高电压技术_第1-2章_气体击穿理论分析和气体间隙绝缘.ppt

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1、高电压技术第一、二章气体击穿理论分析和气体间隙绝缘第一节气体放电的主要形式简介第二节带电粒子的产生和消失第三节均匀电场中气体击穿的发展过程第四节不均匀电场中的气体击穿的发展过程第五节持续电压作用下气体的击穿特性第六节雷电冲击电压下气体的击穿特性及伏秒特性第七节操作冲击电压下气体的击穿特性第八节SF6和气体绝缘电气设备第九节大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正第十节提高气体介质电气强度的方法第十一节沿面放电和污闪事故本章主要内容第一节气体放电的主要形式简介气体放电的概念气体放电——气体中流通电流的各种形式。正常状态：优良的绝缘体。在一个立方厘米体积内仅含几千个带电粒子,

2、但这些带电粒子并不影响气体的绝缘。空气的利用：架空输电线路个相导线之间、导线与地线之间、导线与杆塔之间的绝缘；变压器相间的绝缘等。输电线路以气体作为绝缘材料第一节气体放电的主要形式简介变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料第一节气体放电的主要形式简介第一节气体放电的主要形式简介高电压状态电压升高达到一定数值气体中的带电粒子大量增加电流增大达到一定数值气体失去绝缘击穿（或闪络）击穿——纯空气隙之间。（架空线相间的空气放电）闪络——气体沿着固体表面击穿。（气体沿着悬挂架空线的绝缘子串放电）第一节气体放电的主要形式简介气体放电的相关概念击穿电压Ub或闪络电压Uf——发生击穿或闪络

3、的最低临界电压；击穿场强Eb——（均匀电场中的击穿电压）/间隙距离平均击穿场强——（不均匀电场中的击穿电压）/间隙距离第一节气体放电的主要形式简介根据气体压力、电源功率、电极形状等因素的不同，击穿后气体放电可具有多种不同形式。利用放电管可以观察放电现象的变化击穿后气体的放电形式第一节气体放电的主要形式简介当气体压力不大，电源功率很小（放电回路中串入很大阻抗）时，外施电压增到一定值后，回路中电流突增至明显数值，管内阴极和阳极间整个空间忽然出现发光现象。特点：放电电流密度较小，放电区域通常占据了整个电极间的空间。霓虹管中的放电就是辉光放电的例子，管中所充气体不同，发光颜色

4、也不同辉光放电第一节气体放电的主要形式简介减小外回路中的阻抗，则电流增大，电流增大到一定值后，放电通道收细，且越来越明亮，管端电压则更加降低，说明通道的电导越来越大特点：电弧通道和电极的温度都很高，电流密度极大，电路具有短路的特征电弧放电第一节气体放电的主要形式简介当外回路中阻抗很大，限制了放电电流时，电极间出现贯通两极的断续的明亮细火花。（大气条件下）特点：具有收细的通道形式，并且放电过程不稳定火花放电返回第二节带电粒子的产生和消失带电粒子的产生和消失是气体放电的根本根源，是分析气体击穿的理论基础；正常时气体中有正负粒子存在，但对气体的绝缘状态没有影响；随着电压升高

5、气体间隙中的带电粒子数量会迅速增加，带电粒子的运动会产生电流。掌握气体放电时，带电粒子如何产生？放电结束后，带电粒子又如何消失？第二节带电粒子的产生和消失原子的激励和电离⒈原子的能级原子的结构可用行星系模型描述。原子核（正电）电子云（负电）能级——根据原子核外电子的能量状态，原子具有一系列可取得确定的能量状态。外围电子能量高原子能量就高能级就高；外围电子能量低原子能量就低能级就低；原子能量大小的衡量⒉原子的激励激励(激发)——原子在外界因素（电场、高温等）的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，原子核外的电子将从离原子核较近的轨道上跳到离原子核较远的轨道上去的过程。激

6、励能（We）——产生激励所需的能量。等于该轨道和常态轨道的能级差。注意激励状态存在的时间很短（10-7—10-8s），电子将自动返回到常态轨道上去。原子的激励过程不会产生带电粒子。第二节带电粒子的产生和消失⒊原子的电离电离——在外界因素作用下，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。电离能（Wi）——使稳态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需要的最小能量。（电子伏eV）1eV＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J（焦耳）1V电压qe：电子的电荷（库伦）注意原子的电离过程产生带电粒子。第二节带电粒子的产生和消失气体激励能We(e

7、V)电离能Wi(eV)气体激励能We(eV)电离能Wi(eV)N2O2H26.17.911.215.612.515.4CO2H2OSF610.07.66.813.712.815.6表1-1某些气体的激励能和电离能第二节带电粒子的产生和消失原子的激励与电离的关系原子发生电离产生带电粒子的两种情况：原子吸收了一定的能量，但能量不太高发生激励，跳到更远的轨道再次吸收能量发生电离，产生带电粒子原子吸收直接吸收了足够的能量发生电离，产生带电粒子原子的激励过程不产生带电粒子；原子的电离过程产生带电粒子；激励过程可能是电离过程的基础。⑴激励+电离⑵直接电离第二节带