為了縮小電力設(shè)施的尺寸，總希望將氣隙長(zhǎng)度或絕緣距離盡可能取得小一些，為此就得采取措施來(lái)提高氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度。從實(shí)用角度出發(fā)，要提高氣隙的擊穿電壓不外乎采用兩條途徑;一是改善氣隙中的電場(chǎng)分布，使之盡量均勻；二是設(shè)法削弱或抑制氣體介質(zhì)中的電離過(guò)程。具體的方法有:
一、改進(jìn)電極形狀以改善電場(chǎng)分布
電場(chǎng)分布越均勻，氣隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)也就越大。因此，可以通過(guò)改進(jìn)電極形狀(增大電極的曲率半徑、消除電極表面的毛剩、尖角等)的方法來(lái)減小氣隙中的最大電場(chǎng)強(qiáng)度、改善電場(chǎng)分布、提高氣隙的擊穿電壓。
利用屏蔽來(lái)增大電極的曲率半徑是一種常用的方法。以電氣強(qiáng)度最差的“棒-板”氣隙為例，如果在棒極的端部加裝一只直徑適當(dāng)?shù)慕饘偾?就能有效地提高氣隙的擊穿電壓。
許多高壓電氣裝置的高壓出線(xiàn)端(例如電力設(shè)備高壓套管導(dǎo)桿上端)具有尖銳的形狀,往往需要加裝屏蔽罩來(lái)降低出線(xiàn)端附近空間的最大場(chǎng)強(qiáng)，提高電暈起始電壓。屏蔽罩的形狀和尺寸應(yīng)選得使其電暈起始電壓大于裝置的最大對(duì)地工作電壓。最簡(jiǎn)單的屏蔽罩當(dāng)然是球形屏蔽極。
在超高壓輸電線(xiàn)路上應(yīng)用屏蔽原理來(lái)改善電場(chǎng)分布以提高電暈起始電壓的實(shí)例有：超高壓線(xiàn)路絕緣子串上安裝的保護(hù)金具(均壓環(huán))、超高壓線(xiàn)路上采用的擴(kuò)徑導(dǎo)線(xiàn)等。
二、利用空間電荷改善電場(chǎng)分布
由于極不均勻電場(chǎng)氣隙被擊穿前一定先出現(xiàn)電暈放電,所以在一定條件下，還可以利用放電本身所產(chǎn)生的空間電荷來(lái)調(diào)整和改善空間的電場(chǎng)分布，以提高氣隙的擊穿電壓。以“導(dǎo)線(xiàn)-平板”、“導(dǎo)線(xiàn)-導(dǎo)線(xiàn)”氣隙為例,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)直徑減小到一定程度以后，氣隙的工頻擊穿電壓反而會(huì)隨著導(dǎo)線(xiàn)直徑的減小而提高，出現(xiàn)所謂“細(xì)線(xiàn)效應(yīng)”。其原因在于細(xì)線(xiàn)的電暈放電所形成的均勻空間電荷層，能改善氣隙中的電場(chǎng)分布，導(dǎo)致?lián)舸╇妷旱奶岣?而在導(dǎo)線(xiàn)直徑較大時(shí)，由于導(dǎo)線(xiàn)表面不可能絕對(duì)光滑，所以在整個(gè)表面發(fā)生均勻的總體電暈之前就會(huì)在個(gè)別局部先出現(xiàn)電暈和刷形放電，因此其擊穿電壓就與“棒-板”或“棒-棒”氣隙相近了。
三、采用屏障
由于氣隙中的電場(chǎng)分布和氣體放電的發(fā)展過(guò)程都與帶電粒子在氣隙空間的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和分布密切有關(guān)，所以在氣隙中放置形狀和位置合適、能阻礙帶電粒子運(yùn)動(dòng)和調(diào)整空間電荷分布的屏障,也是提高氣體介質(zhì)電氣強(qiáng)度的一種有效方法。
屏障用絕緣材料制成，但它本身的絕緣性能無(wú)關(guān)緊要，重要的是它的密封性(攔住帶電粒子的能力)。它一般安裝在電暈間隙中，其表面與電力線(xiàn)垂直。
屏障的作用取決于它所攔住的與電暈電極同號(hào)的空間電荷，這樣就能使電暈電極與屏障之間的空間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，從而使整個(gè)氣隙的電場(chǎng)分布均勻化。雖然這時(shí)屏障與另一電極之間的空間電場(chǎng)強(qiáng)度反而增大了，但其電場(chǎng)彤狀變得更像兩塊平板電極之間的均勻電場(chǎng)，所以整個(gè)氣隙的電氣強(qiáng)度得到了提高。
有屏障氣隙的擊穿電壓與該屏障的安裝位置有很大的關(guān)系。如果是“棒棒”氣隙，兩個(gè)電極都將發(fā)生電暈放電，所以應(yīng)在兩個(gè)電極附近都安裝屏障,方能收效。
在沖擊電壓下，屏障的作用要小一些，因?yàn)檫@時(shí)積聚在屏障上的空間電荷較少。
顯然，屏障在均勻或稍不均勻電場(chǎng)的場(chǎng)合就難以發(fā)揮作用了。
四、采用高氣壓
