击穿电压在均匀电场中的沿面放电原理是什么？

均匀电场中的沿面放电

原理分析

在均匀电场中，当固体介质（如瓷柱）置于平行板电极间时，其表面电场强度与电力线平行。理论上，介质的存在不应改变电场分布。但在实际测试中，沿介质表面的闪络电压仍低于纯空气间隙击穿电压，主要原因包括：

‌表面污染或受潮‌：介质表面吸附水分、污秽等杂质，形成导电通道，导致局部电场强度升高； ‌

‌气隙存在‌：介质与电极接触不良或表面存在微小气隙，气隙的介电系数低于固体介质，导致气隙区域场强异常升高； ‌

 ‌ 表面粗糙度‌：介质表面粗糙或裂纹会形成局部高场强区域，促进放电发展。 

虽然在均匀电场情况下固体介质的引入并不影响电极间的电场分布，但放电总是发生在界面，且闪络电压比空气间隙的击穿电压要低得多，如图1-25所示。由图可见，沿面闪络电压与固体绝缘材料特性有关，例如，石蜡的闪络电压比电瓷高。这是由于石蜡表面不易吸附水分，而瓷和玻璃表面吸附水分的能力大的缘故。固体介质表面吸附水分形成水膜时，水膜中离子在电场作用下向电极移动，会使沿面电压分布不均匀，因而使闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压。越容易吸湿的固体沿面闪络电压越低。此外介质表面粗糙，也会使电场分布畸变，从而使闪络电压降低。上述影响因素在高气压时表现得更为明显。

除固体材料的影响外，固体介质是否与电极紧密接触对闪络电压也有很大影响。因为若固体介质与电极间存在气隙，则由于气体介质的介电常数比固体介质低，气隙中的场强将比平均场强高得多，因此气隙中将发生局部放电。气隙放电产生的带电质点到达固体介质与气体的交界面时，畸变原有电场，使沿面闪络电压明显降低。这一现象在气体绝缘设备绝缘支撑的沿面放电中也存在。

总的说来，造成这种现象的主要原因可以归结如下：

1)固体介质表面会吸附气体中的水分形成水膜。由于水膜具有离子电导，离子在电场中沿介质表面移动，电极附近逐渐积累起电荷，使介质表面电压分布不均匀，从而使沿面闪络电压低于空气间隙的击穿电压。

2)介质表面电阻不均匀以及介质表面有伤痕裂纹也会使电场的分布畸变，使闪络电压降低。

3)若电极和固体介质端面间存在气隙，气隙处场强大，极易发生电离，产生的带电质子到达介质表面，会使原电场分布畸变，从而使闪络电压降低。