理論適用于均勻電場(chǎng)、大氣壓、長(zhǎng)空氣間隙（pd值較大）氣體的擊穿。以pd=26.66kPa·cm作為分界參考；目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)65小結(jié)(1)湯遜理論的基本觀點(diǎn)： 電子碰撞電離是氣體放電時(shí)電流倍增的主要過程，而陰極表面的電子發(fā)射是維持放電的必要條件。(2)流注理論的基本觀點(diǎn)：以湯遜理論的碰撞電離為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用，著重于用氣體空間光電離來(lái)解釋氣體放電通道的發(fā)展過程；放電從起始到擊穿并非碰撞電離連續(xù)量變的過程，當(dāng)初始電子崩中離子數(shù)達(dá)108以上時(shí)，引起空間光電離質(zhì)變，電子崩匯合成流注；流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持。目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)66小結(jié)引起氣體放電的外部原因有兩個(gè)，其一是電場(chǎng)作用，其二是外電離因素。把去掉外界因素作用后，放電立即停止的放電形式稱為非自持放電；把由電場(chǎng)作用就能維持的放電稱為自持放電。湯遜理論和流注理論自持放電條件的比較(1)湯遜理論：自持放電由陰極過程來(lái)維持；流注理論：依賴于空間光電離。(2)γ系數(shù)的物理意義不同。目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)67本節(jié)重點(diǎn)湯遜放電理論和流注理論的使用范圍；湯遜放電描述的電子崩發(fā)展過程；電子碰撞游離系數(shù)α；湯遜理論的自持放電條件及其物理解釋；巴申定律及其在實(shí)際中的應(yīng)用；流注理論與湯遜理論在考慮放電發(fā)展因素上的不同；流注及其放電的發(fā)展過程；流注及自持放電的形成條件。目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)684不均勻電場(chǎng)長(zhǎng)空氣間隙放電目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)694不均勻電場(chǎng)長(zhǎng)空氣間隙的放電電力系統(tǒng)中大多數(shù)的帶電設(shè)備都處在長(zhǎng)間隙不均勻電場(chǎng)中，如，變壓器高壓套管引出線對(duì)低壓套管及殼；高壓輸電線對(duì)地；實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)變壓器高壓端對(duì)墻等。那么，關(guān)于長(zhǎng)間隙不均勻電場(chǎng)氣體放電的物理過程又是如何發(fā)展的呢？均勻電場(chǎng)：兩個(gè)電極的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩電極間的距離，這兩個(gè)電極間的電場(chǎng)稱為均勻電場(chǎng)。如平板電極；不均勻電場(chǎng)：兩電極的曲率半徑小于兩電極間的距離時(shí)，兩電極間的電場(chǎng)就是不均勻電場(chǎng)。如棒-棒、棒-板；當(dāng)棒電極的曲率半徑遠(yuǎn)小于棒-板電極間的距離時(shí)，其間電場(chǎng)就是極不均勻電場(chǎng)。目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)704不均勻電場(chǎng)長(zhǎng)空氣間隙的放電4.1電場(chǎng)不均勻程度的劃分4.2稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程4.3極不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程目前七十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)714.1電場(chǎng)不均勻程度的劃分球隙的放電特性與極間距離的關(guān)系1-擊穿電壓2-電暈起始電壓3-放電不穩(wěn)定區(qū)目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)724.1電場(chǎng)不均勻程度的劃分電場(chǎng)越不均勻，擊穿電壓和電暈起始電壓之間的差別越大從放電觀點(diǎn)看：電場(chǎng)的不均勻程度可以根據(jù)是否存在穩(wěn)定的電暈放電來(lái)區(qū)分；均勻電場(chǎng)是一種少有的特例，在實(shí)際電力設(shè)施中常見的卻是不均勻電場(chǎng)。目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)734.1電場(chǎng)不均勻程度的劃分為了描述各種結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)不均勻程度，可引入一個(gè)電場(chǎng)不均勻系數(shù)f，表示為：Emax:最大電場(chǎng)強(qiáng)度;Eav:平均電場(chǎng)強(qiáng)度,f<2時(shí)為稍不均勻電場(chǎng)，f>4屬不均勻電場(chǎng)。目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)744.1電場(chǎng)不均勻程度的劃分4.2稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程4.3極不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)754.2稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程稍不均勻電場(chǎng)中的放電過程與均勻電場(chǎng)相似，屬于流注擊穿，擊穿條件就是自持放電條件，無(wú)電暈產(chǎn)生。但稍不均勻電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)并非處處相等，電離系數(shù)α是空間坐標(biāo)x的函數(shù)，因此自持放電條件為。目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)764.1電場(chǎng)不均勻程度的劃分4.2稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程4.3極不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)774.3極不均勻電場(chǎng)中的擊穿過程4.3.1電暈放電4.3.2極性效應(yīng)4.3.3長(zhǎng)間隙放電過程目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)784.3.1電暈放電定義：電場(chǎng)極不均勻時(shí)，在大曲率電極附近很薄一層空氣中具備自持放電條件，放電僅局限在大曲率電極周圍很小范圍內(nèi)，而整個(gè)氣隙尚未擊穿。電暈放電也就是局部流注。特點(diǎn)：電暈放電是極不均勻電場(chǎng)特有的自持放電形式，電暈起始電壓低于擊穿電壓，電場(chǎng)越不均勻其差值越大。電暈放電的起始電壓一般用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)推算，流傳最廣的是皮克公式，電暈起始場(chǎng)強(qiáng)近似為：目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)794.3.1電暈放電不利的影響：電暈放電引起的光、聲、熱等效應(yīng)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，都會(huì)消耗一定的能量。電暈損耗是超高壓輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素，壞天氣時(shí)電暈損耗要比好天氣時(shí)大得多。電暈放電中，由于電子崩和流注不斷消失和重新出現(xiàn)所造成的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波，從而對(duì)無(wú)線電和電視廣播產(chǎn)生干擾。電暈放電還會(huì)產(chǎn)生可聞噪聲，并有可能超出環(huán)境保護(hù)所容許的標(biāo)準(zhǔn)。

