高电压技术-1气体的放电特性

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1、高电压技术潘大伟13864742834信控学院电气工程系1高电压技术导言一、本课程学习目的通过本课程学习应重点掌握电力系统产生过电压的机理和过电压保护的基本方法，培养学生分析和解决电力系统中绝缘与作用电压矛盾的能力。通过本课程学习，为今后从事有关高电压与绝缘方面的工作打下基础。二、主要内容各类电介质在高电场下的特性电气设备绝缘试验技术电力系统过电压与绝缘配合2三、参考书目1.高电压技术文远芳华中科技大学出版社2.高电压技术周浩浙江大学出版社3.高电压技术张一尘中国电力出版社4.高电压技术周泽存中国电力出版社

2、3第一篇各类电介质在高电场下的特性主要介绍固体、液体、气体介质的放电、闪络、击穿特性和极化、电导、损耗等电气现象，以及提高电介质电气强度的方法。主要内容：气体的放电基本物理过程和电气强度固体、液体介质的电气特性4第1章气体的放电基本物理过程和电气强度主要内容：本章主要介绍气体放电的汤逊理论和流注理论，气体放电的基本规律、击穿特性和影响因素，以及提高气体介质电气强度的方法。此外还介绍沿面放电以及防污对策。5第1节汤逊理论和流注理论主要内容：一、非自持放电和自持放电二、汤逊理论三、巴申定律四、流注理论五、强电负

3、性气体自持放电的条件6一、自持放电和非自持放电oa—初始阶段ab—良好的绝缘状态bc—碰撞电离↑→带电离子↑cs—气体间隙击穿，电流急剧增加非自持放电：依靠外电离因素作用而维持的放电自持放电：只依靠外施电压而维持的放电U0：放电起始电压7二、汤逊理论汤逊从均匀电场、低气压、短气隙的气体放电实验出发，总结出的气体放电理论。1.电子崩的形成阴极电极表面由于光电离产生电子（起始电子）→电场作用→向阳极运动→动能增大→发生碰撞电离→产生新电子→电子数量增多→电子崩正离子→向阴极运动→加强阴极电场或与阴极碰撞→产生新

4、电子→雪崩现象加剧→放电自持82.三个系数作用：定量分析气隙中的放电过程α系数—电子沿电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数—电子崩过程（α过程）β系数—正离子沿电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数—离子崩过程（β过程）γ系数—折合到每个碰撞阴极表面的正离子，使阴极金属平均释放出的自由电子数—离子崩达到阴极后引起阴极发射二次电子的过程（γ过程）93.均匀电场中电子崩的计算解方程得：过程电子崩的电子过程中产生的离子崩中的正离子数过程在阴极上释放出二次电子数如果便开始转入自持放电阶段因此自持放电的条件为：

5、103.汤逊理论汤逊理论的实质：电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。适用范围：解释低气压、短气隙中的放电现象11三、巴申定律U0：均匀电场中，气体的自持放电的起始电压，等于气隙的击穿电压Ub。巴申定律：当气体成分和电极材料一定时，气体间隙击穿电压Ub是气压p和极间距离d乘积的函数。12由曲线可知，随pd的变化，击穿电压有最小值。该现象可由汤逊理论加以解释：形成自持放电需要达到一

6、定的电离数d，而这又决定于碰撞次数与电离概率的乘机。13巴申定律：Ub=f(pd)当考虑温度变化时，可以用气体的相对密度δ代替大气压力。Ts、ps：标准大气压，Ts=293K，ps=101.3kpaT、p：实验时大气条件14四、流注理论1.汤逊理论的不足汤逊理论适用于低气压、短气隙的放电现象，但是解释高气压、长气隙时，与实际相矛盾。2.流注的形成和发展起始电子→碰撞电离→初始电子崩→正离子暂留→电场畸变→发射光子→产生二次电子→二次电子崩→产生充满正负粒子的通道→流注形成153.流注理论形成流注的必要条件

7、是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，同时放射出大量光子成为空间光电离的辐射源。二次电子主要来源于空间的光电离。汤逊理论：二次电子主要来源于正离子碰撞阴极的逸出电子。4.流注的产生条件流注的产生条件即自持放电条件，对于均匀场为：一般认为当ad≈20（ead≈108）便可满足上述条件，使流注得以形成。165.强电负性气体的自持放电条件（1）附着效应η系数一个电子沿电场方向运动1cm时，平均发生的电子附着次数。在电负性气体中，有效碰撞电离次数为：汤逊自持放电条件中的α不能简单用α-

8、η代替，因为在电负性气体中，正离子数等于增新的电子数与负离子数之和。（2）电负性气体的自持放电条件K：电子崩中电子的临界值取对数，对于SF6，K=10.5。17第2节不均匀电场中的放电过程稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特点极不均匀电场中的电晕放电现象极不均匀电场中的放电过程均匀电场不均匀电场稍不均匀电场极不均匀电场18一、稍不均匀电场和极不均匀电场1.球隙大小与放电情况之间关系（1）d≤2D电场较均匀（稍不均匀