空气击穿

一、关于安全：由于试验经常是在高电压条件下进行，为确保操作者安全。本仪器采用如下保护设计。1、前端装有空气开关做过流保护；（设定值20A.）；2、试验箱采用具有良好绝缘特性的有机玻璃制成。北京中航时代检测仪器测试电压头安全放电距离对四周均大于200mm；（350mm），试验时箱壁对操作者构成良好防护墙，以确保安全；3、试验变压器高压侧尾端及仪器外壳均已安全接地；4、电路上设有过流保护、过压保护，（要求：北京中航时代检测仪器器主机电源和计算机电源必须同相）；5、报警灯信息解释：(1)试验箱门打开绿色灯亮，代表可以进行更换试样操作。(2)试验箱门关闭黄色指示灯亮代表可以开始试验。(3)试验开始后高压大于0.5KV时红灯点亮，代表高压警示。(4)直流试验结束，高压放电。或手动放电时。蜂鸣器响起报警灯闪烁。6、四级安全断电控制：⑴漏电保护器（空开）⑵总电源开关（急停）⑶调压器复位开关⑷试验箱门安全开关特别提示：安装北京中航时代检测仪器器的试验室必须装备符合国家相关标准要求的接大地保护线；接地保护线端子位于主机后板左下,（接地电阻小于4欧姆。）输入电源功率：北京中航时代检测仪器ZJC-50kV型不低于3kVA二、典型试样：绝缘材料，电子材料，有机硅材料，胶粘剂材料，电工材料，绝缘材料，固体材料，橡胶，塑料，薄膜，绝缘漆，漆膜，硫化橡胶，片材，热固性塑料，绝缘漆漆膜，电容器纸，陶瓷，玻璃，导热材料，硅材料，有机硅，聚碳酸酯PC材料，聚碳酸酯改性材料，涂料，树脂和胶、浸渍纤维制品、云母及其制品、塑料复合制品、陶瓷和玻璃、绝缘纸、柔软复合材料、树脂胶等等。三、样品取样：1、对该材料的说明中应定义详细的取样流程。2、为了质量控制的目的，在取样时应收集足够的样品以评估被测样品的平均质量和被检批次的变化情况，为了使所取样品不受时间的影响，应在实验室或其他测试区域已经开始准备测试样时进行取样。3、为了获得最可取的测试条件，需要从那些远离材料中明显缺损或是间断的地方进行取样。对于卷材，除非要对缺损或间断的出现或邻近进行调查，否则应避免对外在的几层进行取样，例如卷材包的最外层，或是紧邻片或卷边缘的材料。4、取样应足够大，以便能够按特殊材料的要求进行各项测试；5、北京中航时代检测仪器器被测材料为片型材料，常用电极为GB1408中的等直径电极和不等直径电极，此电极对试样的要求为直径大于25mm或直径大于100mm。也可根据不同材料制作不同的电极。操作电压下气隙的击穿特性电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变化而引起电感和电容回路的振荡产生过电压，称为操作过电压。操作过电压的峰值可高达最大相电压的3~3.5倍，因此为保证安全运行，需要对高压电气设备的绝缘考察其耐受操作过电压的能力。在电力系统中的操作过电压作用下空气间隙的击穿特件，过去曾认为与工频电压的击穿特性差别不大，其电压击穿介于电压击穿和工频电压击穿之间，一般可以引入某个操作系数把操作过电压折算成等效工频电压来考虑，故早期的工程实践中，常采用工频电压试验来考验绝缘耐受操作过电压的能力。近20年来，随着电力系统工作电压的不断提高，操作过电压下的绝缘问题越来越突出，从而广泛地开展了对操作过电压波形下气体绝缘放电特性的研究。在研究中发现了一系列新的特点，如波形对电压击穿有很大的影响，在一定的波形下操作50%电压击穿甚至比工频电压击穿还要低等等。因此目前的试验标准规定，对额定电压在300kV以上的高压电气设备要进行操作电压试验。这说明操作电压下的击穿只对长间隙才有重要意义。