流注头部电子崩的形成； （c）.PPT

高电压技术 高电压工程系 tslc@mail.hust.edu.cn 刘春 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 1.3 不均匀电场中气体的击穿 d≥4D，电场分布极不均匀，存在电晕放电和电晕起始电压。 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。 d＝2D~4D，属于过渡区域，不稳定电晕，转为火花放电。 当大曲率电极附近?达到足够数值时，间隙中很大一部分区域?也都已达相当数值，流注一经产生，随即发展至贯通整个间隙，导致间隙完全击穿 1.3.2 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， 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d或增大导线半径r。 一般采取适当增大导线直径的办法 为节省导线材料，通常采用分裂导线的解决办法，即每相导线由2根或2根以上的导线组成。使得导线表面场强得以降低。 电晕影响的两面性 不利影响 ：能量损失；放电脉冲引起的高频电磁波干扰；化学反应引起的腐蚀作用等 有利方面：电晕可削弱输电线上雷电冲击电压波的幅值及陡