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《高电压技术 第1章 气体的绝缘特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、高电压技术张一尘主编前言1.为什么巨大的电能需要通过高电压输送2.高电压技术学习内容和要求高电压技术作为工程技术中的一门学科是因为大功率、远距离输电的发展而产生的20世纪电力发展特点:大机组大电网高电压美国中国俄国单机(千瓦)120万90万90万电压(千伏)80050076521世纪电力发展特点:更加可靠更加开放更加有效更加灵活设备可靠性随电压升高而下降设备的体积随电压升高而增大电压设备可靠性体积燃料电池21世纪最有希望的能源60年代用于宇宙飞船,21世纪将用于商业.工业其特点:模块式结构无环境污染节省水电源可分散价
2、格高1500美金/千瓦气体的绝缘特性第一章1.空气在强电场下放电特性一.气体电介质的放电特性气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方厘米体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量电符会突然产生大量的电符,从而失去绝缘能力而发生放电现象.一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态输电线路以气体作为绝缘材料变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料2.带电质点的产生与消失(1)激发原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态(2)游离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博而形成自由电子和正离子(3
3、)游离的方式a.碰撞游离b.光游离c.热游离d.金属表面游离碰撞游离当带电质点具有的动能积累到一定数值后，在与气体原子（或分子）发生碰撞时，可以使后者产生游离，这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离引起碰撞游离的条件：：气体原子（或分子）的游离能光游离由光辐射引起气体原子（或分子）的游离称为光游离产生光游离的条件：h:普朗克常数ν:光的频率热游离气体在热状态下引起的游离过程称为热游离产生热游离的条件：K:波茨曼常数T:绝对温度金属表面游离电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离(4)去游离a.扩散带电质点从高浓度区域向
4、低浓度区域运动.b.复合正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子c.附着效应电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子二.气体放电的两个理论1.汤逊放电理论.适用条件:均匀电场,低气压,短间隙实验装置均匀电场中气体的伏安特性分析：oa段:随着电压升高，到达阳极的带电质点数量和速度也随之增大ab段：电流不再随电压的增大而增大bc段：电流又再随电压的增大而增大c点:电流急剧突增(1).电子崩在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子(2).非自持放电去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止(3).自持放电不需要外界游
5、离因素存在,放电也能维持下去(4).自持放电条件a.电子的空间碰撞系数α一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰撞游离数b.正离子的表面游离系数γ一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电子数自持放电条件可表达为:(5)巴申定律a.表达式:P:气体压力S:极间距离b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系2.流注理论(1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.
6、c.按汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展,但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道(2).理论要点:认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持放电的主要因素,流注形成便达到了自持放电条件,它强调了空间电符畸变电场的作用和热游离的作用.(3)放电简单流程图:有效电子(经碰撞游离)-----电子崩(畸变电场)-----发射光子(在强电场作用下)-----产生新的电子崩(二次崩)-----形成混质通道(流注)-----由阳极向阴极(阳极流注)或由阴极向阳极(阴极流注)击穿.三.不均匀电场中气隙的放电特性1.电晕放电一
7、定电压作用下,在曲率半径小的电极附近发生局部游离,并发出大量光辐射,有些像日月的晕光,称为电晕放电.电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强电晕起始电压开始出现电晕时的电压电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式2.极性效应(1).正棒---负板分析：a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离，使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故降低了击穿电压。(2).负棒---正板分析：a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向
8、棒端的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起始电压较低。b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电压较高。结论：在相同间隙下正捧-----负板负捧-----正板电晕起始电压间隙击穿电压高低低高四.雷电冲击电压下气隙的击穿特性1.标准波形几个参数波头时间T1：T1=(1.230%)μs波长时间T2