为了模拟操作过电压，需要规定一定的标准波形，国际电工委员会(IEC)和我国国家标准规定的操作电压标准波形是与电压波形相类似的非周期性指数衰减波，只是波前时间T1比半峰值时间T2长得多，规定的操作电压标准波形为250/2500μs，容许的偏差为波前时间加减±20%，半峰值时间±60%。当标准波形不能满足要求时，可选用100/2500μs或500/2500μs的波形。用电压发生器产生标准操作波时，发生器的效率很低，所以在工程实践中也常采用振荡操作波代替非周期性的指数哀诚的标准波形。通常采用与波相似的非周期性指数衰减波来模拟频率为数千赫的操作过电压，研究表明，长空气间隙的操作击穿通常发生在波前部分，因而其电压击穿与波前时间有关而与波尾时间无关。图1-21是棒一板空气间隙的正极性操作U50%和波前时间的关系。从图中可以看出，曲线呈“U”形，在某一波前时间（称为临界波前时间）下U50%有极小值。这个极小值可能比间隙的工频电压击穿还低。随着间隙距离的增大，临界波前时间也增加，对于输电线路和变电所的各种形状的空气间隙，操作波形对电压击穿都具有类似的影响。出现“U”形曲线在正极性下更为明显。图1-22给出空气中棒一板间隙在正极性和操作波作用下电压击穿的比较(图中数据为标准大气条件下的)。由图1-22可见，长间隙的电压击穿远比操作电压击穿要高，且操作电压击穿在间隙长度超过5m时呈现明显的饱和趋势。从图1-22还可看出，间隙距离越大，则最小电压击穿与标准正极性操作波下的电压击穿的差别越大。当间隙长度达25m时，操作下的最低击穿强度仅为1kV/cm，对于图1-22所示的操作波下的最小电压击穿Umin在间隙距离S=1～20m范围内，可用以下经验公式表达 (1-18)棒—板间隙的操作电压击穿比同样距离的其他间隙要低，其他间隙的操作电压击穿Ua可根据其间隙系数k和棒一板间隙的操作电压击穿Ur(均指50%电压击穿)来估算：即 (1-19)间隙系数k与间隙的几何形状，也就是间隙中的电场分布有关，k的数值可在绝缘手册中查到：但在工程中为了保证可靠性和经济性，常需要在1：1的模型上进行试验以取得可靠的数据。

一、测试电极：金属电极应始终保持光滑、清洁和无缺陷。注1：当对薄试样进行试验时，电极的维护格外重要为了在击穿时尽量减小电极损伤，优先采用不锈钢电极；接到电极上的导线既不应使得电极倾斟或其他移动或使得试样上压力变化，也不应使得试样周围的电场分布受到显著影响；注2：试验非常薄的薄膜（例如，＜5μm厚〉时，这些材料的产品标准应规定所用的电极、操作的具体程序和试样的制备方法。1、不等直径电极：电极极由两个金属圆柱体组成，其边缘倒圆成半径为（3.0土0.2) mm的圆弧。其中一个电极的直径为（25士1) mm，高约25 mm，另一个电极直径为（75士。mm，高约 15 mm。 两个电极同铀放置，误差在 2mm内）所示。2、等直径电极：如果使用一电极架便上下电极准确对中放置，误差在1. 0 mm内，则下电极直径可减小到（25士 。 mm，两电极直径差不大于0. 2 mm. 其所测结果与5. 1. 1. 1不等直径电极测得的结果不一定相同。3、厚样品的试验：当有规定时，厚度超过 3mm 的板材和片材应单面机加工至（3. 0 士 0. 2) mm. 然后，试验时将高压电极置于未加工的面上。注：为了避兔网络或因受现有设备限制，必要时可以根据需要，通过机加工把试样制备成更小的厚度。4、带、薄膜和窄条：两个电极为两根金属棒，其直径为（6. 0±0. 1) mm. 垂直安装在电极架内，使一个电极在另一个电 撞上面，试样夹在棒的两个端面之间。上下电极要同心轴，误差在0.1 mm内。 两电极面应与其轴向相垂直，端面的边缘倒成半径为(1. 0土0.2) mm的圆弧。上电极压力为（50±2) g且应能在电极架内的沿垂直方向自由移动。为了防止窄条边缘发生闪络，可用薄膜或其他薄的绝缘材料条搭盖在窄条边缘并夹住试样。 