方法：增大電極曲率半徑；采用擴(kuò)徑導(dǎo)線等目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)804.3.1電暈放電有利：在輸電線上傳播的雷電電壓波因電暈放電而衰減其幅值和降低其波前陡度。操作過電壓的幅值也會(huì)受到電暈的抑制。電暈放電還在除塵器、靜電噴涂裝置、臭氧發(fā)生器等工業(yè)設(shè)施中得到廣泛應(yīng)用。

目前八十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)814.3.2極性效應(yīng)在極不均勻電場(chǎng)中，放電一定從曲率半徑較小的那個(gè)電極表面開始，與該電極極性無(wú)關(guān)。但放電的發(fā)展過程、氣隙的電氣強(qiáng)度、放電電壓等都與該電極的極性有密切的關(guān)系。極不均勻電場(chǎng)中的放電存在著明顯的極性效應(yīng)。

目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)824.3.2極性效應(yīng)決定極性要看表面電場(chǎng)較強(qiáng)的那個(gè)電極所具有的電位符號(hào)：在兩個(gè)電極幾何形狀不同時(shí)，極性取決于曲率半徑較小的那個(gè)電極的電位符號(hào)，如“棒-板”氣隙。在兩個(gè)電極幾何形狀相同時(shí)，極性取決于不接地的那個(gè)電極上的電位，如“棒-棒”氣隙。目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)834.3.2極性效應(yīng)下面以典型的極不均勻電場(chǎng)--“棒-板”氣隙為例，從流注的概念出發(fā)，說(shuō)明放電的：

發(fā)展過程極性效應(yīng)

目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)844.3.2極性效應(yīng)（一）正極性

如圖所示，棒極帶正電位時(shí)，電子崩頭部的電子到達(dá)棒極后即將被中和，棒極附近強(qiáng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的電暈放電將在棒極附近空間留下許多正離子。目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)854.3.2極性效應(yīng)這些正離子雖朝板極移動(dòng)，但速度很慢而暫留在棒極附近。目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)864.3.2極性效應(yīng)這些正空間電荷削弱了棒極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，而加強(qiáng)了正離子群外部空間的電場(chǎng)，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高，隨著電暈放電區(qū)的擴(kuò)展，強(qiáng)場(chǎng)區(qū)亦將逐漸向板極方向推進(jìn)，因而放電的發(fā)展是順利的。目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)874.3.2極性效應(yīng)（二）負(fù)極性如(a)所示：棒極負(fù)極性時(shí)，電子崩將由棒極表面出發(fā)向外發(fā)展，崩頭的電子在離開強(qiáng)場(chǎng)（電暈）區(qū)后，雖不能再引起碰撞電離，但仍繼續(xù)往板極運(yùn)動(dòng)。目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)884.3.2極性效應(yīng)在圖(b)中：留在棒極附近的也是大批正離子，這時(shí)它們將加強(qiáng)棒極表面附近的電場(chǎng)而削弱外圍空間的電場(chǎng)，電場(chǎng)情況如圖(c)所示。

