1.2.5 提高气体击穿电压的措施
提高气体击穿电压不外乎两个途径：一方面是改善电场分布，使之尽量均匀；另一方面是利用其他方法来削弱气体中的电离过程。改善电场分布也有两种途径：一种是改进电极形状；另一种是利用气体放电本身的空间电荷畸变电场的作用。
1.电极形状的改进
均匀电场和稍不均匀电场间隙的平均击穿场强比极不均匀电场间隙的要高很多。一般来说，电场分布越均匀，平均击穿场强也越高。因此，可以通过改进电极形状、增大电极曲率半径，以改善电场分布，提高间隙的击穿电压。同时，电极表面应尽量避免毛刺、棱角等以消除电场局部增强的现象。若不可避免出现极不均匀电场，则尽可能采用对称电场（棒-棒类型）。即使是极不均匀电场，不少情况下，为了避免在工作电压下出现强烈电晕放电，也必须增大电极曲率半径。
改变电极形状以调整电场的方法有：
1）增大电极曲率半径。如变压器套管端部加球形屏蔽罩，采用扩径导线（截面积相同，半径增大）等，用增大电极曲率半径的方法来减小表面场强。
2）改善电极边缘。电极边缘做成弧形，或尽量使其与某等位面相近，以消除边缘效应。
3）使电极具有最佳外形。如穿墙高压引线上加金属扁球，墙洞边缘做成近似垂链线旋转体，以此改善其电场分布。
2.空间电荷对原电场的畸变作用
极不均匀电场中间隙被击穿前先发生电晕现象，所以在一定条件下，可以利用放电自身产生的空间电荷来改善电场分布，以提高击穿电压。例如，导线与平板间隙中，当导线直径减小到一定程度后，间隙的工频击穿电压反而显著提高。
当导线直径很小时，导线周围容易形成比较均匀的电晕层，电压增加，电晕层也逐渐扩大，电晕放电所形成的空间电荷使电场分布改变。由于电晕层比较均匀，电场分布改善了，从而提高了击穿电压。当导线直径较大时，情况就不同了。电极表面不可能绝对光滑，总存在电场局部强的地方，从而总存在电离局部强的现象。此外，由于导线直径较大，导线表面附近的强场区也较大，电离一经发展，就比较强烈。局部电离的发展，将显著加强电离区前方的电场，而削弱了周围附近的电场（类似于出现了金属尖端），从而使该电离区进一步发展。这样，电晕就容易转入刷状放电，从而其击穿电压就和尖-板间隙的击穿电压相近了。只有在一定间隙距离范围内才存在上述“细线”效应。间隙距离超过一定值时，细线也将产生刷状放电，从而破坏比较均匀的电晕层，此后击穿电压也同尖-板间隙的击穿电压相近了。
实验表明，雷电冲击电压下没有细线效应。这是由于电压作用时间太短，来不及形成充分的空间电荷层的缘故。利用空间电荷（均匀的电晕层）提高间隙的击穿电压，仅在持续作用电压下才有效，而且此时在击穿前将出现持续的电晕现象，这在很多场合下也是不允许的。
3.极不均匀场中屏障的采用
在极不均匀场的空气间隙中，放入薄片固体绝缘材料（如纸或纸板），在一定条件下可以显著地提高间隙的击穿电压。屏障的作用在于屏障表面上积聚的空间电荷，使屏障与板电极之间形成比较均匀的电场，从而使整个间隙的击穿电压提高。
工频电压下，在尖-板电极中设置屏障可以显著地提高击穿电压，因为工频电压下击穿总是发生在尖电极为正极性的半周内。雷电冲击电压下，屏障也可提高尖-板间隙的击穿电压，但是幅度比稳态电压下要小一些。
4.提高气体压力的作用
提高间隙击穿电压的另一个途径是采取其他方法削弱气体中的电离过程，比如，在设备内绝缘等有条件的情况下提高气体压力。由于大气压下空气的电气强度约30kV/cm，即使采取上述措施，尽可能改善电场分布，其平均击穿场强最高也不会超过这个数值。而提高气体压力可以减小电子的平均自由行程，削弱电离过程，从而提高击穿电压。
在采取这种措施时，必须注意电场均匀程度和电极表面状态。当间隙距离不变时，击穿电压随压力的提高而很快增加；但当压力增加到一定程度后，击穿电压增加的幅度逐渐减小，说明此后继续增加压力的效果逐渐下降了。在高气压下，电场的均匀程度对击穿电压的影响比在大气压力下要显著得多，电场均匀程度下降，击穿电压将急剧降低。因此，采用高气压的电气设备应使电场尽可能均匀。而在实际工程中采用的高气压值也不会太大。因为气压太高时，击穿电压随气压升高的规律将不符合巴申定律，压力越高，二者分歧越大。而且同一δd条件下，压力越高，击穿电压越低。另外压力太高，工程制造成本也会大幅度增加。