此外， 电极周围可以采用防弧密封固，此时电植和密封圈之间留有（1～2) mm的环状间隙。 下电极与试样之间的间隙（在上电极与试样接触之前〉应小于0.1 mm。5、锥销电极：在试样上垂直试样表面钻两个相互平行的孔，两孔中心距离为（25土1) mm. 两孔的直径这样来确定：用锥度约2%的钱刀扩孔后每个孔的较大的一端的直径不小于4.5 mm且不大5. 5 mm.。钻好的两孔完全贯穿试样，但如果试样是大管子，则孔仅贯穿一个管壁，并在孔的整个长度上用铰刀扩孔。在钻孔和扩孔时，孔周围的材料不应有任何形式的损坏，如劈裂、破碎或碳化。用作电极的锥形销的锥度为（2.0土0. 2）%，并将锥形销压人〈但不要锤人〉两孔，以使它们能与试样紧密配合，并突出试样每一面至少2 mm））这类电极仅适用于试验厚度至少为1. 5 mm的硬质材料。6、平行圆柱形电极：对厚度大于15mm的具有高电气强度的试样进行试验时，将试样切成100mm×50 mm，并钻两个孔，每个孔的直径比圆柱形电极的直径大，但差值不大于0.I mm.圆柱形电极直径为（6.0士0.1）mm，并有半球形端部，每个孔的底部是半球形以便与电极配合，使得电极部和孔的底部之间间隙在任何点都不超过0.05 mm。如果在材料规范中没有另外规定，则两孔沿其长度的侧面相距应是(10士1)mm，每孔应延伸到离相对的表面（2.25±0. 25) mm以内。二、可测项目：介电强度、击穿强度、电气强度、电气强度、耐压强度、漏电流、交流试验电压、直流试验电压、介电击穿强度、耐电压击穿强度、电气介电强度、高压击穿、工业频率。三、关于校准：1、在校准测量时，测试样应处于通路状态。2、将一个独立的校准电压表连接到测试电压源的输出端，以检测测量设备的精度。北京中航时代检测仪器校准测量适用的这类电压表示例为：具有可比精度的电极电压表，分压器，或电压互感器。3、在电压大于12kV有效值（16.9kV峰值）时，应用球隙校准电压测量设备的读数。大气条件对气体间隙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Kδ代替上述δ值来校正电压击穿值。表1-1 校正系数空气相对密度δ0.70.750.80.850.90.951.001.051.101.15校正系数Kδ0.720.770.810.860.910.951.001.051.091.13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 (1-21)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Kh可用下式表示 (1-22)式中 Kh——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 (1-23)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ka，ka计算为 (1-24)式中 H——安装地点的海拔高度，m。

一、测试意义：1、电绝缘材料的绝缘强度是决定材料可以在何种条件下使用的关键性能。在很多情况下，材料的绝缘强度是所使用装置设计的决定性因素。2、本仪器中介绍的测试，将用于提供部分所需的信息，以判断材料在一定应用条件下的适用性；当然也能用于检测由于流程的变化，老化的程度，或是其他制造或环境条件而造成的变化或是与正常特征的偏差。该测试方法可以有效地应用于流程控制，验证或研究测试。3、本测试方法所获得的结果，很少能直接用于实际使用材料介电性能的判断。北京智德创新检测仪器在大多数情况下，还需要对其他功能测试和/或对其他材料测试所获得的结果进行比较，以估计出它们对特定材料的影响，才能进行评价。