在常壓下空氣的電氣強(qiáng)度是比較低的，約為30kV/cm。即使采取上述各種措施來(lái)盡可能改善電場(chǎng)，其平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不可能超越這一極限，可見(jiàn)常壓下空氣的電氣強(qiáng)度要比一般固體和液體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度低得多。但是，如果把空氣加以壓縮，使氣壓大大超過(guò)0.1MPa(1atm)，那么它的電氣強(qiáng)度也能得到顯著的提高。這主要是因?yàn)樘岣邭鈮嚎梢源蟠鬁p小電子的自由行程長(zhǎng)度，從而削弱和抑制了電離過(guò)程。如能在采用高氣壓的同時(shí)，再以某些高電氣強(qiáng)度氣體(例如六氟化硫)來(lái)替代空氣，那就能獲得更好的效果。
五、采用高電氣強(qiáng)度氣體
在眾多的氣體中，有一些含鹵族元素的強(qiáng)電負(fù)性氣體[例如六氟化硫、氟里昂的電氣強(qiáng)度特別高(比空氣高得多)，因而可稱(chēng)之為高電氣強(qiáng)度氣體。采用這些氣體來(lái)替換空氣，當(dāng)然可以大大提高氣隙的擊穿電壓，甚至在空氣中混入一部分這樣的氣體也能顯著提高其電氣強(qiáng)度。
應(yīng)該指出，這一類(lèi)氣體要在工程上獲得實(shí)際應(yīng)用，單靠其電氣強(qiáng)度高是不夠的，它們還必須滿(mǎn)足某些其他方面的要求，諸如：①液化溫度要低(這樣才能同時(shí)采用高氣壓)；②良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在該氣體中出現(xiàn)放電時(shí)不易分解、不燃燒或爆炸、不產(chǎn)生有毒物質(zhì)；③生產(chǎn)不太困難，價(jià)格不過(guò)于昂貴。
能同時(shí)滿(mǎn)足上述各種要求的氣體是很少的，目前工程上唯一獲得廣泛應(yīng)用的高電氣強(qiáng)度氣體只有SF6及其混合氣體，SF6氣體除了具有很高的電氣強(qiáng)度以外，還具備優(yōu)異的滅弧能力，其他有關(guān)的技術(shù)性能也相當(dāng)好。利用SF6氣體作為絕緣媒質(zhì)和滅弧媒質(zhì)制成的各種電力設(shè)備和封閉式組合電器具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，例如大大節(jié)省占地面積和空間體積、運(yùn)行安全可靠、簡(jiǎn)化安裝維護(hù)等，因而發(fā)展前景十分廣闊。
六、采用高真空
采用高度真空也可以減弱氣隙中的碰撞電離過(guò)程而顯著提高氣隙的擊穿電壓。如果完全以氣體放電理論來(lái)解釋高真空中的擊穿過(guò)程，所得出的擊穿電壓將極高(這時(shí)電子穿越極間距離時(shí)很難碰撞到中性分子，難以引起足夠多的碰撞電離)，但是實(shí)際情況并非如此，在極間距離較小時(shí)，高真空的電氣強(qiáng)度的確很高，甚至可以超過(guò)壓縮的SF6氣體，但在極間距離增大時(shí)，電壓提高較慢，其電氣強(qiáng)度明顯低于壓縮氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，這表明此時(shí)高真空的擊穿機(jī)理已發(fā)生了變化，出現(xiàn)了新的物理過(guò)程，因而不能再簡(jiǎn)單地用前面的氣體放電理論來(lái)說(shuō)明了。
真空擊穿研究表明：在極間距離較小時(shí)，高真空的擊穿與陰極表面的強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射有關(guān)，它所引起的電流會(huì)導(dǎo)致電極局部發(fā)熱而釋放出金屬氣體，使真空度下降而引起擊穿；在極間距離較大時(shí)，擊穿將由所謂“全電壓效應(yīng)”而引起，這時(shí)隨著極間距離和擊穿電壓的增大，電子從陰極飛越真空抵達(dá)陽(yáng)極時(shí)能積累到很大的動(dòng)能，這些高能電子轟擊陽(yáng)極表面時(shí)會(huì)釋放出正離子和光子，它們又將加強(qiáng)陰極上的表面電離。這樣反復(fù)作用會(huì)產(chǎn)生出越來(lái)越多的電子流，使電極局部氣化而導(dǎo)致間隙的擊穿，這就是所謂“全電壓效應(yīng)”。
正由于此，隨著極間距離的增大，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)將變得越來(lái)越小。真空間隙的擊穿電壓與電極材料、表面光潔度和潔凈度(包括所吸附氣體的數(shù)量和種類(lèi))等多種因素有關(guān)，因而分散性很大。
在電力設(shè)備中實(shí)際采用高真空作為絕緣媒質(zhì)的情況還不多，主要因?yàn)樵诟鞣N設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)中大都還要采用各種固體或液體介質(zhì)，它們?cè)谡婵罩卸紩?huì)逐漸釋出氣體，使高真空難以長(zhǎng)期保持。目前高真空僅在真空斷路器中得到實(shí)際應(yīng)用，真空不但絕緣性能較好，而且還具有很強(qiáng)的滅弧能力，所以用于配電網(wǎng)中的真空斷路器還是很合適的。
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