目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)894.3.2極性效應(yīng)所以，當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)，電暈區(qū)不易向外擴(kuò)展，整個(gè)氣隙擊穿將是不順利的，因而這時(shí)氣隙的擊穿電壓要比正極性時(shí)高得多，完成擊穿過程所需的時(shí)間也要比正極性時(shí)長(zhǎng)得多。目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)904.3.2極性效應(yīng)非自持放電階段正極性：正空間電荷削弱棒極附近場(chǎng)強(qiáng)而加強(qiáng)外部電場(chǎng)，阻止棒極附近流注形成使電暈起始電壓提高；負(fù)極性：正空間電荷加強(qiáng)棒極附近場(chǎng)強(qiáng)而削弱外部電場(chǎng)，促進(jìn)棒極附近流注形成使電暈起始電壓降低。目前九十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)914.3.2極性效應(yīng)自持放電階段正極性：空間電荷加強(qiáng)放電區(qū)外部空間的電場(chǎng)，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)，強(qiáng)場(chǎng)區(qū)將逐漸向極板推進(jìn)至擊穿。負(fù)極性：空間電荷削弱放電區(qū)外部空間的電場(chǎng)，因此當(dāng)電壓進(jìn)一步提高時(shí)，電暈區(qū)不易向外擴(kuò)展，氣隙擊穿將不順利，因此負(fù)極性擊穿電壓比正極性高很多，完成擊穿所需時(shí)間也長(zhǎng)得多。目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)924.3.2極性效應(yīng)工程實(shí)際中，輸電線路外絕緣和高壓電器的外絕緣都屬于極不均勻電場(chǎng)分布，在交流電壓下的擊穿都發(fā)生在正半波；目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)934.3.3長(zhǎng)間隙放電目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)944.3.3長(zhǎng)間隙放電先導(dǎo)放電特點(diǎn)：電子通過通道根部時(shí)由于劇烈的摩擦產(chǎn)生的熱電離過程先導(dǎo)加強(qiáng)了前方電場(chǎng)，引起新的流注，使其進(jìn)一步伸展并逐級(jí)推進(jìn)主放電當(dāng)先導(dǎo)貫穿兩極，導(dǎo)致沿先導(dǎo)通道向反方向擴(kuò)展到棒極的主放電和最終擊穿目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)954.3.3長(zhǎng)間隙放電

流注通道電子被陽(yáng)極吸引→電子濃度↑→電流↑→熱損耗↑→溫度↑→流注中熱電離↑→電導(dǎo)↑，電流↑→流注變成高電導(dǎo)的等離子體（先導(dǎo)）→電場(chǎng)↑→新流注→先導(dǎo)不斷推進(jìn)。

目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)96稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)的劃分及其典型的電場(chǎng)形式；稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)的放電特征；電暈放電的概念和導(dǎo)線起暈場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算；極不均勻電場(chǎng)中的放電發(fā)展過程；極性定義和極性效應(yīng)。本節(jié)重點(diǎn)目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)975沖擊電壓下氣隙的擊穿特性目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)985沖擊電壓下氣隙的擊穿特性5.1雷電沖擊電壓下的擊穿5.2操作沖擊電壓下的擊穿目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)995.1雷電沖擊電壓下的擊穿5.1.1雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.1.2沖擊放電時(shí)延5.1.3伏秒特性目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1005.1.1雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波：雷電沖擊電壓波形的標(biāo)準(zhǔn)化目前一百頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1015.1.1雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1025.1.1雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形標(biāo)準(zhǔn)雷電截波：用來(lái)模擬雷電過電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃絡(luò)后所出現(xiàn)的截尾沖擊波，如圖所示。

目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1035.1.2沖擊放電時(shí)延放電時(shí)間