4、在三种电压使用方法中。方法A，快速测试；方法B，逐步测试；方法C，慢速测试。方法A常用于质量控制测试。较费时的方法B和C通常给出较低的结果，但在对不同材料进行相互比较时，它们所给出的结果更有说服力。如果可以安装电动电压控制器，那么慢速测试法将比逐步测试法更简单，也更常用。方法B和C所获得的结果可以相互比较。5、试样的状态a)试样的厚度和均匀性，是否存在机械应力；b)试样预处理，特别是干燥和浸渍过程；c)是否存在孔隙、水分或其他杂质。6、试验条件a)施加电压的频率、被形和升压速度或加压时间；b)环境温度、气压和湿度；c)电极形状、电植尺寸及其导热系数；d)周围媒质的电、热特性。二、测试环境：1、试样的处理⑴用绸布蘸对试样无腐蚀作用的溶剂,擦净试样。⑵北京智德创新检测仪器预处理和条件处理：处理条件和方法可根据产品的性能和要求从本标准附录表1和表2中选取。有特殊要求的由产品标准另行规定。⑶绝缘材料的电气强度随温度和含水量而变化。除被测试材料另有规定外，试样应在23±2℃，相对湿度（50±5）%的条件下处理不少于24h。⑷经过受潮或浸液体媒质的试样在试验前应用滤纸轻轻吸去液滴，北京智德创新检测仪器从试样取出到试验完毕不应超过5分钟。2、媒质：⑴气体媒质：采用空气。⑵液体媒质：25#变压器油，常态试验及90℃以下的热态试验采用清洁的变压器油，90℃至300℃以内的热态试验采用清洁的硅油。3、试验环境：⑴常态试验环境：温度为25±5℃，相对湿度为65±5%。⑵热态试验或潮湿环境试验条件由产品标准参照录中表2予以规定。击穿的判断：试样沿施加电压方向及位置有贯穿小孔、开裂、烧焦等击穿痕迹。三、关于安装：1、仪器安装在水平水泥地面，无振动和腐蚀空间，建议距离墙体和操作人员在1米以上。2、仪器后部有高压变压器质量重心偏后，北京智德创新检测仪器运输和安装过程中请注意。3、本仪器建议一次吊装到位，叉车安装建议前后两台配合安装。4、通讯接口两条线，一条固定连线连接到计算机通讯串口COM1；另外一条连接线主机是14针航空插头，计算机端为扁型DB37芯插头。5、电源端子接线ABC为220V三相，地线为零线必须接6、接地端子必须用多股铜线良好接地。7、高压预留和低压预留请不要连接，为高压外引准备特殊测试。 8、高压和低压绝缘柱可以在长期不用或者更换外置高压和其他操作人员时把高压引线悬空，北京智德创新检测仪器避免误操作。9、试验时高压和低压引线端用高压引线鳄鱼夹和低压引线鳄鱼夹连接。10、高压点击和低压电极正常情况下是25mm和75mm两个圆形表面光滑铜电极，分别在上下部位用螺丝固定，如果特殊情况需要更换，请拧开相应的螺丝更换附件中备用电极即可。11、油盒固定点是一个上凸起的销子，可以把油盒垂直向上端起，取下和放上，方便更换变压器油。12、油盒支架是一个整体安装的电木机构，北京智德创新检测仪器可以取出更换电极更加方便。13、变压器油添加要超过上电极上部最少30mm。电压下气隙的击穿特性电压一般是指持续时间很短，只有约几个微妙到几十个微秒的非周期性变化的电压。由产生的过电正就属于这样的电压。由于电压作用时间短到可以与放电需要的时间相比拟，所以空气间隙在电压作用下有着一系列的特点，本节将介绍空气间隙在电压作用下所显现的一些主要放电特性。一、标准波形为了检验绝缘耐受电压的能力，在实验室中可以利用电压发生器产生高压，以模拟放电引起的过电压。为了使所得到的结果可以互相比较，需要规定标准波形。标准波形是根据电力系统中大量实测得到的过电压波形制订的。我国规定的电压标准波形如图1-14所示。电压波形由波前时间T1及半峰值时间T2来确定。