气体的绝缘强度.ppt

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1、第一篇高电压绝缘与试验第一章气体的绝缘强度主要内容1气体放电的主要形式2气体中带电质点的产生和消失3汤逊理论和流注理论4不均匀电场长空气间隙的放电5冲击电压下气隙的击穿特性6影响气体放电电压的因素7提高气体介质电气强度的方法8沿面放电21气体放电的主要形式31气体放电的主要形式1.1气体放电的基本概念1.2气体放电的主要形式41.1气体放电的基本概念1.1.1气体放电1.1.2气体的绝缘特性1.1.3气体的电气强度51.1气体放电的基本概念气体放电：气体中流通电流的各种形式；气体击穿：气体由绝缘状态突变为良

2、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；工程上将击穿和闪络统称为放电。61.1气体放电的基本概念这里所研究的气体是指高压电气设备中常用的空气、N2、SF6、以及高强度混合气体等气态绝缘介质。空气：架空线路、变压器外绝缘；SF6：SF6断路器和SF6全封闭组合电器；空气是最廉价、应用最广、自动恢复绝缘的气体，因此我们主要研究空气的放电。气体具有自恢复特性71.1气体放电的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与间隙距离之比称为击穿场强Eb

3、。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。81.2气体放电的主要形式注意：电晕放电、刷状放电时气隙未击穿，而辉光放电、火花放电、电弧放电均指击穿后的放电现象，且随条件不同，这些放电现象可相互转换。常见放电形式辉光放电电晕放电刷状放电火花放电电弧放电92气体中带电质点的产生和消失2.1气体中带电质点的产生2.2气体中带电质点的消失112.1气体中带电质点的产生气体原

4、子的激发和电离激发电子向高一能级轨道的跃迁。电离如果气体原子从外部获得足够大的能量，使外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子。失去电子的原子就成带正电的离子，称为正离子。此过程就称为电离。分级电离：先经过激发再产生电离的过程。电离能产生电离需要的能量。122.1气体中带电质点的产生气体原子的激发和电离132.1气体中带电质点的产生电子要脱离原子核的束缚成为自由电子,则必须给予其能量。能量来源的不同带电质点产生的方式就不同。因此，根据电子获得能量方式的不同，带电带电质点产生的方式可分为以下几种。142.1气体中

5、带电质点的产生（一）碰撞电离电子或离子与气体分子碰撞，将电场能传递给气体分子引起电离的过程。因素：①外电场强弱；②能量的积累（移动距离的大小）。电子在场强为E的电场中移过x距离时获得的动能为:m:电子的质量V:电子运动速度E:外电场强度x:电子移动距离带电质点产生的方式152.1气体中带电质点的产生即使满足上述条件，不是每次碰撞都能引起电离。Wi为气体分子的电离能碰撞电离条件当电子从电场获得的动能大于或等于气体分子的电离能时，就可能使气体分子分裂为电子或正离子，即162.1气体中带电质点的产生由光辐射引起气

6、体分子电离的过程，称为光电离。光电离产生的电子称为光电子。来源：紫外线、宇宙射线、x射线等；异号带电质点复合成中性质点释放出光子；激励态分子回复到正常态释放出光子条件：（二）光电离h：普朗克常数；C：光速υ：光频率；λ：光波长；或172.1气体中带电质点的产生（三）热电离气体分子高热状态引起的碰撞电离过程，称为热电离。条件：常温下，气体分子发生热电离概率极小。气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m称为该气体的电离度。当T>10000K时才需考虑热电离；当T>20000K时，几乎全部的分子都处于热电离状态空

7、气电离度m和温度T的关系182.1气体中带电质点的产生金属阴极表面发射电子的过程。形式：正离子碰撞阴极表面；光电效应；强场发射；热电子发射；（四）表面电离192.1气体中带电质点的产生（五）负离子的形成附着：当电子与气体分子碰撞时，不但有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，而且也可能会发生电子与中性分子相结合形成负离子的情况。电子附着系数η：电子行经单位距离时附着于中性原子的电子数目。负离子的形成并未使气体中带电粒子的数目改变，但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。202.1气体中带电

8、质点的产生2.2气体中带电质点的消失212.2气体中带电质点的消失（一）电场作用下气体中带电质点的定向运动带电质点一旦产生，在外电场作用下作定向运动，形成电导电流。（二）带电质点的扩散带电质点从浓度较大区域转移到浓度较小区域的过程，称为带电质点的扩散。电子扩散比离子扩散高3个数量级222.2气体中带电质点的消失正离子和负离子或电子相遇时，发生电荷的传递而相互中和还原为分子的过程。复合过程要阻碍放电的发展，但在一定