空气净距与导体形状的关系

电场不均匀系数等于气隙中最大场强和平均场强之间旳比值。 电场不均匀系数f通常用来判断稍不均匀电场和极不均匀电场。有时会采用电场利用系数η来判断，电场利用系数η就是电场不均匀系数f的倒数。

由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而当所加电压达到某一临近值时，曲率半径较小的电极附近空间的电场强度首先达到起始场强E0，因而在这个局部区域出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流注，这种仅仅发生在强场区，即小曲率半径电极附近空间的局部放电称为电晕放电。在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与8该电极极性无关。极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。电场极不均匀的“棒-板”气隙，负极性击穿电压高于正极性击穿电压。

复合绝缘条件下气隙中 最大电场强度Eqmax与电极间电压U之间的近似关系式如公式1，

图1 40.5kV开关柜母线布置示意图

以管型母线和矩形铜排为例按照公式（１）计算，如图２所示铜管外径50ｍｍ（r1=25）壁厚5mm，采用3mm（r2=28）的环氧硫化涂敷绝缘，全圆角矩形铜排60mm宽12mm（r1=6）厚，同样3mm（r2=9）厚固体绝缘，电极间电压185kV，绝缘材料相对介电常数是2.9，计算不同相间距Ｐ下最大电场强度和电场不均匀系数计算如表2所示，可以看出相同相间距的情况下管型母线电场强度显著低于矩形母线，不均匀电场系数也明显小于矩形母线。

表2 铜管和铜排电场情况比较

一般来说，空气击穿的安全场强是3000kV/m，矩形母线相间距380mm时，空气净距为320mm，电场强度3048 kV/m ，超过了安全场强，管型母线在300mm相间距时也只有1735 kV/m，远低于3000kV/m的安全场强；对于电场不均匀系数f，均匀电场f=1；稍不均匀电场1 4，f越大，说明电场越不均匀，通过表1可以看出矩形母线的电场极不均匀。

计算可以看出，40.5kV开关柜采用矩形母线，采用60mm宽12mm 厚全圆角铜排， 即使460mm相间距，电场强度2845kV/m，已经接近了3000 kV / m的安全场强 ，几乎没有裕度，因此必须加大相间距，加大开关柜尺寸才能满足耐压要求，保证长期使用的安全可靠。IEC60071标准规定的170kV雷电冲击耐受电压需要满足的空气净距是320mm，而对于GB40.5kV开关柜要求雷电冲击耐受电压185kV来说，至少需要400mm空气间隙。而采用热缩套管，可以大大缩小电气间隙，但存在着高温老化/破裂的风险。如RAYCHEM 型号BBIT 套管，矩形铜排相间净距140mm，相对地190mm，同时十分合理的给出了圆型母排所需间距要小于矩形铜排。