0.1mm空气间隙击穿电压
高电压 技术 提高气体间隙击穿电压的措施
程而显著提高气隙的击穿电压。 在电力设备中实际采用高真空作为绝缘媒质
的情况还不多，主要因为在各种设备的绝缘结构
中大都还要采用各种固体或液体介质，它们在真
空中都会逐渐释出气体，使高真空难以长期保持。
目前高真空仅在
真空断路器中得到实
际应用，真空不但绝
缘性能较好，而且还
350 700
许多高压电气装置的高压出线端(例如电力设备
高压套管导杆上端)具有尖锐的形状，往往需要加装
屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕
起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始 电压 U c 大于装置的最大对地工作电压 U g简单的屏蔽罩当然是球形屏蔽极，它的半径R
场，其平均击穿场强也不可能超越这一极限，可见
常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的
电气强度低得多。
如果把空气加以压缩，使气压大大超过
0.1MPa(1atm)，那么它的电气强度也能得到显著的
提高。这主要是因为提高气压可以大大减小电子的
自由行程长度，从而削弱和抑制了电离过程。
如能在采用高气压的同时，再以某些高电气强 度气体（例如SF6气体）来代替空气，那就能获得 更好的效果。
具有很强的灭弧能力，
所以用于配电网中的 真空断路器还是很合 适的。
六、采用高电气强度气体
有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特 别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这些气 体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电压，甚 至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高其 电气强度。
但仅仅满足高电气强度是不够的，还必须
很大，立体空间尺寸很大，整体表面又要
十分光洁的电极是不易制作的。
《高电压工程基础(第2版)》实验1气体间隙放电实验
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。
气体击穿的理论分析和空气间隙绝缘
能级：根据原子中电
子的能量状态，原子
具有一系列可取的确
定能量状态，称为能
级。
.
8
第二节 带电质点的产生
(二) 原子的激励和电离
一次电离：中性原子失去最外 层电子。
激励 复合
原子核 基态电子
电离能
.
电离
9
第二节 带电质点的产生
(二) 原子的激励和电离
气体
N2 O2 CO2 SF6 H2 H2O
电离能 15.5 12.5 13.7 15.6 15.4 12.7
U0
f
( pl,
R1 l
, )
➢ 放电相似定律：不均匀电场中，温度不变时，对于几何相 似间隙，其起始电压是气体压力和决定间隙形状的某个几 何尺寸间乘积的函数。
➢ 气体压力和间隙尺寸反比变化，则起始电压可以不变。
.
51
第五节 不均匀电场中气体击穿的发展过程
三、极不均匀电场中的电晕放电 (一)、电晕放电的一般描述
.
36
第四节 均匀电场中气体击穿的发展过程
三、气体击穿的流注理论—火花击穿的发展 (一)、在电离室中进行放电发展的实验研究
电离室：利用 饱和蒸汽束缚 气体放电形成 的带电粒子， 使放电轨迹得 以记录和显示。
.
37
第四节 均匀电场中气体击穿的发展过程
三、气体击穿的流注理论—火花击穿的发展
E
负极
E3 E2
电晕现象
曲率半径小的电极 尖端发生的蓝紫色 晕光状放电。
极不均匀场的一种 特有的自持放电形 式。
.
