极不均匀电场下的击穿特性

棒一板间隙和棒一棒间隙是典型的极不均匀电场，前者具有最大的不对称性，后者则具有完全的对称性，其他类型的极不均匀电场气隙的击穿特性均介于这两种典型气隙的击穿特性之间。

中航时代工频直流电压击穿介电强度测定仪-击穿电场强度试验仪ZJC-kv

在工程上对于实际的不均匀电场往往按其电极的对称程度，分别选用棒一板间隙或棒一棒间隙这两种典型气隙的击穿特性曲线来估计所遇到的气隙的击穿特性，以确定该气隙的电气强度。比如输电线路的导线与大地之间就可看作是棒板间隙，导线与导线之间则可看作是棒—棒间隙。

1.直流电压作用下

由实验获得的棒一板和棒一棒气隙在直流电压下的击穿特性曲线如图3-2所示。如第2章所述，在直流电压下棒一板间隙的击穿特性具有明显的极性效应。在所测的极间距离范围内(d=10cm)，负极性击穿场强约为20kV/cm，而正极性击穿场强只有7.5kV/cm，相差较大。棒一棒间隙由于两极对称，所以无明显极性效应，其击穿特性介于棒一板间隙在两种极性下的击穿特性之间。

为了进行超高压直流输电线路的绝缘设计，则需要研究长间隙棒一板气隙的直流击穿特性。cm以内的棒一板气隙的实验结果如图3-3所示，这时负极性的平均击穿场强降至10kV/cm左右，而正极性的击穿场强约为4.5kV/cm，与均匀电场中大约30kV/cm的击穿场强相比，相差甚大。

2.工频交流电压作用下

由于极性效应，在工频交流电压下，棒一板间隙的击穿则总是发生在棒极为正极性的半周期内的峰值电压附近。棒一板间隙和棒一棒间隙在极间距离小于2.5m的击穿特性曲线如图3-4所示。与图3-3相比，其工频击穿电压的峰值还稍低于其直流击穿电压，这是因为前半周期留下的空间电荷对于棒电极前方的电场有所加强的缘故。同时，在d＜1m的范围内，棒一棒与棒一板间隙的工频击穿特性几乎一样，但随着d的增大，二者的差别越来越大。棒一棒间隙的击穿电压相对较高，这是由于棒一棒间隙作为对称电场，比棒一板问隙要均匀一些，前者的最大场强是分散在靠近两棒极处，而后者的最大场强则集中在棒电极附近。当间隙距离大于40cm时，棒一棒和棒一板间隙的工频交流击穿电压(幅值)可分别采用相应的近似计算公式进行估算。

棒一棒间隙Ub=70+5.25d（3-1）

棒一板间隙Ub=40+5d（3-2）

式中：Ub为击穿电压(幅值)，kV；d为间隙距离，cm。

长气隙棒一板和棒一棒间隙的击穿特性曲线如图3-5所示，随着气隙长度的增大，棒-板间隙的平均击穿场强明显降低，即存在“饱和”现象，显然这时再增大棒一板间隙的长度已不能有效地提高工频击穿电压，这是一个应该引起注意的问题。