完成氣隙擊穿的三個(gè)必備條件：足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度或足夠高的電壓在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有效電子

需要有一定的時(shí)間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿。目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1045.1.2沖擊放電時(shí)延即是說(shuō)：在沖擊電壓作用下氣隙的放電電壓Uf是間隙距離和電壓作用時(shí)間的函數(shù)：也就是說(shuō)，研究氣隙的沖擊特性時(shí)，不僅要指出作用電壓的大小，同時(shí)，還要指出作用電壓的波形。目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1055.1.2沖擊放電時(shí)延放電時(shí)間的組成：總放電時(shí)間后面兩個(gè)分量之和稱為放電時(shí)延目前一百零五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1065.1.2沖擊放電時(shí)延氣隙在持續(xù)電壓下的擊穿電壓為Us，t1為所加電壓從0上升到Us的時(shí)間；Us----間隙在工頻或直流電壓作用下的擊穿電壓稱為靜態(tài)擊穿電壓ts

----從t1開始到氣隙中出現(xiàn)第一個(gè)有效電子所需的時(shí)間稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)延ts目前一百零六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1075.1.2沖擊放電時(shí)延有效電子：能在間隙中引起碰撞電離、發(fā)展電子崩并導(dǎo)致間隙擊穿的電子。它的出現(xiàn)和許多因素有關(guān)，如外電離因素的強(qiáng)度、氣體的性質(zhì)、作用電壓的大小、電場(chǎng)的均勻程度等。它的出現(xiàn)是隨機(jī)的，具有統(tǒng)計(jì)性。因此ts稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)延。目前一百零七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1085.1.2沖擊放電時(shí)延tf－放電形成時(shí)延。是指出現(xiàn)有效電子后，引起碰撞電離，形成電子崩，發(fā)展到流注和主放電，最后完成氣隙的擊穿。這個(gè)過程需要的時(shí)間。目前一百零八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1095.1.2沖擊放電時(shí)延當(dāng)電場(chǎng)較均勻時(shí)（如1cm以下短氣隙），tf<<ts，放電時(shí)延主要取決于ts。為減小ts：可提高外施電場(chǎng)使氣隙中出現(xiàn)有效電子的概率增加可采用人工光源照射，使陰極釋放出更多的電子，增加產(chǎn)生有效電子的概率。當(dāng)電場(chǎng)極不均勻時(shí)（如長(zhǎng)氣隙），間隙的放電時(shí)延主要取決于放電的形成時(shí)延tf，且電場(chǎng)越不均勻，tf越大。這是因?yàn)榘綦姌O附近電場(chǎng)強(qiáng)度大，出現(xiàn)第一個(gè)有效電子的概率大，因此統(tǒng)計(jì)時(shí)延小。相對(duì)而言，放電的形成時(shí)延tf較大，因?yàn)檫@時(shí)的放電要經(jīng)過局部流注的逐漸伸長(zhǎng)，發(fā)展為先導(dǎo)放電，再形成主放電。

可通過提高外施電壓縮短放電形成時(shí)延。目前一百零九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1105.1.3雷電沖擊50%擊穿電壓在工程上，常用50%放電電壓表征絕緣耐受沖擊電壓作用的能力。所謂50%放電電壓是指間隙在某一沖擊電壓作用下，其中半數(shù)導(dǎo)致氣隙擊穿，即為50%的放電電壓。記作U50%。以此反映氣隙的耐受沖擊電壓的能力。通常，施加10次電壓中有4-6次擊穿了，這一電壓即可認(rèn)為是50％沖擊擊穿電壓。為了說(shuō)明氣體的沖擊電氣強(qiáng)度，引入一個(gè)沖擊系數(shù)的概念。目前一百一十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)111特點(diǎn)：(1)在均勻和稍不均勻場(chǎng)中，擊穿電壓分散性小，沖擊系數(shù)

(2)在極不均勻電場(chǎng)中，由于放電時(shí)延較長(zhǎng)，擊穿電壓分散性也較大。其沖擊系數(shù)

