气体的电气特性

气体（特别是空气）是电力系统中应用相当广泛的绝缘材料，如架空输电线路相与相之间、线路与铁塔之间、变压器引出线之间都是以空气作为绝缘介质的。此外，在一些液体与固体绝缘材料内部也或多或少的含有一些气泡。所以气体放电的研究是高电压技术中的一个基本任务。

在通常情况下，由于宇宙射线及地层放射性物质的作用，气体中含有少量的带电质点（约为1000对/cm3 ）。在电场作用下，这些带电质点沿电场方向运动，形成电导电流，故气体通常并不是理想的绝缘材料。当电场较弱时， 由于带电质点极少，气体中的电导电流也极小，故可认为气体电介质是良好的绝缘介质。在电场作用下，电子在气体介质中的运动轨迹如图1.15所示。

图1.15　电场作用下气体介质中的电子的运动轨迹

当加在气体间隙上的电场强度达到某一临界值后，间隙中的电流会突然剧增，气体介质会失去绝缘性能，这种现象称为气体介质的击穿，也称气体放电。击穿时加在气体间隙两端的电压称为该气隙的击穿电压，或称放电电压，用UF表示。均匀电场中，击穿电压与间隙距离之比称为该气体介质的击穿场强。击穿场强反映了气体介质耐受电场作用的能力，即该气体的电气强度，或称气体的绝缘强度。在不均匀电场中，击穿电压与间隙距离之比，称为该气体介质的平均击穿场强。

气体间隙击穿后， 由于电源容量、电极形式、气体压力等的不同，其具有不同的放电形式。在大气压或更高的气压下常表现为火花放电的形式，但如果电源功率大、内阻小时，就可能出现电流大、温度高的电弧放电。不管是火花放电还是电弧放电，放电通常限制在一个带状的狭窄通道中。在极不均匀电场中，可能只有局部间隙中的场强达到临界值，在此局部处首先出现放电，叫局部放电。高压输电线路导线周围出现的电晕放电就属于局部放电。当电极间既有固体介质，又有气体或液体介质，它们构成并联的放电路径时，放电往往沿着固体介质表面发生，通常叫作闪络。例如当输电线路上出现较高的电压时，常常会引起沿绝缘子表面的闪络。固体介质中的击穿将使介质绝缘强度永久丧失；而在气体或液体介质中发生击穿则一般只引起介质绝缘强度的暂时丧失，当外加电压去掉后，介质便能恢复其绝缘性能，故称为自恢复绝缘。