第3讲 气体电介质的绝缘特性(二)09590.ppt

高电压技术 气体间隙中的电流与电压的关系 第2讲回顾 带电粒子的产生与消失 汤逊理论 巴申定律的解释 汤逊理论的适用范围 第3讲 气体电介质的绝缘特性（二） 1.2.5 流注理论 在高气压长间隙条件下的气体放电理论 特点：认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用 电子崩阶段空间电荷畸变外电场 流注阶段光电离形成二次电子崩（1） 电子崩阶段 （b）二次电子崩 光子使附近的气体因光电离而产生二次电子 它们在由正空间电荷所引起的畸变和加强了的局部电场作用下，又形成新的电子崩，即二次电子崩 （2）流注的形成和发展 二次电子崩中的电子＋初始电子崩的正空间电荷——混合通道（流注）。流注通道和二次崩留下的正电荷，大大加强了流注发展方向的电场，产生新电子崩，从而使流注向前发展 （3）间隙的击穿 流注不断向阴极报进，头部电场越来越强，因而其发展也越快 流注发展到阴极，间隙被导电良好的等离子通道所贯通——间隙击穿 电离室 电离室结构示意图 1－照射火花间隙；2－石英窗；3－电极 4－玻璃壁；5－橡皮膜；6－绝缘柱 在电离室中得到的初始电子崩照片 图a和图b的时间间隔为1?10-7 秒p=270毫米汞柱， E=10.5千伏/厘米在电离室中得到的阳极流注发展过段的照片 正流注的发展速度约为1?108?2?108cm/s 自持放电条件 形成流注——空间光电离维持放电（自持放电） 如果电场均匀，间隙就将被击穿。所以流注形成的条件就是自持放电条件，在均匀电场中也就是导致击穿的条件。 流注形成的条件：足够的空间光游离——较多的初始电子崩（电子崩积累到一定的数量） （二）流注理论对高气压、长间隙（pd很大）放电现象的解释 1．放电外形 具有通道形式 流注前方随着其向前发展而更为增强 多流注之间互相抑制发展 二次电子崩在空间的形成和发展带有统计性，所以火花通道常是曲折的，并带有分枝。 电子崩则不然，由于其中电荷密度较小，故电场强度还很大，因而不致影响到邻近空间内的电场，所以不会影响其它电子崩的发展 2．放电时间短 二次电子崩由光电离形成，所以流注发展速度极快——放电时间特别短 3．放电不受阴极材料的影响 维持放电靠光电离，而不是阴极表面的电离过程，与材料无关在Pd值较小时，起始电子不可能在穿越极间距离后完成足够多的碰撞电离次数，因而难以聚积到足够的电子数，这样就不可能出现流注，放电的自持只能依靠阴极上的γ过程。 电场不均匀系数 f 的定义f2时，稍不均匀电场 f4时，极不均匀电场 上次课回顾 气体的放电形式（5种） 非自持放电和自持放电（IU曲线四段0-a-b-c-∞） 均匀和极不均匀电场中的自持放电 汤逊放电理论（ ? 过程 ，γ过程 ）（巴申曲线） 流注放电理论（ 电子崩，流注） 适用范围（Pd）和区别（四个方面：放电形式、放电时间、击穿电压计算、阴极材料影响） 巴申定律的解释 1.3 不均匀电场中气体的击穿 d≥4D，电场极不均匀，存在电晕放电（电晕起始电压）。 外加电压进一步增大，表面电晕层扩大，并出现刷状的细火花，火花变长，最终导致气隙完全击穿。 2D＜ d ＜ 4D，属于过渡区域，随电压升高出现不稳定的电晕，立即转为火花放电。 是否存在电晕放电来区分电场均匀程度： 1、稳定的电晕放电----极不均匀电场； 2、不存在稳定的电晕放电，电晕一旦出现，间隙立即被击穿。----稍不均匀电场 极间距离相等时，稍不均匀场间隙的击穿电压比均匀间隙的低；极不均匀电场的击穿电压也比均匀电场要低，但要继续增加电压才能由电晕放电到击穿。 电晕放电现象 电晕放电现象——电离区的放电过程造成。 强电场——电子崩——复合——光辐射 咝咝的声音臭氧的气味微弱的晕光回路电流明显增加(绝对值仍很小)，可以测量到能量损失 电晕起始电压和电晕起始场强是一种自持放电形式，起始电压在原理上可由自持放电条件求得 电晕电流与能量 电晕的起始阶段——一系列短促的陡脉冲组成。电离产生的与导线同号的电荷，导致电离停止。 脉冲电流将产生电磁波传播到空间——造成无线电干扰， 降低导线表面场强方法：增大线间距离d；增大导线半径r。(如：分裂导线) 输电线路的电晕还与导线的表面状况及天气状况有关。导线表面曲率大小影响。 雨、雪、霜等坏天气时，电晕损耗急剧增加。 水滴——电场作用——变成锥形 对于500－750kV的超高压输电线路，在天气好时电晕损耗一般不超过几个W/km，而在坏天气时，可以达到100 W/km以上。 因此在设计超高压线路时，需要根据不同天气条件下电晕损耗的实测数据和线路参数，以及沿线路各种气象条件的出现概率等对线路的电晕损耗进行估算。 降低导线表面场强的方法：增大线间距离