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[摘 要]本文简述了雷达发射机高原打火的原理，分析了空气间隙与高压打火的关系，提出了几项预防打火的方法。
[关键词]雷达发射机；预防打火
中图分类号：TN959.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0152-02
1.雷达发射机
1.1 什么是雷达发射机
雷达发射机是雷达武器系统中的重要组成部分。根据不同的要求，对不同波段的功率信号进行功率放大，并通过天线送出。用以雷达武器系统的跟踪、照射、搜索等功能。
1.2 什么是高压打火
高压打火是指发射机工作电压很高，可以达到几万伏，高电位与低电位之间（一般指高、低电位之间通过空气绝缘）存在着空间电压击穿现象，击穿现象可以是电火花、电晕、异响等。发射机高压打火是不允许的，会导致发射机故障，引起雷达系统瘫痪。
1.3 为什么发射机在高原上更易产生高压打火
在设计发射机时，保证高电位与低电位有足够的空间，利用空气的绝缘使得电场不发生变化，就不会产生高压打火现象。由于高原环境与平原环境有很大差别，气压降低，空气的绝缘强度下降，原来设计的空间已不能满足绝缘要求。这时，发射机打火的概率会增加。
2.雷达发射机高原上打火的机理分析
随着高原海拔升高，相对的气象条件会发生变化，空气绝缘强度随海拔高度升高显著变差。
表1给出了不同的大气压条件下，空气绝缘强度呈现不同值。
根据表1得出，随着大气压力的降低，空气绝缘强度随之下降，高压打火概率加大。这时需要引入了海拔校正因数Ka。
GB311.1-1997对海拔校正因数Ka规定：处于海拔1000～4000m设备外绝缘及干式变压器绝缘，海拔每升高100m，绝缘强度降低1%。
Ka=1/（1.1-H/10000） 公式1
Ka额定耐电压与海拔校正因数
根据海拔校正因数值和海拔H的关系，需要对产品进行绝缘电压补偿。
高海拔地区产品绝缘的补偿电压与气压关系为
UP=U0（p/p0）n
式中：UP为工作在高海拔处的外绝缘放电电压；U0为标准大气压的外绝缘放电电压；p为工作在高海拔处的大气压；p0为标准大气压；n为反映外绝缘放电电压随气压降低而下降的特性指数。
关于外绝缘放电电压随气压降低而下降的特性指数n。至今n参数仍没有具体数值，根据文献[3]报道，直流下的n值比交流低，一般处于0 高海拔放电电压，每升高1000m，绝缘强度应补偿7%。
一般1000m～2000m，应增加7%。2000m～3000m，应增加12%。3000m～4000m，应增加15%。
图1是几种气体间隙在低气压下的击穿电压UF与pd
（气压x间隙）关系的实验曲线（巴刑曲线）
关于试验曲线说明：
曲线呈“U”形，达到Pd临界值，UF最小，在临界状态，UFmin称临界击穿电压，当外施电压小于临界电压时，减小P和d任何一参数不会造成击穿，若Pd值离开临界值越远，则击穿电压越高。UF是气体压力和间隙距离乘积（Pd）函数，并称UF=f（Pd）函数曲线为巴邢定律。UF和Pd之间不是线性关系，但实际上一定范围内是线性的。
根据巴邢定律算出在高于2000m以上，为提高产品的外绝缘强度，电气间隙修正值见表2
发射机在设计时应该考虑到高压部分与低压部分之间的间距，一般都留有余量。在平原上自然都可以满足要求，但在高原上（一般指高于3500m）， 电抗强度下降30%～40%，余量就不够了。如果条件允许，可以加大间距距离，这样就能增加电抗强度，预防高压打火。否则，必须采取有效的措施加以预防。这时可以采取辅助材料增加电抗强度。