5.1.3雷電沖擊50%擊穿電壓目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)112一、空氣間隙的伏-秒特性5.1.4伏秒特性在一間隙上施加雷電沖擊電壓（1.2/50μs），保持其波形不變，改變沖擊電壓幅值；當(dāng)作用電壓幅值不很高時(shí)，放電所需時(shí)間較長(zhǎng)，放電發(fā)生在波尾；如曲線１；當(dāng)作用電壓幅值較高時(shí)，放電所需時(shí)間較短，放電發(fā)生在波前或波幅處，如曲線2、3。目前一百一十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1135.1.4伏秒特性把這種作用在間隙上的電壓最大值與放電時(shí)間的關(guān)系曲線，稱為絕緣的伏秒特性。（即，圖中1、2、3點(diǎn)所連的光滑曲線）實(shí)驗(yàn)表明，在沖擊電壓作用下，間隙的放電特性和放電電壓都有分散性。因此伏秒特性實(shí)際上是一個(gè)以上、下包線為界的帶狀區(qū)域。通常取50％伏秒特性或平均伏秒特性曲線來(lái)表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿特性。目前一百一十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1145.1.4伏秒特性目前一百一十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1155.1.4伏秒特性極不均勻電場(chǎng)：平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)低，放電時(shí)延長(zhǎng)，曲線上翹；稍不均勻電場(chǎng)：平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，放電時(shí)延短，曲線平坦。因此在避雷器等保護(hù)裝置中，保護(hù)間隙采用均勻電場(chǎng)，確保在各種電壓下保護(hù)裝置伏秒特性低于被保護(hù)設(shè)備。隨著時(shí)間的延伸，一切氣隙的伏秒特性都趨于平坦，但特性曲線變平的時(shí)間卻與氣隙的電場(chǎng)形式有較大關(guān)系：二、均勻電場(chǎng)與不均勻電場(chǎng)的絕緣配合目前一百一十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1165.1.3伏秒特性三、伏秒特性在絕緣配合中的應(yīng)用目前一百一十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1175.1雷電沖擊電壓下的擊穿5.2操作沖擊電壓下的擊穿目前一百一十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1185.2操作沖擊電壓下的擊穿5.2.1操作沖擊電壓的形成5.2.2操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形5.2.3操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)目前一百一十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1195.2.1操作沖擊電壓的形成電力系統(tǒng)的輸電線及電氣設(shè)備都有各自的電感和電容，由于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的突變(正常或故障)將導(dǎo)致電感和電容元件間電磁能的互相轉(zhuǎn)換，引起振蕩性的過渡過程過渡過程會(huì)在電氣設(shè)備或局部電網(wǎng)上造成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常運(yùn)行的電壓，稱為操作過電壓操作過電壓幅值與波形跟電力系統(tǒng)的參數(shù)有密切關(guān)系，由于其過渡過程的振蕩基值是系統(tǒng)運(yùn)行電壓，因此電壓等級(jí)越高，操作過電壓幅值越高，最高可達(dá)到最大相電壓峰值的3～4倍。目前一百一十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1205.2.2操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形目前一百二十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1215.2.3操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)均勻場(chǎng)和稍不均勻場(chǎng)中操作沖擊電壓的作用時(shí)間介于工頻電壓與雷電沖擊電壓之間。操作沖擊50%沖擊放電電壓U50、直流放電電壓、工頻放電電壓等峰值幾乎相同，分散性不大，擊穿發(fā)生在波前部分，與半峰時(shí)間無(wú)關(guān)。極不均勻場(chǎng)中操作沖擊表現(xiàn)出許多不同的特點(diǎn)目前一百二十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1225.2.3操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)U形曲線左半支：波前↓→放電時(shí)延↓→U50%↑右半支：波前↑→空間電荷遷移范圍↑→電極附近電場(chǎng)↓→U50%↑目前一百二十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1235.2.3操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)極性效應(yīng)①在不同的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，正極性操作沖擊50%擊穿電壓比負(fù)極性低，一般均討論正極性的情況。②操作沖擊擊穿電壓不僅遠(yuǎn)低于雷電沖擊擊穿電壓，在某些波前時(shí)間內(nèi)，甚至比工頻擊穿電壓還低。③在同極性的雷電沖擊標(biāo)準(zhǔn)波作用下，棒-板間隙的擊穿電壓比棒-棒間隙時(shí)低得不多，而在操作沖擊電壓下，前者比后者低得多。

