電場不均勻系數(shù)

電場不均勻系數(shù)f的定義為間隙中最大場強Emax與平均場強Eav的比值，即

f=Emax/Eav

Eav=U/d

式中

U——間隙上施加的電壓；

d——電極間最短的絕緣距離。

而通常用電場不均勻系數(shù)可將電場不均勻程度劃分為：均勻電場f=1；稍不均勻電場1 4。2100433B

電場的不均勻程度用電場不均勻系數(shù)?表征：

為場域中的最大電場強度值。均勻電場的?等于1,不均勻電場的?總是大于1,即?≥1。電場不均勻系數(shù)的倒數(shù)稱為絕緣利用系數(shù)η，η=1/?，η≤1。

對于不均勻電場的計算，除了一些電極形狀比較簡單（例如同軸圓柱電極間的電場，同心圓球電極間的電場等）的情況可以用解析方法精確計算外，大部分情況下只能用近似的解析計算方法或電場數(shù)值計算方法計算，或用電場的實際測量或模擬測量技術(shù)測得。電場的數(shù)值計算方法有有限差分法、有限元法、模擬電荷法等。電場的模擬測量包括電解槽模擬和導(dǎo)電紙模擬測量。

不均勻電場中的電介質(zhì)的性狀與電場的不均勻程度有關(guān)。根據(jù)其不均勻程度，不均勻電場可分為稍不均勻電場和極不均勻電場。若電場的不均勻程度不嚴(yán)重，當(dāng)極間電壓達(dá)到足以使氣體介質(zhì)發(fā)生自持放電時，氣體間隙就被擊穿（見氣體介質(zhì)擊穿），這種電場稱為稍不均勻電場。若電場不均勻程度比較嚴(yán)重，當(dāng)極間電壓達(dá)到足以使氣體介質(zhì)發(fā)生自持放電時，氣體間隙并不被擊穿，只是電場強度較高處的氣體發(fā)生電暈放電；進(jìn)一步提高電壓后，氣體間隙才被擊穿，這樣的電場稱為極不均勻電場。

也可以根據(jù)電場不均勻系數(shù)來區(qū)分不均勻電場。對于圓球形電極，當(dāng)電場不均勻系數(shù)處于2～4時，極間電場為稍不均勻電場；當(dāng)電場不均勻系數(shù)大于4時,極間電場為極不均勻電場。

電場的不均勻程度會影響電介質(zhì)的絕緣強度。在其他條件相同的情況下，電場愈不均勻，電介質(zhì)的絕緣強度愈低。

高壓電力設(shè)備中經(jīng)常遇到的是極不均勻電場，例如高壓架空輸電線路周圍的電場，高壓交流電機(jī)線棒出槽處的電場，電力變壓器引線附近的電場等。屬于稍不均勻電場的電場有高壓靜電電壓表（見靜電系電表兩電極間的電場，閥型避雷器放電間隙中的電場等。

只要有電荷存在的地方，其周圍就一定存在電場，通過電磁感應(yīng)就可能對人體或設(shè)備帶電。因此，帶電作業(yè)必須了解電場基本知識，加強防護(hù)措施。

根據(jù)電場強度的均勻程度，電場可以分為均勻電場與不均勻電場。

在均勻電場中，各點的電場強度的大小，方向都相同，如圖2 (a)所示平板電容器中間 部分的電場即為均勻電場。上述情況以外的電場都是不均勻電場；按不均勻程度的差別，又可分為稍不均勻電場和極不均勻電場。稍不均勻電場如球距不大于球的直徑的球間隙電場，如圖2(b)所示，極不均勻電場如棒一板間隙電場及棒一棒間隙電場，如圖2(c)、（d)所示。棒一棒間隙電場屬于對稱的稍不均勻電場，棒一板間隙電場則屬于不對稱的不均勻電場。前者比后者稍均勻些。

分析絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿時，不僅要考慮絕緣距離，而且還要考慮電場不均勻程度的影響。對于同樣距離的間隙，電場愈不均勻，通常擊穿電壓愈低。電氣設(shè)備中的電場大多為不均勻電場，為了提高絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓，必須設(shè)法減小電場的不均勻程度。

電極表面的電場強度與其表面的電荷密度成正比。在電極的尖端或邊緣，如圖2(a)及（e)所示，由于曲率半徑小，表面電荷密度大，電力線密集，電場強度高，容易發(fā)生局部放電。這種現(xiàn)象稱為尖端效應(yīng)或邊緣效應(yīng)。電極的邊緣或尖端是造成極不均勻電場的重要原因，所以工程上常需要改善電極形狀，避免電極表面曲率半徑過小或出現(xiàn)尖角 。

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不均勻系數(shù)

式中：