3.电介质的介电特性
3.1 电介质的击穿
工程上电介质击穿试验分为击穿强度试验和耐高压试验。击穿试验是在一定的环境条件下，升高电压直到式样发生击穿为止，从而测得击穿电压和击穿部位的厚度，计算出击穿场强。耐高压试验是指在一定环境条件下，对试样施加一定电压使之经历一定时间，若在该时间内式样不发生击穿，则认为式样是合格的。电介质的固态凝聚可以看做强烈压缩气体。固体密度为气体2000倍，固体电子自行程比气体小2000倍。固体的电介质击穿强度也就大致比气体高2000倍。已知空气正常状态平均击穿强度为3MV/m。固体击穿强度达到6000MV/m左右。
当作用电介质的外场电压升到一定程度时，电介质会由介电状态变为完全导电状态，称为电介质击穿。这时电介质电流急速增加，UB为击穿电压；击穿场强EB被称为介电强度，该值能反映绝缘材料承受电场强度的能力。在我们选用材料时，为了避免绝缘材料被击穿，应该选用介电强度高的材料。
3.2.一般电介质特性
以下是几种材料的特性，见表3
从上述的表3可知，几种绝缘材料相对于空气，介电强度都有很大的提升。根据高原相对平原抗电强度下降40%而言，计算高压与低压的距离是否达到要求，如果达不到要求，可以采用以上绝缘材料隔离高低电压，杜绝打火。
4.预防方法
4.1提高气隙击穿电压的方法
采用以下方法，可以提高产品气体间隙击穿电压，甚至能缩短间隙距离，减少尺寸。
a） 改进电极形状以改善电场分布 间隙电场分布越均匀，平均击穿场强度越高。改变电极形状，增大电极曲率半径使电场分布趋于均匀，电极表面及边缘应进行很好加工，避免毛刺和尖利棱角，以消除局部电场增强的现象。
b） 利用屏障提高击穿电压 在电场极不均匀的间隙中，在适当位置放入薄的片状固体绝缘材料，显著提高间隙的击穿电压。
c） 利用压缩气体 低气压气体比标准气压低，提高气压，分子密度增加，电子平均自由行程缩短，可使空气自由行程缩短。
d） 采用高介质强度气体 高介质强度气体具有高分子量的含有卤族元素化物，介电强度约为空气的2.5倍。
e） 利用真空的绝缘强度 根据巴刑定律，当气压接近真空时，击穿电压迅速提高，因此采用高真空可显著提高间隙的击穿电压。
4.2.其它预防措施
根据高原环境特点和发射机本身结构与电气特性。考虑空气间隙击穿电压和绝缘材料选用，分析得出以下发射机高原工作前的预防措施：
a） 发射机高压绝缘需配合正确处理电气设备系统中出现的各种电压和限压措施。各种过电压和各种绝缘材料的绝缘性能之间固有运用技术，选定保护措施，确定设备绝缘水平。
b） 发射机高压部分设置安全距离，高压点、高压线与机壳、金属件保持足够的距离（有足够余量），在条件允许的情况下，高压件的安装支架可采用绝缘材料替换。
c） 对不能保证高、低电位距离的部分，应用绝缘材料进行处理，包括绝缘带或薄膜进行包扎、绝缘板进行电位隔离，并保证发射机高压部分的干燥，并时常对高压部分进行清洗，高压部分的灰尘也带有电荷，由于空气的流通，容易产生打火和爬电现象。
d） 正确选用绝缘子和高压套管。
e） 对高电位的焊点进行圆化处理，消除尖端放电隐患。对不能处理的尖端部分（金属件），用绝缘材料密封。
f） 对于高压线的绝缘强度进行加强，防止高原低气压时，绝缘强度下降，经受高压打火后对高压线的损坏。可考虑在原来绝缘基础上高一个或几个等级的高压线。
g） 对于高压端子，可以采用绝缘螺母或绝缘套进行套封，并用绝缘硅胶进行密封。
参考文献
[1] 《材料手册》 上海市第二机电工业局.
[2] 《电气电子绝缘技术手册》机械工业编筹委员会 机械工业出版社.
