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高压电气绝缘与测试电气0929-0931班任课教师罗旖旎第三节不均匀电场中气体的击穿过程电晕放电极性效应极不均匀电场的放电过程均匀电场是一种少有的特例，在实际电力设施中常见的却是不均匀电场。为了描述各种结构的电场不均匀程度，可引入一个电场不均匀系数f，表示为：极不均匀电场气隙中，因间隙距离大，击穿电压主要取决于间隙距离，而与电极形状关系不大。所以棒—棒电极或棒—板电极作为研究极不均匀电场放电特性的典型电极。棒-棒电极代表对称的不均匀电场棒-板电极代表不对称的不均匀电场图不均匀电场的几种典型形式一、电晕放电1、电晕的产生极不均匀电场中，间隙中的最大场强比平均场强大得多。外加电压比较低的时候，曲率大（曲率半径较小）的电极附近电场强度已足够大可引起强烈的游离，在这局部的强场区形成放电。这种仅仅发生在强场区的局部放电称为电晕放电。电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式。电晕放电的现象薄薄的发光层；伴有“咝咝”放电声；发出臭氧气味。2、电晕放电的起始电压和起始场强起始电压起始场强开始出现电晕时的电压开始出现电晕时电极表面的场强输电线路的电晕起始场强与导线半径及空气密度有关，一般用经验公式来推算，应用最广的是皮克公式：)/)(3.01(30cmkVrmEcm：导线表面粗糙系数与气象系数的乘积;δ:空气相对密度；r:导线半径（cm）3、电晕放电的效应（1）电晕电流具有高频脉冲性质，对无线电通讯产生干扰。（2）电晕使空气发生化学反应，产生O3、NO、NO2。（3）产生能量损耗。电晕损耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因素，坏天气时电晕损耗要比好天气时大得多。降低电晕的方法：从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度。二、极性效应在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与该电极极性无关。对于电极形状不对称的不均匀电场气隙，如棒——板间隙，棒电极的极性不同时，间隙的起晕电压和击穿电压的大小也不同。这种现象称为极性效应。原因：棒电极的极性不同时，间隙中的空间电荷对外电场的畸变作用不同。正棒—负板间隙当电子崩发展到棒极时，电子进入棒极中和。正离子留在棒极附近以较慢速度向板极运动，正空间电荷使紧贴棒极附近的电场减弱，不易形成流注，放电难以自持，故起晕电压高。而正空间电荷加强了朝向板极的电场，有利于流注向板发展，故击穿电压较低。负棒—正板阴极表面游离产生的电子通过强场区形成电子崩，电子向板极运动进入弱场区后不再引起游离，并大多形成负离子。因其浓度小，对电场影响小。正空间电荷加强了棒极附近的电场，易形成自持放电，故起晕电压低。朝向板极方向的电场被减弱，流注不易发展，故击穿电压较高。结论：在间隙距离d相同时虽然UC(+)＞UC(-)但Ub(+)＜Ub(-)式中UC——电晕起始电压Ub——击穿电压此称为极性效应。极性决定于表面电场较强的电极所具有的电位符号：在两个电极几何形状不同时，极性取决于曲率半径较小的那个电极的电位符号，如“棒-板”气隙。在两个电极几何形状相同时，极性取决于不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒”气隙。三、短间隙不均匀电场中的放电过程指间隙距离不超过1m的间隙，以棒板间隙为例。图2-9、2-10。由于正流注所形成的空间电荷总是加强流注通道头部前方的电场，所以正流注的发展是连续的，速度很快。棒极为负时流注的发展实际上是阶段式的，其平均速度比正棒极流注小得多，击穿同一间隙所需的外电压要高得多。四、长间隙不均匀电场中的放电过程（d＞1m时）1.先导放电阶段具有热游离过程的通道称为先导通道。2.主放电阶段温度更高、电导更大，轴向电场更小的等离子体火花通道。此时，间隙接近于短路状态，气隙完全丧失了绝缘性能。结论：a、长间隙的放电通常分为电子崩、流注、先导放电和主放电四个阶段。b、短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩、流注和主放电三个阶段。c、长间隙放电时，炽热的导电通道是在放电发展的过程中建立的，而不是在整个间隙被流注通道贯穿后建立的，先导过程与主放电过程就发展得越充分，所以长间隙的平均击穿场强远小于短间隙的平均击穿场强。小结电晕放电。极不均匀电场特有的自持放电。极性效应。电极形状不对称的不均匀电场，间隙的起晕电压和击穿电压与棒电极的极性有关。短间隙不均匀电场中的放电过程长间隙不均匀电场中的放电过程