52
第五节 不均匀电场中气体击穿的发展过程
三、极不均匀电场中的电晕放电 (一)、电晕放电的一般描述
第3章 气体间隙的击穿强度
（a）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。
（b）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。
学
3.2 雷电冲击电压下的击穿
Ø 冲击电压的标准波形
高电压工程基础
大 Ø 放电时延
工气体击穿的必备条件： （1）电场足够高或电压足够大 （2）气隙中存在有效电子
理 波前时间
半峰值时间
标准雷电波的波形： T1=1.2μs±30％， T2=50μs±20％ 对于不同极性：+1.2/50μs或-1.2/50μs
（3）一定的时间
高电压工程基础
安 操作冲击波的波形： T1=250μs±20％， T2=2500μs±60％
对于不同极性：+250/2500μs或-250/2500μs
西 高电压工程基础
高电压工程基础
Ø 放电时延
Ø 50％击穿电压及冲击系数
临界 击穿电压
统计时延：从外施电 压达Uo时起，到出现 一个能引起击穿的初 始电子崩所需的第一 个有效电子所需时间
高电压工程基础
学
高电压工程基础
3.1 稳态电压下的击穿
大 Ø 均匀电场中的击穿
Ub/kV
eg：高压静电电压表的电极布置
静电电压表
特点：
400
工 100
10
理 10.01 0.1
1
10 d/cm
（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
气隙的击穿特性
放电时间具有分散性，实际 上伏秒特性是以上、下包 线为界的一个带状区域
伏秒特性的用途
1. 间隙伏秒特性的形状决定于电极间电场分布 2. 伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有
重要意义
Ｓ２对Ｓ1 起保护作用
在高幅值冲击电压作用下， Ｓ２不起保护作用
二、持续作用电压下空气的击穿电压
棒(尖)—板 ：电场分布不对称 棒(尖)—棒(尖) ：电场分布对称 根据典型电极的击穿电压数据来估计绝缘距离 直流、工频及冲击击穿电压间的差别比较明显 ，分散性较大，且极性效应显著
1. 直流电压下的击穿电压
极性效应：尖—尖电极 间的击穿电压介于极性 不同的尖—板电极之间
棒—板间隙：棒具有正 极性时，平均击穿场强 约 为 4.5kV/cm ； 棒 具 有 负极性时约为l0kV/cm
、操作冲击电压 大气条件：气压、温度、湿度
一、气隙的击穿时间
最低静态击穿电压U0 击穿时间电发展时间tf 、放电时延 tl
短间隙(1厘米以下) tf<<ts ，平均统计时延
较长的间隙中 tl主要决定于tf
间隙上外施电压增加，放电 发展时间也会减小
球—球间隙
当d＜D/4，电场相当均匀，直 流电压、工频电压及冲击电 压作用下，击穿电压都相同
当d＞D/4，大地对电场的畸变 作用使间隙电场分布不对称 ，Ub有极性效应
电场最强的电极为负极性时的 击穿电压略低于正极性时的 数值
同一间隙距离下，球电极直径 越大，由于电场均匀程度增 加，击穿电压也越高
击穿电压的估算
tb t0ts tf tl ts tf
持续作用电压
直流电压、工频电压
与电压的变化速度相比，放电发展所需时间可以忽略 不计 。当气体状态不变时，一定距离的间隙的击穿电 压具有确定的数值，当间隙上的电压升高达到击穿电 压时，间隙击穿
空气间隙的击穿电压
空气间隙的击穿电压1. 引言在电气工程中，空气间隙的击穿电压是一个重要的参数。
了解和研究空气间隙的击穿电压对于设计和评估高压设备的性能至关重要。
本文将深入探讨空气间隙的击穿电压及其相关概念、影响因素以及应用。
2. 空气间隙的定义与概念空气间隙指两个导体之间没有任何绝缘材料填充，而是由空气填充的区域。
在高压设备中，通常存在着许多这样的空气间隙，如绝缘子、开关、断路器等。
击穿电压是指当施加在两个导体之间的电场强度达到一定值时，空气间隙内发生放电现象并导致绝缘失效所需的最小电压。
