了解电气绝缘的朋友应该都很熟悉IEC中对海拔高度的修正系数，作为计算电气安全距离的重要参数，这个系数广泛地应用于所有与电气绝缘相关的领域。从表中不难发现，以米为基准，随着海拔的升高，气压也越来越低，相对应的修正系数也越来越大。换言之，同一套系统（相同电压、相同清洁度、相同电气距离等）所处环境的气压越低，电极之间的空气就越容易被击穿。例如，海拔米处的气压约为米处的一半，相对应的修正系数也几乎是还是米处的2倍。图1.IEC表格A.2同时，我们也知道真空是绝缘的，这里我们不考虑量子物理中的霍金辐射理论，也不考虑电极材料蒸发导致真空状态发生改变的情况。如此一来，似乎形成了一个悖论：按照IEC中给的计算方法，海拔越高修正值也越大，当海拔无限高的时候，气压无限趋近于0kPa，那么此时我们认为环境是真空的，则这时候对应的还把修正系数应该是一个非常大的值；然而既然真空是绝缘的，那么真空环境下的所谓还把修正系数就应该是0或者无限趋近于0，这与IEC中的计算方法岂不是背道而驰？图2：空气被高压电击穿以下为“知其然”部分要想解开上面的“悖论”，就离不开巴申曲线（Paschenslaw）。巴申曲线是德国物理学家FriedrichPaschen于提出的，其定义为：两电极间开始形成电弧或放电的击穿电压是气体的压力和电极距离乘积的函数，写成；U=f(pd)图3：空气的巴申曲线由曲线我们不难看出，-当给定系统的电气间隙一定时，随着气压的降低，对应的耐受击穿电压近似于线性降低，所需要的安全电气距离线性增加，这与IEC中的A.2表格可以对应的上-当气压降低到某一个谷值的时候，耐受击穿电压降到最低点-此后气压继续下降，耐受击穿电压开始迅速攀升，对应的电气安全距离相应变小-真空状态下，系统耐受击穿电压接近于无穷大，即真空绝缘以下为“知其所以然”部分击穿或起弧，其本质是在外部电压下有大量带电粒子在电极间发生定向移动。而带电粒子的产生取决于从阴极出发的电子在向阳极移动过程中与中性粒子的碰撞次数和使其游离的概率。碰撞次数很好理解，粒子越多则产生碰撞的概率就越大，次数也就越多；游离的概率则取决于电场强度E和带电粒子的平均自由行程λ。先分析巴申曲线谷点右侧：-E越大，则带电粒子在电场中受到的作用力就越大，即动能越大，当动能大于气体分子的电离能时，气体分子就会产生碰撞电离-当电压一定时，电场强度E与电极距离/电气间隙d成反比-带电粒子平均自由行程λ与气压p成反比-带电粒子的动能W与pd成反比，即与巴申曲线的横坐标成反比-带电粒子的动能减小，就需要更大的电压才能将其击穿，所以击穿电压与pd成正比-故巴申曲线谷点右侧，U与pd基本满足线性关系，电气安全距离d确定的情况下，气压越高，对应的击穿电压也就越高，当系统电压确定时，气压越高所需要的安全电气距离就越短再分析巴申曲线谷点的左侧当通过谷点后气压继续降低，这时位于两极之间的空气变得极其稀薄，以至于带电粒子在气隙中几乎不会和任何一个中性粒子发生撞击，无法产生连续的气体碰撞电离；而其自由行程又远低于两极之间的电气距离d，无法依靠自身的动能完成正负极之间的迁移，如果想在这种条件下发生击穿，则必须提供足够大的电压。故谷点左侧随着pd的进一步减小，对应的击穿电压会迅速增高，当系统电压确定时，气压越低，所需要的电气安全距离也就越低。至此，开头的“悖论”迎刃而解：在谷点右侧，也就是我们日常绝大多数情况下，气压越低，系统能承受的击穿电压也就越低，所需的安全电气距离就越大，符合IEC中对海拔高度修正参数的定义；在谷点左侧的超低压或是真空情况下，越接近真空，系统能承受的击穿电压越大，所需的安全电气距离就越小，符合真空绝缘的理论。有一点需要注意的是，巴申定律不适合于间隙非常小的情况。即便在真空中，场致发射的电子以足够功率轰击阳极，会导致阳极材料的局部发射并融化、蒸发，导致真空度下降，并继而形成电弧，发生击穿。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
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