由于实验室中一般用示波器摄取的电压波形图在原点附近往往模糊不清，波峰附近波形较平，不易确定原点及峰值的位置，因此视经过0.3Um和0.9Um，两点的直线构成的视在斜角波前(图1-14)。我国国家标准规定的冲电压标准波形的参数与国际标准IEC规定的相同，T1=(1.2±30%)μs，T2=(50±20%)μs。冲电压除了T1及T2外，还应指出其极性(不接地电极相对于地而言的极性)。标准波形道常可以用符号±1.2/50μs表示。二、放电时延图1-15表示电压作用下空气间隙的电压击穿波形。设经过时间t1后，电压由零升到间隙的静态电压击穿(即直流或工频电压击穿幅值)U0时，间隙并不能立即击穿，而要经过一定的时间间隔t1，到达t2时才能完成击穿。为此，首先必须在阴级附近出现一个有效电子，通常把电压达间隙的静态电压击穿U0开始到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间称为统计时延，用ts表示。由于间隙中自由电子的出现与许多不能准确估计的因素有关，特别是在依赖自然界的宇宙线等辐射产生游离的情况下更是如此，而由此产生的自由电子也不一定都能成为有效电子。因为有的电子可能因扩散而消失，有的可能附着在分子上成为负离子，因此统计时延ts有分微性。从第一个有效电子到间隙完成击穿，还需要一定的放电发展时间，称为放电形成时延，用tf表示。tf包括从电子崩、流注到主放电的发展所需的时间，由于受各种偶然因素的影响，tf也具有分放性。ts和tf均服从统计规律。气体间隙在电压作用下击穿所需的全部时间为t=t1+ts+tf (1-16)式中ts+tf—放电时延，用t1表示。在电场比较均匀的短间隙(如球隙中)，t1比较稳定，其也较小，这时统计时延ts实际上就是放电时延。统计时延ts和外加电压大小、光照射强度等很多因素有关。ts随间隙上外施电压的增加而减小，这是因为此时间隙中出现的自由电子转变为有效电子的概率增加的缘故。若用紫外线等高能射线照射间隙，使阴极释放出更多的电子，就能减少ts，利用球隙测量电压时，有时需采用这一措施。极不均匀电场的间隙，如棒一板间隙中，由于在局部强电场区较早地出现游离，出现有效电子的概率增加，所以ts较小，放电时延主要取决于tf，特别是当间隙距离较大时，tf较长。若增加间隙上的电压，则电子的运动速度及游离能力都会增大，从而使tf减小。三、50%放电电压 U50%在持续电压作用下，当气体状态不变时，一定距离的间隙，其电压击穿具有确定的数值，当间隙上所加的电压达到其电压击穿时，其间隙即被击穿。为了求得在电压作用下空气间隙的电压击穿，应保持电压的波形不变，逐渐升高电压的幅值。在此过程中发现，当电压的幅值很低时，每次施加电压间隙都不击穿；随着外施电压的升高，放电时延缩短，因此，当电压幅值增加到某一定值时，由于放电时延有分散性，对下较短的放电时延，击穿有可能发生。即在多次施加此电压时，击穿有时发生，有时不发生；随着电压幅值的继续升高，多次施加电压时间隙击穿的百分比越来越高；最后当电压的幅值超过某一值后，间隙在每次施加电压时都将发生击穿。从说明间隙耐受电压的能力看，当然希望求得刚好发生击穿时的电压，但这个电压值在实验中很难准缺求得，所以工程上采用了50%放电电压，用U50%表示，U50%就是指在该电压作月下，放电的概率为50%。实际上U50%和绝缘的最低放电电压已相差不远，故可用U50%来反映绝缘耐受电压的能力。50%主穿电与静态电压击穿的比值，称为绝缘的系数，用β表示，即 (1-17)式中 U0——工频电压击穿的幅值。在均匀电场和稍不均匀电场中，由于放电时延缩短，电压击穿的分散性小，其系数实际上等于1，且在U50%作用下，击穿通常发生在波前峰值附近；在极不均匀电场中，由于放电时延较长，电压击穿的分散性也大，故系数通常大于1，且在U50%作用下，击穿通常发生在波尾在标准击电压波作用下，棒一棒及棒一板空气间隙50%放电电压与间隙距离的关系如图1-16所示。