这个最小电压即为击穿电压。
3. 影响因素空气间隙的击穿电压受多种因素影响，主要包括以下几点：3.1 介质特性介质特性是指填充在空气间隙中的介质的性质，如气体、液体等。
不同的介质具有不同的击穿电压。
在空气间隙中，由于空气是常见的介质，因此我们更关注空气对击穿电压的影响。
3.2 电极形状和尺寸电极形状和尺寸对于空气间隙的击穿电压也有很大影响。
一般来说，电极之间距离越小，击穿电压越低；而电极形状越尖，击穿电压也越低。
3.3 温度温度是影响空气间隙击穿电压的重要因素之一。
通常情况下，温度升高会导致击穿电压降低。
3.4 湿度湿度是指环境中水分含量的多少，也会对空气间隙的击穿电压产生影响。
湿度较高时，水分分子会增加空气中导电性能，从而降低了击穿电压。
4. 应用了解和研究空气间隙的击穿电压在以下方面具有重要应用：4.1 设备设计在高压设备的设计中，了解空气间隙的击穿电压可以帮助工程师选择适当的电极距离、形状和尺寸，以确保设备在正常工作条件下不会发生击穿。
4.2 绝缘性能评估对于已经投入使用的高压设备，定期检测空气间隙的击穿电压可以评估其绝缘性能是否符合要求，及时发现潜在故障点，并采取相应措施修复。
4.3 安全标准制定空气间隙的击穿电压也是制定安全标准的重要依据之一。
根据不同应用场景和设备类型，制定相应的安全标准和规范，确保设备运行过程中不会发生危险事故。
5-1提高气体间隙击穿电压的方法
高电压绝缘技术第三章：气体间隙击穿电压及提高方法引言：击穿电压的影响因素气体种类：空气和高介电强度气体电压种类：持续作用电压（直流、交流）；冲击电压（雷电冲击、操作冲击）电场分布：当间隙距离相同时，电场越均匀击穿电压越高气体状态：一般要折算到标准大气状态分散性小：直流、交流、50%冲击击穿电压基本相同均匀电场中空气的电气强度大致为30kV(峰值)/cm经验公式为：d ：间隙距离；：空气相对密度一、持续作用电压下空气的击穿电压1 均匀电场中的击穿电压)(08.622.24峰值kV d d U b δδ+=δ一、持续作用电压下空气的击穿电压2 稍不均匀电场中的击穿电压一般规律：极性效应不明显；直流、交流、冲击电压下击穿电压相同；击穿电压和电场不均匀程度有极大关系，越均匀击穿电压越高。
球-球间隙和球-板间隙当不均匀程度增加时，不接地电极电场强；由于电晕起始电压=击穿电压，不接地电极为正时击穿电压高。
一、持续作用电压下空气的击穿电压3 极不均匀电场中的击穿电压一般规律：间距很大时，电极影响不大，都接近于棒-板间隙；极性效应明显；分散性很大，不同电压波形下差异明显。
1）极性效应直流电压：正棒负板<棒-棒<负棒正板。
平均击穿场强：正极性棒-板间隙：4.5kV/cm负极性棒-板间隙：10kV/cm正极性棒-棒间隙：4.8kV/cm负极性棒-板间隙：5.0kV/cm（略微不对称）1）极性效应交流电压：棒-板间隙击穿总是在棒的极性为正、电压达到峰值时发生，击穿电压与直流正极性击穿电压相近平均击穿场强：棒-棒间隙：3.8kV(有效值)/cm5.36kV(峰值)/cm棒-板间隙：3.35kV(有效值)/cm4.8kV(峰值)/cm2）饱和现象工频电压：长间隙中棒-板间隙的“饱和”现象尤为明显2）饱和现象a 、雷电冲击电压波国标规定：%20s 50T t ±μ=%30s 2.1T f ±μ=二、冲击电压作用下气隙的击穿特性1、冲击电压波形b 、操作冲击电压波国标规定：%60s 2500T %20s 250T t f ±μ=±μ=二、冲击电压作用下气隙的击穿特性1、冲击电压波形f S L t t t +=统计时延：从电压达到的瞬时起到气隙出现第一个有效电子止放电发展时间：从形成第一个有效电子的瞬时起到到气息完全击穿止升压时间：电压从零升到静态击穿电压的时间s t 0U f t 0U 0t 二、冲击电压作用下气隙的击穿特性2、放电时延放电时延特点：a 、小间隙、均匀场：短，占主要部分b 、大间隙、极不均匀场：长，占主要部分C 、随着冲击电压幅值的不断升高，将越来越短L t s t f t L t L t 间隙中出现一个能引起电离过程并最终导致击穿的电子称为有效电子统计时延服从统计规律的原因：1）、有效电子的出现具有统计特性，有些自由电子被中和，有些可能扩散到间隙外。
