大气条件对电压击穿的影响

空气间隙及电气设备外部绝缘的电压击穿受到大气压力，温度和湿度的影响。在不同的大气条件下，空气间隙及电气设备外部绝缘的电压击穿必须换算到标准大气条件下才能进行比较。我国规定的标准大气条件是：大气压力P₀=101kPa、温度t₀=20℃，湿度f₀=11g/m³。在实际试验条件下空气间隙的电压击穿和标准大气条件下空气间隙的电压击穿可以通过相应的校正系数换算求得。

一、相对密度不同时电压击穿的影响

当气体的温度或压力改变时，其结果都反映为气体相对密度的变化，空气的相对密度δ为试验条件下的密度与标准大气条件下的密度之比，又因空气的相对密度与大气压力成正比，与温度成反比，如式(1-10)所示。

在大气条件下，空气间隙的电压击穿随空气的相对密度δ的增大面升高。实验证明，当δ在0.95～1.05时，空气间隙的电压击穿与其相对密度成正比。因此若不考虑湿度的影响，则空气相对密度在以上范围时的电压击穿U和标准大气条件下的电压击穿U₀有如下换算关系

U=δU₀     (1-20)

式(1-20)是对1m以下的间隙进行试验的基础上得到的，对于均匀电场、不均匀电场、直流电压、工频或电压都适用。

当利用球隙测量电压击穿时，如果空气的相对密度δ与1相差较大时，可用表1-1中的校正系数K_δ代替上述δ值来校正电压击穿值。

表1-1                       校正系数

近年来对长间隙击穿特性的研究表明，间隙电压击穿与大气条件变化的关系并不是一种简单的线性关系，而是随电极形状、距离以及电压类型而变化的复杂关系。除了间隙距离不大、电场比较均匀的球—球间隙以及距离虽大，但电压击穿仍随距离线性增大（如电压)的情况下，式(1-20)仍可适用外，对各种不同情况的电压击穿必须使用下式所示的空气密度校正系数

式中 m、n—与电极形状、间隙距离以及电压类型和极性有关的指数，其值在0.4～1.0的范围内变化。

二、湿度不同时电压击穿的影响

大气状态的另一个重要因素是湿度，湿度反映了空气中所含水蒸气的多少。空气的湿度对其电压击穿有一定的影响，当空气中湿度改变时，空气间隙的电压击穿按一定规律进行换算。

空气里所含水蒸气的密度，即单位体积的空气中所含水蒸气的质量，称为绝对湿度，它是以1m³容积的空气中所含水蒸气克数(g/m³)来表示。

实验表明，在均匀或稍不均匀电场中空气间隙的电压击穿随空气中湿度的增加而略有增加，但程度极微，可以忽略不计。但在极不均匀电场中，空气中的湿度对间隙电压击穿的影响就很可显了，电压击穿与深度有关，湿度的增加，使空气中的水分子增加，水分子易吸附电子而形成质量较大的负离子，电子形成负离子后，运动速度减慢，游离能力大大降低，从而使电压击穿增大。均匀电场中平均场强较高，电子的运动速度较大，水分子不易吸附电子.故湿度的影响较小；而在极不匀电场中，平均击穿场强较低，易形成负离子，所以湿度的影响也就比较明显。

根据以上的分析，在均匀及稍不均匀电场中，湿度的影响可以忽略不计。如球隙测量电压时，只需根据空气的相对密度校正其电压击穿，而不必考虑湿度的修正。而在极不均匀电场中，要对湿度进行校正，湿度校正系数K_h可用下式表示

式中 K_h——绝对湿度及电压类型的函数；

ω——指数，其值则与电极形状、距离以及电压类型、极性有关。

在极不均匀电场中，当湿度不同于标准大气条件时，空气间隙的电压击穿的换算关系可表示为

三、海拔高度的影响

随着海拔高度的增加，空气逐渐稀薄，大气压力及空气相对密度下降，因此空气间隙的电压击穿也随之下降。考虑到这一影响，我国标准规定，对于海拔高度高于1000m(但不超过4000m)处的电气设备的外绝缘，其试验电压应按规定的标准大气条件下的试验电压乘以系数k_a，k_a计算为

式中 H——安装地点的海拔高度，m。