電場均勻程度對SF6電氣強度的影響很大

    電場的不均勻程度對SF6電氣強度的影響遠比對空氣的大。  

    六氟化硫具有較高的電氣強度，主要是因為其具 有很強的電負性，容易俘獲自由電子而形 成負離子(電子附著過程)，電子變成負離子 后,其引起碰撞電離的能力就變得很弱，因 而削弱了放電發(fā)展過程。

    與均勻電場中的擊穿電壓相比，SF6在極不均勻電場中 擊穿電壓下降的程度比空氣要大得多。SF6 優(yōu)異的絕緣性能 只有在電場比較均勻的場合才能得到充分的發(fā)揮。

    在設計以 六氟化硫氣體作為絕緣的各種電氣設備時，應盡可 能使氣隙中的電場均勻化，采用屏蔽等措施以消除一切尖角 處的極不均勻電場，使 SF6 優(yōu)異的絕緣性能得到充分的利 用。


    (一)均勻和稍不均勻電場中SF6的擊穿 均勻和稍不均勻電場中SF6的擊穿 SF6
SF6電負性氣體中的碰撞電離和放電過程時，除了考 慮α 過程外，還應計及電子附著過程，它可用一個 與電子碰撞電離系數(shù) α 的定義相似的電子附著系 數(shù)η 來表示，η 的定義是一個電子沿電場方向運動 1cm的行程中所發(fā)生的電子附著次數(shù)平均值�？梢� 在電負性氣體中的有效碰撞電離系數(shù) 應為：

α = α η

均勻電場中的電子崩增長規(guī)律：

na = n0 e (α η ) d
式中：n0-陰極表面處的初始電子數(shù)； na-到達陽極時的電子數(shù)

這時應該注意：在一般氣體中，正離子數(shù)等于新增的電 這時應該注意 子數(shù)；而在電負性氣體中，正離子數(shù)等于新增的電子數(shù)與負 離子數(shù)之和。

由于強電負性氣體在實用中所處條件均屬于流注放電 的范疇，所以這里不再討論其湯遜自持放電條件，而直接 探討其流注自持放電條件。為此，可參照式(120)寫出均 勻電場中電負性氣體的流注自持放電條件為：

(α η ) = K
實驗研究證明：對于SF6氣體，常數(shù)K=10.5，相應的擊 穿電壓為：

U b = 88.5 pd + 0.38

(kV)

式中：p-氣壓，Mpa，d-極間距離，mm

在工程應用中，通常pd<1MPa mm
，所以上式可近似地寫 成：

U b ≈ 88.5 pd

(kV)

式(216)和式(217)均表明，在均勻電場中SF6氣體的擊 穿也遵循巴申定律。它在0.1MPa(1atm)下的擊穿場 強 Eb = U b ≈ 88.5kV / cm ，幾乎是空氣的3倍。
d

在氣體絕緣電氣設備中最常見的是稍不均勻電場氣隙，例如同 軸圓筒間的氣隙。

在稍不均勻電場中，極性對于氣隙擊穿電壓的影響 與極不均勻電場中的情況是相反的，此時負極性 下的擊穿電壓反而比正極性時低10％左右。沖擊 系數(shù)很小，雷電沖擊時約為1.25，操作沖擊時更小， 只有1.05～1.1。

    (二) 極不均勻電場中SF6的擊穿

極不均勻電場中SF6氣體擊穿的異�，F(xiàn)象 與空間電荷的運動有關。 我們知道，空間電荷對棒極的屏蔽作用 會使擊穿電壓提高，但在雷電沖擊電壓的 作用下，空間電荷來不及移動到有利的位 置，故其擊穿電壓低于靜態(tài)擊穿電壓；氣 壓提高時空間電荷擴散得較慢，因此在氣 壓超過0.1～0.2MPa時，屏蔽作用減弱，工 頻擊穿電壓會下降。

   （三）影響擊穿場強的其它因素
氣體絕緣電氣設備的設計場強值遠低于理論擊穿場強， 這是因為有許多影響因素會使它的擊穿場強下降。此處僅介 紹其中兩種主要影響因素，即電極表面缺陷和導電微粒。

1.電極表面缺陷 圖表示電極表面粗糙度 Ra對SF6，氣體電氣強度Eb的 影響。
可以看出：GIS的工作 氣壓越高，則Ra對Eb的影響 越大，因而對電極表面加 工的技術要求也越高。
電極表面粗糙度大時，表面突起處的局部電場強度要 比氣隙的平均電場強度大得多，因而可在宏觀上平均場強尚 未達到臨界值時就誘發(fā)擊穿。
除了表面粗糙度外，電極表面還會有其它零星的隨機缺 陷，電極表面積越大，這類缺陷出現(xiàn)的概率也越大。所以電 極表面積越大，SF6氣體的擊穿場強越低，這一現(xiàn)象被稱為 “面積效應”。

2.導電微粒 設備中的導電微粒有兩大類，即固定微粒和自由微粒， 前者的作用與電極表面缺陷相似，而后者因會在極間跳動 而對SF6氣體的絕緣性能產生更大的不利影響。

武漢紐瑞德氣體

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