从图1-16中可见，棒一板间隙有明显的极性效应。棒一棒间隙也有不大的极性效应，这是由于大地的影响，使不接地的下的棒极附近电场增强的缘故。在图中所示范围内，电压击穿U50%和间隙距离S呈直线关系。四、伏秒特性由于电压持续时间短，放电时延不能忽略不计，所以上述50%电压击穿不能完全说明间隙的击穿特性。例如，两个间隙并联，在不同幅值的电压作用下，就不一定是50%电压击穿低的那个间隙先击穿了。因为间隙的电压击穿还必须和电压的作用时间联系起来，才好确定间隙的击穿特性。间隙在工频电压及直流电压作用下，电压变化的速度相对于放电过程来说，总是非常缓慢的，故可用某个确定的电压击穿值来表示某间隙的绝缘强度。两个间隙并联，在持续电压作用下，总是电压击穿低的那个间隙先击穿。然而电压作用时间以微秒计，故间隙的击穿特性就必须考虑到放电时间的作用。同一波形、不同幅值的电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线，称为间隙的伏秒特性曲线。工程上常用伏秒特性曲线来表征间隙在电压作用下的击穿特性。伏秒特性可用实验方法求取。对丁某一间隙施加电压，并保持其标准的电压波形不变，逐渐升高电压幅值，得到该间隙的放电电压U与放电时间t的关系，则可绘出伏秒特性，如图1-17所示。作图时要注意，当击穿发生在波尾时，伏秒特性上该点的电压值应取电压的幅值，而不是击穿时的电压值。由于放电时间具有分散性，同一个间隙在同一幅值的标准电压波的多次作用下，每次击穿所需的时间不同，故在每级电压下，可得到一系列的放电时间，故伏秒特性曲线实际上是以上、下包络线为界的一个带状区域，如图1-18所示。间隙的伏秒特性形状与极间电场分布有关。对于均匀或稍不均匀电场，由于击穿时的平均场强较高，放电发展较快，放电时延较短，故间隙的伏秒特性曲线比较平坦，如图1-18曲线2所示，而且分散性也较小，仅在放电时间极短时，略有上翘，这是由于统计时延的缩短需要提高电压的缘故。由于均匀及稍不均匀电场的伏秒特性曲线除在很短一部分的上翘以外，很大一部分曲线是平坦的，其50%电压击穿和静态电压击穿相一致。由于上述这种性质，故在实践中常常利用电场比较均匀的球间隙作为测量静态电压和电压的通用仪表。对于极不均匀电场中的间隙，其平均击穿场强较低，放电形成时延tf受电压的影响大，tf较长且分散性也大，其伏秒特性曲线在放电时间还相当大时，便随时间t之减少而明显地上翘，曲线比较陡，如图1-18曲线1所示。而且，即使在电压作用时间较长(击穿发生在波尾)时，电压击穿也高于静态电压击穿。间隙的伏秒特性在考虑保护设备(如保护间隙或避雷器)与被保护设备(如变压器)的绝缘配合上具有重要的意义。在图1-19和图1-20中，S1表示被保护设备绝缘的伏秒特性，S2表示与其并联的保护设备绝缘的伏秒特性。图1-19所示S2总是低于S1，说明在同一过电压作用下，总是保护设备先动作(或间隙先击穿)，从而限制了过电压的幅值，这时保护设备就可对被保护设备起到了可靠的保护作用，但若S2与S1相交，如图1-20所示，虽然在放电时间长的情况下保护设备有保护作用，但在放电时间很短时，保护没备的电压击穿已高于被保护设备绝缘的电压击穿，被保护设备就有可能先被击穿，因而此时保护设备已起不到保护作用了。伏秒特性是防雷设计中实现保护设备和被保护设备间绝缘配合的依据。为了使被保护设备得到可靠的保护：被保护设备绝缘的伏秒特性曲线的下包线必须始终高于保护设备的伏秒特性曲线的上包线。为了得到较理想的绝缘配合，保护设备绝缘的伏秒特性曲线总希望平坦一些，分散性小一些，即保护设备应采用电场比较均匀的绝缘结构。