[3] 曹寅.《工作在高海拔地区电子产品的绝缘性能变化分析》[J].安全与电子兼容.
[关键词]雷达发射机；预防打火
中图分类号：TN959.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0152-02
1.雷达发射机
1.1 什么是雷达发射机
雷达发射机是雷达武器系统中的重要组成部分。根据不同的要求，对不同波段的功率信号进行功率放大，并通过天线送出。用以雷达武器系统的跟踪、照射、搜索等功能。
1.2 什么是高压打火
高压打火是指发射机工作电压很高，可以达到几万伏，高电位与低电位之间（一般指高、低电位之间通过空气绝缘）存在着空间电压击穿现象，击穿现象可以是电火花、电晕、异响等。发射机高压打火是不允许的，会导致发射机故障，引起雷达系统瘫痪。
1.3 为什么发射机在高原上更易产生高压打火
在设计发射机时，保证高电位与低电位有足够的空间，利用空气的绝缘使得电场不发生变化，就不会产生高压打火现象。由于高原环境与平原环境有很大差别，气压降低，空气的绝缘强度下降，原来设计的空间已不能满足绝缘要求。这时，发射机打火的概率会增加。
2.雷达发射机高原上打火的机理分析
随着高原海拔升高，相对的气象条件会发生变化，空气绝缘强度随海拔高度升高显著变差。
表1给出了不同的大气压条件下，空气绝缘强度呈现不同值。
根据表1得出，随着大气压力的降低，空气绝缘强度随之下降，高压打火概率加大。这时需要引入了海拔校正因数Ka。
GB311.1-1997对海拔校正因数Ka规定：处于海拔1000～4000m设备外绝缘及干式变压器绝缘，海拔每升高100m，绝缘强度降低1%。
Ka=1/（1.1-H/10000） 公式1
Ka额定耐电压与海拔校正因数
根据海拔校正因数值和海拔H的关系，需要对产品进行绝缘电压补偿。
高海拔地区产品绝缘的补偿电压与气压关系为
UP=U0（p/p0）n
式中：UP为工作在高海拔处的外绝缘放电电压；U0为标准大气压的外绝缘放电电压；p为工作在高海拔处的大气压；p0为标准大气压；n为反映外绝缘放电电压随气压降低而下降的特性指数。
关于外绝缘放电电压随气压降低而下降的特性指数n。至今n参数仍没有具体数值，根据文献[3]报道，直流下的n值比交流低，一般处于0
一般1000m～2000m，应增加7%。2000m～3000m，应增加12%。3000m～4000m，应增加15%。
图1是几种气体间隙在低气压下的击穿电压UF与pd
（气压x间隙）关系的实验曲线（巴刑曲线）
关于试验曲线说明：
曲线呈“U”形，达到Pd临界值，UF最小，在临界状态，UFmin称临界击穿电压，当外施电压小于临界电压时，减小P和d任何一参数不会造成击穿，若Pd值离开临界值越远，则击穿电压越高。UF是气体压力和间隙距离乘积（Pd）函数，并称UF=f（Pd）函数曲线为巴邢定律。UF和Pd之间不是线性关系，但实际上一定范围内是线性的。
根据巴邢定律算出在高于2000m以上，为提高产品的外绝缘强度，电气间隙修正值见表2
发射机在设计时应该考虑到高压部分与低压部分之间的间距，一般都留有余量。在平原上自然都可以满足要求，但在高原上（一般指高于3500m）， 电抗强度下降30%～40%，余量就不够了。如果条件允许，可以加大间距距离，这样就能增加电抗强度，预防高压打火。否则，必须采取有效的措施加以预防。这时可以采取辅助材料增加电抗强度。
3.电介质的介电特性
3.1 电介质的击穿