在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面的粗糙度也有很大关系。电极表面越粗糙，气隙的击穿电压就越低，气体压力越大，这个影响就越显著。一个新的电极最初几次的击穿电压往往较低，经过多次限制能量的火花击穿后，气隙的击穿电压就有显著提高，分散性也减小，这个过程称作对电极进行“老炼”处理。气压提高，“老炼”处理所需的击穿次数也越多。电极表面不洁、有污物以及湿度等因素在高气压下对气隙击穿电压的影响都要比常压下显著。如果电场不均匀，湿度使击穿电压下降的程度就更显著。
因此，高气压下应尽可能改进电极形状，以改善电场分布。在比较均匀的电场中，电极
应仔细加工光洁。气体要过滤，滤去尘埃和水分。充气后需放置较长时间净化后再使用。
5.高真空和高电气强度气体SF6的采用
（1）高真空的采用
采用高真空也是削弱了电极间气体的电离过程，虽然电子的自由行程变得很大，但间隙高间隙击穿电压大。
间隙距离较小时，高真空的击穿场强很高，其值超过压缩气体间隙；但间隙距离较大时，击穿场强急剧减小，明显低于压缩气体间隙的击穿场强。真空击穿理论对这一现象是这样解释的：高真空小间隙的击穿是与阴极表面的强场发射密切有关。由于强场发射造成很大的电流密度，导致电极局部过热使电极发生金属汽化并释放出气体，破坏了真空，从而引起击穿。间隙距离较大时，击穿是由所谓全电压效应引起的。随着间隙距离及击穿电压的增大，电子从阴极到阳极经过巨大的电位差，积聚了很大的动能，高能电子轰击阳极时能使阳极释放出正离子及辐射出光子；正离子及光子到达阴极后又将加强阴极的表面电离。在此反复过程中产生越来越大的电子流，使电极局部汽化，导致间隙击穿，这就是全电压效应引起平均击穿场强随间隙距离的增加而降低的原因。由此可见，真空间隙的击穿电压与电极材料、电极表面粗糙度和清洁度（包括吸附气体的多少和种类）等多种因素有关，因此击穿分散性很大。在完全相同的实验条件下，击穿电压随电极材料熔点的提高而增大。在电力设备中，目前，还很少采用高真空作为绝缘介质，因为电力设备的绝缘结构中总会使用固体绝缘材料，这些固体绝缘材料会逐渐释放出吸附的气体，使真空无法保持。目前，真空间隙只在真空断路器中得到应用。真空不仅绝缘性能好，而且有很强的灭弧能力，所以真空断路器已广泛应用于配电网络中。
（2）高电气强度气体SF6的采用
高气压高真空到一定限度后，给设备密封带来很大困难，造价也大为上升。而且10个大气压以后，再提高气压，效果也越来越差。近几十年，人们发现许多含卤族元素的气体化合物，如SF6、CCl4、CCl2F2等的电气强度都比空气高很多，这些气体通常称为高电气强度气体。采用这些气体代替空气可以提高间隙击穿电压，缩小设备尺寸，降低工作气压。
表1-5中列出了几种气体的相对电气强度。所谓某种气体的相对电气强度是指在气压与间隙距离相同的条件下该气体的电气强度与空气电气强度之比。
表1-5 几种气体的相对电气强度
SF6气体的主要优点有：除了具有较高的电气强度外，还有很强的灭弧性能。它是一种无色、无味、无毒、非燃性的惰性化合物，对金属和其他绝缘材料没有腐蚀作用，被加热到500℃仍不会分解。在中等压力下，SF6气体可以被液化，便于储藏和运输。SF6气体被广泛用于大容量高压断路器、高压充气电缆、高压电容器、高压充气套管以及全封闭组合电器中。采用SF6的电气设备的尺寸大为缩小，例如，500kV的SF6金属封闭式变电站的占地仅为开放式500kV变电站用地的5%，且不受外界气候变化的影响。
用SF6电气设备的缺点是造价太高，而且作为一种对臭氧层有破坏作用的温室气体，SF6的进一步应用也遇到一些问题，不过目前还找不到一种在性能、价格方面都能与SF6竞争的高电气强度气体。