注意：在設(shè)計(jì)高壓電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)棒-板間隙目前一百二十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1245.2.3操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)飽和現(xiàn)象操作沖擊放電電壓與間隙距離的關(guān)系有明顯的飽和現(xiàn)象；而雷電沖擊作用時(shí)間太短，其飽和不明顯，放電電壓與間隙距離一般呈線性關(guān)系。分散性大操作沖擊電壓下的氣隙擊穿電壓和放電時(shí)間的分散性都比雷電沖擊電壓大得多?？己私^緣沖擊特性時(shí)應(yīng)施加正極性的沖擊電壓。目前一百二十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)125本節(jié)重點(diǎn)雷電沖擊的有關(guān)概念：全波和截波、波前時(shí)間和半峰值時(shí)間等；雷電、操作波標(biāo)準(zhǔn)波形；放電時(shí)間和放電時(shí)延的概念；50％沖擊放電電壓；伏秒特性的定義、求取伏秒特性的方法和伏秒特性的配合；操作沖擊電壓波作用下的擊穿特性。目前一百二十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1266影響氣體放電電壓的因素目前一百二十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1276影響氣體放電電壓的因素6.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響6.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響6.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響目前一百二十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1286.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響（一）均勻電場(chǎng)和稍均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓均勻電場(chǎng)：兩個(gè)電極形狀完全相同且對(duì)稱布置，因而不存在極性效應(yīng)。均勻電場(chǎng)中各處的電場(chǎng)強(qiáng)度均相等，擊穿所需的時(shí)間極短在直流、工頻和沖擊電壓作用下的擊穿電壓實(shí)際上都相同擊穿電壓的分散性很小，伏秒特性很快就變平，沖擊系數(shù)β＝1目前一百二十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1296.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響擊穿電壓的經(jīng)驗(yàn)公式可表示為：上式完全符合巴申定律，因?yàn)樗部筛膶懗桑耗壳耙话俣彭?yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1306.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響與均勻電場(chǎng)相似，沖擊系數(shù)接近1，沖擊擊穿電壓與工頻擊穿電壓及直流擊穿電壓幾乎相等。稍均勻電場(chǎng)目前一百三十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1316.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響工程上常見電場(chǎng)大多數(shù)是極不均勻電場(chǎng)工程上遇到極不均勻電場(chǎng)時(shí)，可由典型電極的擊穿電壓來(lái)修正絕緣距離，對(duì)稱電場(chǎng)參照“棒－棒”電極數(shù)據(jù)；不對(duì)稱電場(chǎng)可參照“棒－板”電極數(shù)據(jù)放電的分散性大，且極性效應(yīng)明顯（二）極不均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓目前一百三十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1326.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響6.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響6.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響目前一百三十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1336.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響氣隙在各種電壓下的擊穿特性：

直流電壓工頻電壓雷電沖擊電壓操作沖擊電壓目前一百三十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1346.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響均勻電場(chǎng)中不同電壓波形下?lián)舸╇妷?峰值)相同，放電分散性小稍不均勻電場(chǎng)中不同電壓波形下?lián)舸╇妷夯鞠嗤?，放電分散性不大，極性效應(yīng)不顯著極不均勻電場(chǎng)中直流、工頻及沖擊電壓間差別明顯目前一百三十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1356.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響①棒-板間隙存在極性效應(yīng)②棒-棒電極擊穿電壓介于不同極性棒-板之間（一）直流電壓下的擊穿特性平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)：正棒－負(fù)板約為4.5kV/cm負(fù)棒－正板約為10kV/cm棒－棒約為5.4kV/cm目前一百三十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1366.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響①無(wú)論棒-棒或棒-板電極擊穿都發(fā)生在正半周峰附近，分散性不大；②當(dāng)間隙距離不太大時(shí)，擊穿電壓與間隙距離呈線性關(guān)系；間隙距離很大時(shí)，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)明顯降低，呈現(xiàn)出飽和現(xiàn)象（二）工頻電壓下的擊穿特性目前一百三十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1376.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響①雷電沖擊擊穿電壓與距離呈正比，無(wú)飽和；②操作沖擊電壓有明顯的極性效應(yīng)和飽和現(xiàn)象（二）沖擊電壓下的擊穿特性目前一百三十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1386.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響目前一百三十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1396.1電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響6.2電壓波形對(duì)放電電壓的影響6.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響目前一百三十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1406.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響