工程上电介质击穿试验分为击穿强度试验和耐高压试验。击穿试验是在一定的环境条件下，升高电压直到式样发生击穿为止，从而测得击穿电压和击穿部位的厚度，计算出击穿场强。耐高压试验是指在一定环境条件下，对试样施加一定电压使之经历一定时间，若在该时间内式样不发生击穿，则认为式样是合格的。电介质的固态凝聚可以看做强烈压缩气体。固体密度为气体2000倍，固体电子自行程比气体小2000倍。固体的电介质击穿强度也就大致比气体高2000倍。已知空气正常状态平均击穿强度为3MV/m。固体击穿强度达到6000MV/m左右。
当作用电介质的外场电压升到一定程度时，电介质会由介电状态变为完全导电状态，称为电介质击穿。这时电介质电流急速增加，UB为击穿电压；击穿场强EB被称为介电强度，该值能反映绝缘材料承受电场强度的能力。在我们选用材料时，为了避免绝缘材料被击穿，应该选用介电强度高的材料。
3.2.一般电介质特性
以下是几种材料的特性，见表3
从上述的表3可知，几种绝缘材料相对于空气，介电强度都有很大的提升。根据高原相对平原抗电强度下降40%而言，计算高压与低压的距离是否达到要求，如果达不到要求，可以采用以上绝缘材料隔离高低电压，杜绝打火。
4.预防方法
4.1提高气隙击穿电压的方法
采用以下方法，可以提高产品气体间隙击穿电压，甚至能缩短间隙距离，减少尺寸。
a） 改进电极形状以改善电场分布 间隙电场分布越均匀，平均击穿场强度越高。改变电极形状，增大电极曲率半径使电场分布趋于均匀，电极表面及边缘应进行很好加工，避免毛刺和尖利棱角，以消除局部电场增强的现象。
b） 利用屏障提高击穿电压 在电场极不均匀的间隙中，在适当位置放入薄的片状固体绝缘材料，显著提高间隙的击穿电压。
c） 利用压缩气体 低气压气体比标准气压低，提高气压，分子密度增加，电子平均自由行程缩短，可使空气自由行程缩短。
d） 采用高介质强度气体 高介质强度气体具有高分子量的含有卤族元素化物，介电强度约为空气的2.5倍。
e） 利用真空的绝缘强度 根据巴刑定律，当气压接近真空时，击穿电压迅速提高，因此采用高真空可显著提高间隙的击穿电压。
4.2.其它预防措施
根据高原环境特点和发射机本身结构与电气特性。考虑空气间隙击穿电压和绝缘材料选用，分析得出以下发射机高原工作前的预防措施：
a） 发射机高压绝缘需配合正确处理电气设备系统中出现的各种电压和限压措施。各种过电压和各种绝缘材料的绝缘性能之间固有运用技术，选定保护措施，确定设备绝缘水平。
b） 发射机高压部分设置安全距离，高压点、高压线与机壳、金属件保持足够的距离（有足够余量），在条件允许的情况下，高压件的安装支架可采用绝缘材料替换。
c） 对不能保证高、低电位距离的部分，应用绝缘材料进行处理，包括绝缘带或薄膜进行包扎、绝缘板进行电位隔离，并保证发射机高压部分的干燥，并时常对高压部分进行清洗，高压部分的灰尘也带有电荷，由于空气的流通，容易产生打火和爬电现象。
d） 正确选用绝缘子和高压套管。
e） 对高电位的焊点进行圆化处理，消除尖端放电隐患。对不能处理的尖端部分（金属件），用绝缘材料密封。
f） 对于高压线的绝缘强度进行加强，防止高原低气压时，绝缘强度下降，经受高压打火后对高压线的损坏。可考虑在原来绝缘基础上高一个或几个等级的高压线。
g） 对于高压端子，可以采用绝缘螺母或绝缘套进行套封，并用绝缘硅胶进行密封。
参考文献
[1] 《材料手册》 上海市第二机电工业局.
[2] 《电气电子绝缘技术手册》机械工业编筹委员会 机械工业出版社.
[3] 曹寅.《工作在高海拔地区电子产品的绝缘性能变化分析》[J].安全与电子兼容.