一、极不均匀电场气体放电的特点

电气设备中的绝缘结构大多是不均匀电场。按照电场分布不均匀的程度可分为稍不均匀电场和极不均匀电场两种情况。

1.极不均匀电场的典型电极

电场不均匀的程度一般用电场不均匀系数f表示

f=E_max/E_av   (TYBZ01402003)

式中 E_max——间隙中最大电场强度；

E_av——平均电场强度，为电极间电压与电极间距离之比。

f<2时为稍不均匀电场，f＞4时为极不均匀电场。

极不均匀电场中，由于间隙距离大，击穿电压主要取决于间隙距离，与电极的具体形状、尺寸关系不大，所以通常用棒一板电极(或线一板电极)和棒一棒电极(或线一线电极)分别作为研究不对称的不均匀电场和对称的不均匀电场放电特性的典型电极。对实际工程中的各种不均匀电场，其气隙的击穿电压可以参照与之相近的典型电极气隙的击穿电压来估算。

2.极不均匀电场气体放电的特点

在极不均匀电场中，当外施电压达到一定数值，整个间隙击穿前，曲率半径小的电极表面附近的场强就已很高，在此局部空间会产生强烈的游离过程，黑暗中可以看到此处有蓝紫色的晕光，并伴有“嗞嗞”声响，这种放电现象称为电晕放电。在游离区外(称外部空间)由于场强较弱，不发生碰撞游离。

电晕放电是极不均匀电场所有的一种自持放电形式。极不均匀电场具有稳定的电晕放电，开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压，此时电极表面的场强称为电晕起始场强。随着外施电压的升高，电晕层扩大，当电压升高到一定值时，形成贯穿两极的放电通道，间隙击穿。显然击穿电压大于电晕起始电压，并且电场越不均匀，两者的差别越大。此外，不对称的不均匀电场，曲率半径较小的电极的极性不同时，间隙的电晕起始电压和击穿电压也各不相同。

极不均匀电场气体间隙的击穿电压与外施电压的种类有关。同一气体间隙，在不同性质的电压作用下，其击穿电压值不同，并且分散性较大。

二、极性效应

1.极性效应的概念

对于电极形状不对称的不均匀电场，曲率半径较小的电极的电压极性不同时，同一间隙的电晕起始电压和击穿电压也不相同，这种现象称为极性效应。

2.极性效应的结果

曲率半径较小的电极为正极性时，间隙的电晕起始电压比负极性时的高，而击穿电压比负极性时的低。

3.原因分析

极性效应是由于曲率半径较小的电极的电压极性不同时，间隙中空间电荷对外电场的畸变作用不同，即对放电发展的影响不同而引起的。下面以典型的不对称电场：棒一板间隙来分析产生极性效应的原因及造成的结果。

若棒电极为正极性，间隙中出现的电子向棒电极运动，进入到强场区后，引起碰撞游离，形成电子崩。电子崩到达棒电极后，电子就进入棒电极，而正离子则以相对缓慢的速度向板极运动，所以在棒电极附近积聚起正空间电荷。这些正空间电荷削弱了紧贴棒极附近的电场，加强了外部空间的电场，如图TYBZ01402003-1所示。棒极附近电场被减弱，使得放电不易达到自持，故电晕起始电压高。而外部电场被加强，即流注头部前方电场被加强，利于放电通道向板电极发展，故击穿电压低。

若棒电极为负极性，阴极表面游离形成的电子立即进入强场区发生碰撞游离，形成电子崩。当电子崩中的电子离开强场区后就不再引起游离，一部分电子消失于阳极，一部分电子形成负离子，负空间电荷的浓度小，对放电的发展影响不大。电子崩中的正离子则积聚在棒极附近，如图TYBZ01402003-2所示。正离子使得靠近棒极附近的电场被加强，放电易于达到自持，故其电晕起始电压低；外部空间的电场被削弱，流注通道不易向板电极发展，故击穿电压高。