2019 高电压技术ppt课件.ppt

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1、高电压技术王富荣20191年9月西南交通大学电气工程学院绪论高电压技术—研究高电压（强电场）下的电气物理问题电力系统：输送的功率一定时，输电线路电压越高，功率损耗越低，输送距离越远。大功率、远距离输电—高压、超高压、特高压电网我国中压电网63、35、10kV高压电网110、220kV超高压电网330、500kV、750kV特高压电网1000kV另有直流输电网：±800kV；±660kV；±500kV电气化铁道牵引供电系统：110（或220）kV/27.5kV高压供电网络牵引供电系统电气原理示意图电力系统（及牵引供电系统）高电压问题：电气绝缘绝缘材料绝缘结构电气绝缘试验电气绝缘试验技术各

2、种高电压产生及测量技术电力系统过电压及其防护系统各种过电压产生的机理过电压的防护技术电磁环境问题电磁兼容电磁的生态效应高电压技术的应用：高能物理（粒子加速器…）医学（基于高电压的医疗器械X光机、CT…）环保（静电除尘、烟气脱硫（硝）、污水处理、汽车尾气处理…）食品卫生（杀毒灭菌）高压静电喷涂。。。。。。1气体放电的基本物理过程正常使用，电介质为良好的绝缘体过高电压下，发生放电、失去绝缘性—击穿。电介质气体—空气、SF6等液体—变压器油、电容器油等固体—绝缘纸、云母、塑料、电瓷、硅橡胶等1.1带电质点的产生、运动和消失气体放电的原因：气体中出现带电质点气体中出现带电质点的原因：电离气体

3、分子电离：气体分子（原子）接受外界能量后，其核外电子脱离原子核的束缚，成为自由电子。气体分子（原子）正离子+自由电子电离能——使气体分子发生电离所需要的最小能量。单位：电子伏特（ev)一、气体中带电质点的产生气体电离能/ev激励能/ev气体电离能/ev激励能/evN212.56.1SF615.66.8O212.57.9H2O12.77.6CO213.710表1-1气体分子的电离能气体电离方式电子碰撞电离--电子被电场加速获得动能，在和气体分子碰撞时，把动能传给后者引起碰撞电离。条件：自由电子的动能〉气体分子的电离能。光电离—光辐射引起的气体分子电离条件：光子的能量〉气体分子的电离能。热

4、电离——高温（数千度以上）气体产生的气体分子电离。气体分子碰撞电离；热辐射电离。阴极表面电离阴极表面逸出功<<气体分子电离能不同的金属材料逸出功不同金属铝银铁铜氧化铜铯逸出功（eV）4.084.734.484.75.31.88表1-2一些金属的逸出功阴极表面电离—阴极表面发射自由电子。逸出功——使阴极表面发射电子所需要的最小能量，单位：电子伏特（ev)正离子撞击阴极表面光电子发射热电子发射强场发射。阴极表面电离方式：负离子的形成附着：电子与中性分子相结合形成负离子。负离子的形成并未使气体中带电质点的数目改变，但却使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用二、带电质点的运动和

5、消失定向运动带电粒子在电场的驱动下，沿电场方向运动，到达电极时，消失于电极上而形成电流。扩散带电粒子从浓度高的地方向浓度低的地方移动因而逸出气体放电空间。复合正离子和负离子或电子相遇，发生电荷传递而互相中和，还原为中性分子的过程。复合是电离的逆过程以光子形式向外释放能量，可导致光电离1.2汤逊放电理论一、气隙中的放电电流oa段：uII=I0I0-饱和电流取决于外界电离因素ab段：uI=I0间隙中无新的带电粒子产生bc段：uI间隙中出现了电子碰撞电离，产生了电子崩二、电子崩电子崩的形成电子碰撞电离系数：图1-4a电子崩的形成电子崩中带电粒子分布图1-4b电子崩中带电粒子分布三、电子崩（α

6、过程）产生的电流设：单位时间从阴极发出n0个自由电子因：电子崩过程在：x处为n个在：x＋dx处为n+dn个则：dn＝αndx积分得：n=n0eαxX=d:na=n0eαddxdxn0n+-图1－5电子崩中的电子数计算则：电子崩所引起的放电电流：I=I0eαd（1－9)I0＝n0e饱和电流（由外界电离因素形成）若：n0＝0I0=0放电需依靠外界电离因素维持非自持放电四、α、γ过程同时作用引起的电流γ过程－－正离子撞击阴极表面电离γ－－正离子撞击阴极表面电离系数（每一个正离子撞击阴极表面时，使阴极表面所发射的自由电子数），决定于气体种类和阴极材料，不同金属材料其值不同。同时考虑α、γ过程极

7、间自由电子数目变化：阴极表面到达阳极α过程使气隙中产生γ过程使阴极表面发射n0n0eαdn0（eαd－1）γn0（eαd－1）....ncnceαdnc（eαd－1）γnc（eαd－1）平衡状态下：nc=n0+γnc（eαd－1）则：nc=n0/1-γ（eαd－1）阳极：na＝nceαd＝n0eαd/1-γ（eαd－1）放电电流：Ia=I0eαd/1-γ（eαd－1）自持放电的条件若使：1-γ（eαd－1）＝0则：I0=0,I≠0---去掉外界