《青大高电压》PPT课件

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1、第一篇电介质的电气强度弱电场—电场强度比击穿场强小得多极化、电导、介质损耗等强电场—电场强度等于或大于放电起始场强或击穿场强放电、闪络、击穿等一切电介质的电气强度都是有限的，超过某种限度，电介质就会丧失其原有的绝缘性能，甚至演变成导体本篇内容第一章气体的绝缘特性与介质的电气强度第二章液体的绝缘特性与介质的电气强度第三章固体的绝缘特性与介质的电气强度气体放电的基本物理过程气体介质的电气强度和沿面放电固、液体的击穿机理第一章气体的绝缘特性与介质的电气强度研究气体放电的目的：了解气体在高电压（强电场）作用下逐步由电介质演变成

2、导体的物理过程掌握气体介质的电气强度及其提高方法1.1气体放电的基本物理过程1.2气体介质的电气强度1.3固体绝缘表面的气体沿面放电习题与思考题本章内容返回1.1气体放电的基本物理过程本节内容：1.1.1带电质点的产生1.1.2带电质点的消失1.1.3电子崩与汤逊理论1.1.4巴申定律与适用范围1.1.5不均匀电场中的气体放电气体放电的基本理论：●汤逊理论●流注理论气体放电：气体中流通电流的各种形式的统称；气体击穿：气体电绝缘状态突变为良导电状态的过程；沿面闪络：击穿发生在气体与液体、气体与固体交界面上的放电现象；工程

3、上将击穿和闪络统称为放电。什么是气体放电常用的高压工程术语及基本概念气体的电气强度表征气体耐受电压作用的能力。均匀电场中击穿电压Ub与间隙距离d之比称为击穿场强Eb。我们把均匀电场中气隙的击穿场强Eb称为气体的电气强度。空气在标准状态下的电气强度为30kV/cm;注意：不能把不均匀场中气隙Ub与间隙距离之比称为气体的电气强度，通常称之为平均击穿场强。什么是气体的电气强度(抗电强度、绝缘强度)—原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程●电离●电离能—电离过程所需要的最小能量称为

4、电离能，也可用电离电位反映。电离（游离）与激励（激发）1eV（电子伏）＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J电子的电荷量电离可一次完成，也可以是先激励再电离的分级电离方式一般情况下，气体放电中主要只涉及一次电离的过程气体原子的分级电离：先激发（激励），再产生电离的过程激励：在外界因素作用下，电子从处在距原子核较近的低能态轨道跃迁到离核较远的较高能态的轨道上去的现象。激励能：产生激励所需能量称为激励能We激励状态存在的时间很短(大致为10-8s)，电子将自动返回常态轨道上，这时产生激励时所吸收的外加能量将以辐

5、射能(光子)的形式放出，光子（光辐射）的频率f普朗克常量6.63×10-34J·s光子：光是频率不同的电磁辐射，也具有粒子性，称为光子；光线中携带能量的粒子；原始称呼是光量子（lightquantum），是传递电磁相互作用的基本粒子不带电荷，具有能量、动量和质量其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，E=hf，几种气体和金属蒸汽的激励电位和电离电位气体激励能We(eV)电离能Wi(eV)气体激励能We(eV)电离能Wi(eV)N2O2H26.17.911.215.612.515.4CO2H2OSF610.07.66.8

6、13.712.815.6施加能量W>Wi自由电子电离激励施加能量光子激励施加能量自由电子分级电离施加能量当气体中存在电场时，粒子进行热运动和沿电场定向运动。带电粒子的运动视频链接自由行程：一个质点在相邻次碰撞间自由地通过的距离。平均自由行程：众多质点自由行程的平均值。气体中电子和离子的自由行程是它们和气体分子发生碰撞时的行程气体分子密度越大，其中质点的平均自由行程越小。（对于同一种气体，其分子密度和该气体的密度成正比）p：气压k：波尔兹曼常数T：气温r：气体分子半径常温常压下空气中电子平均自由行程在10-5cm数量级

7、。1.1.1带电质点的产生（电离的过程）由于空气中存在来自空间的辐射，气体会发生微弱的电离而产生少量的带电质点。正常状态下气体的电导很小，空气还是性能优良的绝缘体；在出现大量带电质点的情况下，气体才会丧失绝缘性能。气体中带电质点的来源：气体分子本身发生电离（空间电离）；气体中的固体或液体金属发生表面电离。1、气体中电子与正离子的产生电离方式可分为：热电离光电离碰撞电离分级电离根据引起电离所需的能量来源不同，对应如下几种电离形式实质：碰撞电离和光电离，能量来自气体分子本身的热能。Ｔ↑→分子动能↑→碰撞电离Ｔ↑→热辐射发出

8、的光子的能量、数量↑→光电离热电离是热状态下碰撞电离和光电离的综合温度超过10000K时（如电弧放电）才需要考虑热电离，在温度达到20000K左右，几乎全部空气分子都已经处于热电离状态（1）热电离：气体的热状态引起的电离常温下，气体分子发生热电离的概率极小。气体的电离度图1-1不同温度下空气和SF6气体的热电离程度在光照射下,光子