高电压-气体间隙的击穿强度资料

实验一气体间隙工频放电实验一、实验目的1．观察交流高压作用下气体的放电现象；2．研究间隙距离、电极形状、电极极性对几种典型电极构成的空气间隙击穿电压的影响。

二、实验内容1．测量标准球隙在不同距离下的击穿电压值，并与球隙的标准值相比较，如有差别分析原因。

2．测量尖-板、尖-尖电极在不同极性直流电压作用下的击穿电压和极间距离的关系。

三、理论概述I．空气间隙（工频或直流作用下）击穿的基本原理在正常大气条件下，当电极间的电场不强时，空气是十分良好的绝缘体。

但当电场强度升高到某一临界值后，空气间隙就丧失其绝缘能力而击穿。

实际工作中遇到的大多数电场都是不均匀电场，所以在设计时，估算所需绝缘和安全距离时，都是以不均匀电场来考虑的。

1．尖-板电极外加电压达到某一数值后，由于尖极附近电场强度较其他地方大，所以在该处首先电离，中性气体分子分离成电子和负离子，产生碰撞游离和电子崩，形成电晕放电。

当尖极为正时，游离出来的电子跑向强场区，很快进入正极，而正离子则形成空间电荷，进一步加强了原来的电场，容易形成流注。

这样就有利于游离区域向负极扩张，容易使游离发展而导致整个间隙的击穿。

当尖极为负时，靠近尖极向该极缓慢移动的正离子使极间电场进一步削弱，这样游离区域难于向正极发展，不容易形成流注。

结果在同一间隙距离下后者比前者的击穿电压高很多。

至于起晕电压，由于负尖易于发射电子，容易形成自持的电晕放电，而正尖只有依靠空间光电离的作用才能形成自持的电晕放电。

故负尖极的电晕起始电压略低于正尖的电晕起始电压。

2．尖-尖电极放电同时由两个尖端开始，放电由正尖向负尖发展。

将尖-板电极与尖-尖电极的情况进行比较，由于尖-板之间的电容稍大于棒棒之间的电容，所以在同一电压作用下，当间隙距离相同时，尖-板间隙中的电荷密度大，最大电场强度也较高。

显然，尖-尖间隙的放电电压要高于正尖—负板的放电电压，但由于尖-尖间隙中正离子形成的空间电荷有利于放电的发展，故其放电电压又低于负尖—正板的放电电压。

高电压技术辅导资料三主题：第一章介子在强电场下的特性（第7-8节）学习时间：2013年10月14日－10月20日内容：我们这周主要学习第一章第七、八节“各种电压作用下气隙的特性”、“大气条件对空气间隙击穿电压的影响及提高气体介质强度的方法”的相关内容。

希望通过下面的内容能使同学们加深对气隙放电的理解以及了解大气环境下的击穿电压和提高气体介质强度的方法。

第七节各种电压作用下气隙的特性（1）概述气体间隙的击穿电压和电场分布、电压种类都有很大关系。

也就是说气隙的击穿特性取决于电场形式和外加电压类型。

通常，有如下划分：电场形式：均匀电场，稍不均匀电场，极不均匀电场。

在间隙距离相同的情况下，通常电场越均匀，击穿电压越高。

外加电压类型：直流电压稳态电压工频交流电压雷电过电压冲击电压操作过电压（2）均匀电场气隙的击穿在均匀电场中，不存在极性效应，起始场强等于击穿场强。

直流、工频、冲击电压作用下的击穿电压相同，击穿电压分散性很小。

空气间隙的击穿电压经验公式：Ub=24.55δd+6.4（δd）0.5 kVUb－击穿电压峰值，kVδ－空气的相对密度d－间隙距离，ｃｍ间隙距离比较小（d＝1 ～10cm）时，可以用这个经验公式估算，均匀电场中空气的电气强度大致为Eb=30kV/cm（3）稍不均匀电场与均匀电场相似，一旦出现局部放电，立即导致整个间隙的完全击穿。

稍不均匀电场中直到击穿为止不发生电晕；电场不对称时，极性效应不明显（但是存在）。

直流击穿电压、工频击穿电压（幅值）、50%冲击击穿电压基本上相等，击穿电压的分散性质也不大。

该电场中，电场越均匀，相同间隙距离下的击穿电压越高，其极限是均匀电场中的击穿电压。

该电场中，不能形成稳定的电晕放电，电晕起始电压就是其击穿电压，所以负极性下击穿电压略低于正极性下的数值（可参见上一周内容的极性效应相关内容）。

（4）极不均匀电场在极不均匀电场中，有持续的局部放电，空间电荷积累导致显著的极性效应。

空气间隙的击穿电压1. 引言空气间隙的击穿电压是指在一定条件下，当电场强度达到一定数值时，空气中会发生放电现象，形成导电通道。

这种现象被称为击穿，而此时的电场强度称为击穿电压。

空气间隙的击穿电压是研究和应用高压、高电场领域的重要参数之一。

2. 空气间隙的基本特性空气作为一种绝缘体，在正常情况下具有较高的绝缘性能。

然而，在某些情况下，如高压条件下或存在缺陷时，空气会发生击穿现象。

空气间隙的基本特性可以通过以下几个方面来描述：2.1 击穿机理空气中发生击穿过程主要涉及两个因素：自由电子产生和离子化过程。

当存在足够大的电场强度时，自由电子会被加速并与原子碰撞产生新的自由电子和离子。

这些自由电子和离子进一步加速，并引发更多碰撞和离子化反应，最终形成导电通道。

2.2 影响因素空气间隙的击穿电压受到多种因素的影响，包括： - 气体性质：空气中的成分和含湿量会影响击穿电压。

通常情况下，纯净干燥的空气具有较高的击穿电压。

- 电极形状和距离：电极之间的距离越小，击穿电压越低。

不同形状和尺寸的电极也会对击穿电压产生影响。

- 温度：温度升高会导致空气分子动能增加，从而降低击穿电压。

- 外加场强：外加场强越大，击穿电压越低。

2.3 击穿模式空气间隙在发生击穿时可以出现不同的模式，常见的模式包括均匀场击穿、不均匀场击穿和表面放电等。

不同模式下的击穿特性也有所差异。

3. 空气间隙的测量方法为了研究和应用空气间隙的击穿特性，需要进行相应的测量。

常见的空气间隙击穿电压测量方法包括：3.1 直流电压法直流电压法是最简单、常用的测量方法之一。

通过逐渐增加外加直流电压，观察击穿发生的电压值，即可得到空气间隙的击穿电压。

3.2 脉冲电压法脉冲电压法通过施加脉冲状的高电压信号，观察在不同脉冲幅值下的击穿情况，从而确定击穿电压。

3.3 正弦交流电压法正弦交流电压法通过施加正弦形式的交流高电压信号，观察在不同频率和幅值下的击穿现象，得到空气间隙的击穿特性。