一、極不均勻電場(chǎng)氣體放電的特點(diǎn)

電氣設(shè)備中的絕緣結(jié)構(gòu)大多是不均勻電場(chǎng)。按照電場(chǎng)分布不均勻的程度可分為稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)兩種情況。

1.極不均勻電場(chǎng)的典型電極

電場(chǎng)不均勻的程度一般用電場(chǎng)不均勻系數(shù)f表示

f=E_max/E_av   (TYBZ01402003)

式中 E_max——間隙中最大電場(chǎng)強(qiáng)度；

E_av——平均電場(chǎng)強(qiáng)度，為電極間電壓與電極間距離之比。

f<2時(shí)為稍不均勻電場(chǎng)，f＞4時(shí)為極不均勻電場(chǎng)。

極不均勻電場(chǎng)中，由于間隙距離大，擊穿電壓主要取決于間隙距離，與電極的具體形狀、尺寸關(guān)系不大，所以通常用棒一板電極(或線一板電極)和棒一棒電極(或線一線電極)分別作為研究不對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)和對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)放電特性的典型電極。對(duì)實(shí)際工程中的各種不均勻電場(chǎng)，其氣隙的擊穿電壓可以參照與之相近的典型電極氣隙的擊穿電壓來(lái)估算。

2.極不均勻電場(chǎng)氣體放電的特點(diǎn)

在極不均勻電場(chǎng)中，當(dāng)外施電壓達(dá)到一定數(shù)值，整個(gè)間隙擊穿前，曲率半徑小的電極表面附近的場(chǎng)強(qiáng)就已很高，在此局部空間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的游離過(guò)程，黑暗中可以看到此處有藍(lán)紫色的暈光，并伴有“嗞嗞"聲響，這種放電現(xiàn)象稱為電暈放電。在游離區(qū)外(稱外部空間)由于場(chǎng)強(qiáng)較弱，不發(fā)生碰撞游離。

電暈放電是極不均勻電場(chǎng)所有的一種自持放電形式。極不均勻電場(chǎng)具有穩(wěn)定的電暈放電，開(kāi)始出現(xiàn)電暈時(shí)的電壓稱為電暈起始電壓，此時(shí)電極表面的場(chǎng)強(qiáng)稱為電暈起始場(chǎng)強(qiáng)。隨著外施電壓的升高，電暈層擴(kuò)大，當(dāng)電壓升高到一定值時(shí)，形成貫穿兩極的放電通道，間隙擊穿。顯然擊穿電壓大于電暈起始電壓，并且電場(chǎng)越不均勻，兩者的差別越大。此外，不對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)，曲率半徑較小的電極的極性不同時(shí)，間隙的電暈起始電壓和擊穿電壓也各不相同。

極不均勻電場(chǎng)氣體間隙的擊穿電壓與外施電壓的種類有關(guān)。同一氣體間隙，在不同性質(zhì)的電壓作用下，其擊穿電壓值不同，并且分散性較大。

二、極性效應(yīng)

1.極性效應(yīng)的概念

對(duì)于電極形狀不對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)，曲率半徑較小的電極的電壓極性不同時(shí)，同一間隙的電暈起始電壓和擊穿電壓也不相同，這種現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。

2.極性效應(yīng)的結(jié)果

曲率半徑較小的電極為正極性時(shí)，間隙的電暈起始電壓比負(fù)極性時(shí)的高，而擊穿電壓比負(fù)極性時(shí)的低。

3.原因分析

極性效應(yīng)是由于曲率半徑較小的電極的電壓極性不同時(shí)，間隙中空間電荷對(duì)外電場(chǎng)的畸變作用不同，即對(duì)放電發(fā)展的影響不同而引起的。下面以典型的不對(duì)稱電場(chǎng)：棒一板間隙來(lái)分析產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因及造成的結(jié)果。

若棒電極為正極性，間隙中出現(xiàn)的電子向棒電極運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到強(qiáng)場(chǎng)區(qū)后，引起碰撞游離，形成電子崩。電子崩到達(dá)棒電極后，電子就進(jìn)入棒電極，而正離子則以相對(duì)緩慢的速度向板極運(yùn)動(dòng)，所以在棒電極附近積聚起正空間電荷。這些正空間電荷削弱了緊貼棒極附近的電場(chǎng)，加強(qiáng)了外部空間的電場(chǎng)，如圖TYBZ01402003-1所示。棒極附近電場(chǎng)被減弱，使得放電不易達(dá)到自持，故電暈起始電壓高。而外部電場(chǎng)被加強(qiáng)，即流注頭部前方電場(chǎng)被加強(qiáng)，利于放電通道向板電極發(fā)展，故擊穿電壓低。

若棒電極為負(fù)極性，陰極表面游離形成的電子立即進(jìn)入強(qiáng)場(chǎng)區(qū)發(fā)生碰撞游離，形成電子崩。當(dāng)電子崩中的電子離開(kāi)強(qiáng)場(chǎng)區(qū)后就不再引起游離，一部分電子消失于陽(yáng)極，一部分電子形成負(fù)離子，負(fù)空間電荷的濃度小，對(duì)放電的發(fā)展影響不大。電子崩中的正離子則積聚在棒極附近，如圖TYBZ01402003-2所示。正離子使得靠近棒極附近的電場(chǎng)被加強(qiáng)，放電易于達(dá)到自持，故其電暈起始電壓低；外部空間的電場(chǎng)被削弱，流注通道不易向板電極發(fā)展，故擊穿電壓高。