介質(zhì)的擊穿場強的絕緣特性

氣體、特別是空氣，是電力系統(tǒng)中應用相當廣泛的絕緣材料。如架空輸電線路相與相之間、線路與鐵塔之間、變壓器引出線之間都是以空氣作為絕緣介質(zhì)的。此外，在一些液體與固體絕緣材料內(nèi)部也或多或少的含有一些氣泡。所以氣體放電的研究是高電壓技術中的一個基本任務。

在通常情況下，由于宇宙射線及地層放射性物質(zhì)的作用，氣體中含有少量的帶電質(zhì)點(約為1000對/cm³)，在電場作用下，這些帶電質(zhì)點沿電場方向運動，形成電導電流，故氣體通常并不是理想的絕緣材料。當電場較弱時，由于帶電質(zhì)點極少，氣體中的電導電流也極小，故可認為氣體電介質(zhì)是良好的絕緣介質(zhì)，在電場作用下，電子在氣體介質(zhì)中的運動軌跡如圖1-1所示。

當加在氣體間隙上的電場強度達到某一臨界值后，間隙中的電流會突然劇增，氣體介質(zhì)會失去絕緣性能而導致擊穿，這種現(xiàn)象稱為氣體介質(zhì)的擊穿，也稱氣體放電。擊穿時加在氣體間隙兩端的電壓稱為該氣隙的電壓擊穿，或稱放電電壓，用U_F表示。均勻電場中，電壓擊穿與間隙距離之比稱為該氣體介質(zhì)的擊穿場強。擊穿場強反映了氣體介質(zhì)耐受電場作用的能力，也即該氣體的電氣強度，或稱氣體的絕緣強度；在不均勻電場中，電壓擊穿與間除距離之比，稱為該氣體介質(zhì)的平均擊穿場強。

氣體間隙擊穿后，由于電源容量、電極形式、氣體壓力等的不同，而具有不同的放電形式。在大氣壓或更高的氣壓下常表現(xiàn)為火花放電的形式，但如果電源功率大、內(nèi)阻小時，就可能出現(xiàn)電流大、溫度高的電弧放電。不管是火花放電還是電弧放電，放電通常限制在一個帶狀的狹窄通道中。在極不均勻電場中，可能只有局部間隙中的場強達到臨界值，在此局部處首先出現(xiàn)放電，叫局部放電。高壓輸電線路導線周圍出現(xiàn)的電暈放電就屬于局部放電。

上面所說的“放電"或“擊穿"也適用于液體或固體介質(zhì)。當電極間既有固體介質(zhì)，又有氣體或液體介質(zhì)，它們構成并聯(lián)的放電路徑時，放電往往沿著固體介質(zhì)表面發(fā)生，通常叫做閃絡。例如當輸電線路上出現(xiàn)較高的電壓時，常常會引起沿絕緣子表面的閃絡，固體介質(zhì)中的擊穿將使介質(zhì)強度喪失。而在氣休或液體介質(zhì)中發(fā)生擊穿則一般只引起介質(zhì)強度的暫時喪失，當外加電壓去掉后，能恢復其絕緣性能，故稱為自恢復絕緣。