由于大氣的壓力、溫度、濕度等條件都會(huì)影響空氣的密度、電子自由行程長(zhǎng)度、碰撞電離及附著過程，所以也必然會(huì)影響氣隙的擊穿電壓。

海拔高度的影響亦與此類似，因?yàn)殡S著海拔高度的增加，空氣的壓力和密度均下降。目前一百四十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1416.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響不同大氣條件下測(cè)得的擊穿電壓必須換算到統(tǒng)一的參考條件下才能進(jìn)行比較；我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為：目前一百四十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1426.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響實(shí)際試驗(yàn)條件下的擊穿電壓U和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓U0可通過相應(yīng)的校正系數(shù)換算：

Kd：空氣密度校正系數(shù)

Kh：濕度校正系數(shù)目前一百四十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1436.3大氣條件對(duì)放電電壓的影響對(duì)空氣密度的校正對(duì)濕度的校正在極不均勻場(chǎng)中對(duì)海拔高度的校正氣體性質(zhì)對(duì)放電電壓的影響目前一百四十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1447提高氣體介質(zhì)電氣強(qiáng)度的方法目前一百四十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1457提高氣體介質(zhì)電氣強(qiáng)度的方法

改善氣隙中的電場(chǎng)分布，使之均勻；設(shè)法削弱和抑制氣體介質(zhì)中的電離過程。要提高氣隙的擊穿電壓有兩條途徑：目前一百四十五頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1467.1改善電場(chǎng)分布7.1.1改進(jìn)電極形狀7.1.2空間電荷的利用7.1.3極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用目前一百四十六頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1477.1.1改進(jìn)電極形狀電場(chǎng)分布越均勻，氣隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)也就越大。因此，可以通過改進(jìn)電極形狀的方法來(lái)減小氣隙中的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，以改善電場(chǎng)分布，提高氣隙的擊穿電壓。如：增大電極的曲率半徑消除電極表面的毛刺消除電極表面尖角

目前一百四十七頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1487.1.1改進(jìn)電極形狀目前一百四十八頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1497.1.2空間電荷的利用極不均勻電場(chǎng)中間隙被擊穿前先發(fā)生電暈現(xiàn)象，所以在一定條件下，可以利用放電產(chǎn)生的空間電荷來(lái)改善電場(chǎng)分布，提高擊穿電壓。例如：導(dǎo)線與平板間隙中，導(dǎo)線直徑很小時(shí)，導(dǎo)線周圍容易形成比較均勻的電暈層，由于電暈層比較均勻，電場(chǎng)分布改善，提高了擊穿電壓。目前一百四十九頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1507.1.3極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用在極不均勻電場(chǎng)中，放入薄片固體絕緣材料，在一定條件下可以顯著提高間隙的擊穿電壓屏障的作用取決于它所攔住的與電暈電極同號(hào)的空間電荷，這樣就能使電暈電極與屏障之間的空間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，從而使整個(gè)氣隙的電場(chǎng)分布均勻化。目前一百五十頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1517.1.3極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用例如：正針-負(fù)板電極中設(shè)置屏障后，正離子將在屏障上集聚，由于同號(hào)排斥作用，正離子沿屏障表面均勻分布，在屏障前方從而形成較均勻的電場(chǎng)，改善了電場(chǎng)分布，提高了擊穿電壓目前一百五十一頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1527.1.3極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用但當(dāng)棒為負(fù)極性時(shí)，即使屏障放在最有利的位置，也只能略微提高氣隙的擊穿電壓(例如20％)，而在大多數(shù)位置上，反而使擊穿電壓有不同程度的降低。目前一百五十二頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1537.1改善電場(chǎng)分布7.2削弱或抑制電離過程目前一百五十三頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1547.2削弱或抑制電離過程7.2.1高氣壓的采用7.2.2高真空的采用7.2.3高電氣強(qiáng)度氣體（SF6）的采用目前一百五十四頁(yè)\總數(shù)一百六十八頁(yè)\編于二十二點(diǎn)1557.2.1高氣壓的采用采用高氣壓可以減少電子的平均自由行程，削弱電離過程，提高擊穿電壓。在高氣壓下，電場(chǎng)均勻程度對(duì)擊穿電壓影響比在大氣壓力下要顯著的多，電場(chǎng)均勻程度下降，擊穿電壓