空气电离
空气电离空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物，在正常情况下，气体分子不带电（显中性），但在射线、受热及强电场的作用下，空气中的气体分子会失去一些电子，即所谓空气电离，这些失去的电子称为自由电子，它又会与其它中性分子相结合而得到电子的气体分子带负电，称为空气负离子。
负离子具有热电性和压电性，既使在微小的温度和压力变化的情况下，亦能引起负离子晶体之间的电势差，从而使空气发生电离，空气中，多种气体分子"俘获"电子的能力有强有弱，其中氧气和二氧化碳较强，而氧气在空气中占20%多，二氧化碳仅占0.03%。
因此空气电离产生的自由电子大部分被氧气获得，形成负氧离子，又称"负离子"。
一些实验设备要在真空中运行,当加高压时往往会因真空不好出现放电现象,想问问空电离和什么因素有关?有没有计算的公式?电离和电介质材料和加工工艺水平有重要的关系，真空电离说明还有气体存在。
电离当然要再你的环境中存在可以电离的截介质才行，真空中试不行的。
真空特别号或者特别遭的时候都不是很容易电离的，好像是在-2量级的时候比较容易电离1cm空气的击穿电压（尖端击穿）是多少？在均匀电场，气压为0.098MPa、温度为20℃、两极间距离大于0.1cm 的条件下，空气击穿电压与极间距离保持以下关系Uj=300b+1.35式中:Uj——空气击穿电压，kV；B ——电极间距离，cm。
正常情况下，1mm空气击穿电压是多少？空气击穿电压一般为3kV/mm帕邢定律Paschen law表征均匀电场气体间隙击穿电压、间隙距离和气压间关系的定律。
1889年由F.帕邢根据平行平板电极的间隙击穿试验结果得出。
表达为:击穿电压U（千伏）是电极距离d（厘米）和气压P（托）乘积的函数（见图）。
应用汤森击穿条件r(ead-1)=1（见汤森德理论）以及电离系数χ与(Pd)的关系式可以求出击穿电压公式式中A和B在一定E/P范围内是常数。
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0.1mm空气间隙击穿电压
在电力系统中，空气间隙的击穿电压是一个重要的参数。
它决定了电力系统在正常运行时的安全性和可靠性。
本文将详细讨论0.1mm空气间隙的击穿电压。
一、空气间隙击穿电压的基本概念
空气间隙击穿电压是指在一定条件下，空气间隙中的电场强度达到临界值，导致空气中的气体分子发生电离，形成导电通道，从而使间隙导通。
这一过程需要足够高的电压，以克服空气分子的绝缘能力。
二、影响空气间隙击穿电压的因素
1. 空气间隙的长度：空气间隙的长度对击穿电压产生显著的影响。
通常来说，间隙的距离越短，击穿电压就会越高。
这是因为，在相同的电场强度下，短间隙中的气体分子数量相对较少，因此需要更高的电压才能使其电离。
这个现象可以通过气体放电理论进行解释，当间隙距离缩短，电场强度增大，气体分子更容易被电离，从而引发放电现象。
2. 空气间隙的形状：空气间隙的形状也是影响击穿电压的重要因素。
一般来说，狭缝形状的间隙相比平板形状的间隙更容易击穿。
这是因为在狭缝形状的间隙中，电场强度分布更加不均匀，局部区域的电场强度更高，因此更容易引发气体分子的电离。
这个现象可以通过计算电场分布和气体分子的电离率来进一步解释。
3. 空气的温度和压力：空气的温度和压力也会影响其绝缘能力。
随着温度的升高，空气分子的热运动加剧，更容易被电离。
而随着压力的升高，空气分子的密度增加，绝缘能力提高，击穿电压也会相应升高。
这个现象可以通过分子热运动理论和气体放电理论进行解释，温度升高使得气体分子的热运动加剧，更容易被电离；而压力升高使得气体分子的密度增加，绝缘能力提高，击穿电压相应升高。
4. 电压作用时间：电压作用时间也是影响空气间隙击穿电压的一个重要因素。
