2015hyx-第1章气体放电过程的-1.1~1.2概述.ppt

用作高压绝缘的介质主要有气体、液体和固体，或者是组合绝缘，如线路，高压电器外绝缘， 其中气体放电没有老化、可自恢复，所以应用十分广泛。 尽管气体放电理论是从20实际初才逐步形成的，且需要进一步完善，但是相比液体和固体则要完整的多。 因此对高电压绝缘的论述一般是从气体绝缘介质开始，而且把它作为绝缘部分的重点 * * * * 中性的气体分子是不导电的，但是由于宇宙射线或放射性物质的射线作用，使得气体中发生微弱电离，产生少部分带点质点， 空气中没cm3 500-1000对带电质点， 在碰撞电离中，以电子引起的电离为主。 * 中性的气体分子是不导电的，但是由于宇宙射线或放射性物质的射线作用，使得气体中发生微弱电离，产生少部分带点质点， 空气中没cm3 500-1000对带电质点， 在碰撞电离中，以电子引起的电离为主。 * 中性的气体分子是不导电的，但是由于宇宙射线或放射性物质的射线作用，使得气体中发生微弱电离，产生少部分带点质点， 空气中没cm3 500-1000对带电质点， * 中性的气体分子是不导电的，但是由于宇宙射线或放射性物质的射线作用，使得气体中发生微弱电离，产生少部分带点质点， 空气中没cm3 500-1000对带电质点， * 正离子撞击阴极表面而将能量传递给阴极中的电子，正离子能量大于逸出功两倍。 金属表面受到光照的时候，也能释放出电子，称为光电效应 * 高电压工程 第1章 气体放电过程的分析 1.1 带电质点与气体放电 1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论 和巴申定律 1.3 高气压下均匀电场自持放电的流注理论 1.4 高气压下不均匀电场气体击穿的发展过程 现代电气设备的造价及运行可靠性在很大程度上取决于设备的绝缘材料和绝缘结构。 电力设备 金属材料 绝缘材料 电介质的电气特性 绝缘材料 液体绝缘: 绝缘油 固体绝缘：绝缘纸、电瓷 、云母交联聚乙烯等 气体绝缘: 空气、SF6 真空绝缘 电介质的电气特性 实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的组合绝缘。 固-液绝缘 固-气绝缘 电介质的电气特性 高电压工程 为什么要先研究气体放电？ 相比液体和固体，气体绝缘不存在老化问题，且绝缘可以恢复，因此应用最为广泛。 气体放电理论从20世纪初才逐步形成，尚需进一步完善，但是比液体和固体击穿理论还是要完整的多。 因此对高压绝缘的论述一般从气体绝缘（气体放电理论）开始，而且把它作为电介质绝缘的重点 。 高电压工程 气体放电的主要形式 间隙电压达到一定数值后，流过间隙的电流剧增，空气间隙失去绝缘能力，这种由绝缘状态突变为导体状态的变化称击穿。 高电压工程 1.1 带电粒子的产生与消失 原子电离 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缚而形成自由电子和正离子的过程称为原子的电离 电离过程所需要的能量称为电离能Wi（ev），也可用电离电位Ui（v） 高电压工程 1.1 带电粒子的产生与消失 气体中电子与正离子的产生 （1）碰撞电离 但即使满足上式，也不一定每次碰撞都引起电离，需要引入自由行程（一个质点在每两次碰撞间自由地通过的距离）的概念，平均自由行程λ 高电压工程 1.1 带电粒子的产生与消失 气体中电子与正离子的产生 （2）光电离 由光辐射引起的气体分子电离，光波能量W。 普朗克常数6.63×10-34J·s f为频率，c为光速，λ为波长 高电压工程 1.1 带电粒子的产生与消失 气体中电子与正离子的产生 （3）热电离—— 因气体的热状态而引起的电离，本质是高速运动的气体分子的碰撞电离和光电离，只不过能量不是来源于电场，而是自身热能。气体分子平均动能W与T的关系如下， 波尔茨曼常数1.38×10-23J/K 热力学温度 如，空气的电离能为13.6eV，那么常温300K下， W=1.5*1.38*10-23*300=3.88*10-2eV 13.6eV 可见，常温不足以引起空气电离，但电弧中气体温度达数千度以上，这时动能足够引起碰撞电离。 高电压工程 （4）分级电离 原子中电子在外界因素的作用下可跃迁到能级较高的外层轨道，称之为激励，所需的能量称为激励能。 气体 电离能 激励能 N2 15.5 6.1 O2 12.5 7.9 CO2 13.7 10.0 SF6 15.6 6.8 H2O 12.7 7.6 若混合气体中甲气体的亚稳激励态能高于乙气体的电离能，则会出现潘宁效应，可使混合气体的击穿强度低于这两种气体各自的击穿强度。 原子或分子在激励态再获得能量而发生电离称为分级电离，此时需要能量Wi-We。 亚稳态寿命，通常10