在短时间内施加高电压，空气间隙可能来不及发生电离就结束了电压作用。
而在长时间的作用下，空气间隙有足够的时间发生电离，击穿电压相应降低。
这个现象可以通过电离理论和放电现象进行研究，短时间内施加高电压可能不足以
引发空气间隙的电离；而在长时间的作用下，空气间隙有足够的时间发生电离，击穿电压相应降低。
三、0.1mm空气间隙击穿电压的计算
对于0.1mm的空气间隙，其击穿电压可以通过以下公式进行计算：
U_c = 3.3 × (P × S)^(1/2) × 10^4
其中：
U_c为空气间隙的击穿电压（V）；
P为空气压力（Pa）；
S为空气间隙的横截面积（mm^2）。
在标准大气压下（P=101325 Pa），0.1mm空气间隙的横截面积S=0.1×0.1=0.01 mm^2。
将P和S代入公式中，即可求出0.1mm空气间隙在大气压下的击穿电压U_c=3930 V。
需要注意的是，这个公式计算的是标准大气压下的击穿电压。
在实际应用中，需要根据具体情况对压力进行修正。
同时，由于空气间隙的形状、温度等因素也会影响击穿电压，因此在实际应用中需要进行综合考虑。
四、0.1mm空气间隙击穿电压的测试方法
测试0.1mm空气间隙击穿电压的方法主要有以下几种：
1. 冲击放电法：冲击放电法是一种常用的测量空气间隙击穿电压的方法。
通过在空气间隙两端施加冲击电压，使空气间隙发生电离并引发火花放电。
冲击放电法的特点是放电时间短，可以在微秒级别内完成。
通过观察放电现象和测量放电时间，可以得出空气间隙的击穿电压。
冲击放电法具有较高的精度和可靠性，被广泛应用于电力设备、电子器件和气体放电等领域。
2. 直流放电法：直流放电法是一种常用的测量空气间隙击穿电压的方法。
通过在空气间隙两端施加直流电压，逐渐增加电压值，直到空气间隙发生电离并导致电流突然增加。
直流放电法的特点是操作简单、易于实现，但需要较高的电压和电流，因此存在一定的安全隐患。
通过测量此时的电压值，可以得出空气间隙的击穿电压。
直流放电法适用于小间隙、低气压和低电流等场合。
3. 介质阻挡放电法：介质阻挡放电法是一种新型的测量空气间隙击穿电压的方法。
通过在空气间隙周围设置绝缘介质，使空气间隙中的电场分布更加均匀。
在施加高压电时，介质表面先发生电离并形成导电通道，导致电流突然增加。
介质阻挡放电法的特点是操作简单、安全可靠、精度高，适用于大间隙、高气压和高温等复杂环境。
通过测量此时的电压值，可以得出空气间隙的击穿电压。
介质阻挡放电法具有广泛的应用前景，可用于电力设备、电子器件、环保等领域。
五、0.1mm空气间隙击穿电压的实际应用
在电力系统中，0.1mm空气间隙的击穿电压具有重要的实际应用价值。
它可以用于评估电力设备的绝缘性能、设计气体放电设备、以及研究气体放电现象等。
1. 评估电力设备的绝缘性能：通过测量0.1mm空气间隙的击穿电压，可以评估电力设备的绝缘性能。
如果击穿电压低于设备的运行电压，则设备存在绝缘故障或缺陷，需要及时维修或更换。
同时，击穿电压也可以作为电力设备绝缘设计的重要参数之一，指导设备的优化和改进。
2. 设计气体放电设备：在气体放电设备中，空气间隙的击穿电压是一个重要的设计参数。
通过调整空气间隙的长度、形状、温度和压力等因素，可以优化设备的放电性能和稳定性。
同时，击穿电压还可以用于指导设备的维护和调试，确保其正常运行。
3. 研究气体放电现象：0.1mm空气间隙的击穿电压是气体放电现象中的一个重要研究课题。
通过实验观察和分析击穿电压的变化规律，可以深入了解气体放电的物理过程和机理。
这有助于开发更加高效和可靠的气体放电设备和技术，推动相关领域的发展和应用。
六、结论
0.1mm空气间隙击穿电压是一个重要的电学参数，在电力系统中具有重要的实际应用价值。
通过了解影响空气间隙击穿电压的因素、掌握其计算方法和测试方法，可以更好地应用于电力设备的绝缘性能评估、气体放电设备的设计以及气体放电现象的研究等。
同时，随着科学技术的发展和应用需求的不断提高，对0.1mm空气间隙击穿电压的研究和应用也将不断深入和发展。