高电压技术-第02章-气体放电的物理过程.pptxVIP

第2章 气体放电的物理过程;2.1 气体中带电质点的产生和消失;激励能：激励所需能量叫激励能 ，其值等于两轨道能级之差。;② 撞击电离： 概念：通过撞击，给予气体质点以足够的能量，使气体质点发生的电离。;平均自由程：一个质点两次碰撞之间的平均距离。其与密度呈反比。;③ 光电离： 概念：光子给予气体质点足够的能量，使气体质点发生的电离。 条件：光子能量不小于气体的电离能。 光电子：由光电离产生的自由电子。 光的来源：;④ 热电离： 概念：由气体的热状态造成的电离称为热电离。 气体分子运动理论说明：气体的温度是其分子平均动能的度量。;⑤ 表面电离： 概念：由金属表面逸出电子的电离形式。 逸出功：从金属电极表面逸出电子所需要的能量。 电离形式： 二次发射：用有足够能量的质点撞击金属表面。 光电子发射：用短波光照射金属表面。 热电子发射：加热金属电极。 强场发射：在电极附近加强电场从电极拉出电子。;⑥ 负离子： 形成：电子与中性气体分子（原子）碰撞，不但没电离出新电子，电子反而被分子吸附形成了负离子。;2、气体中带电质点的消失： 气体中带电质点消失的方式有三种：中和、扩散、复合。 ① 中和： 带电质点在电场力作用下，宏观上沿电场作定向运动。带电质点受电场力作用而流入电极，中和电量。 由于电子质量和直径比离子小很多，加速情况和碰撞情况也大不相同，电子迁移率比离子大两个数量级。;② 扩散： 扩散指质点从浓度较大的区域扩散到浓度较小的区域，从而使带电质点在空间各处浓度趋于平均的过程。 扩散是由杂乱的热运动造成的，与电场力无关，电子扩散速度比离子快。 ③ 复合： 带有异号电荷质点相遇，还原为中性质点的过程称为复合。 复合时，电离吸收的能量以光子形式放出。复合由电场力作用，电子快，所以复合几率小，总是先变成负离子再复合。;1、概述： ① 电子崩： 当外加电场强度足够大时，带电粒子两次碰撞间积聚的动能足够发生碰撞电离。电离出来的电子和离子在 场强作用下又加入新的撞击电离，电离过程像雪???一样增长起来，称为电子崩。;② 非自持放电： 当场强较小时，电子崩有赖于外界因素，外界因素消失，电子崩也消失。 ③ 自持放电： 当外加场强足够大时，电子崩不依赖外界因素，外界因素消失后，电子崩仍能够保持。;⑤ 放电形式： 均匀电场： 不均匀电场：;2、汤森德气体放电理论： ① 三个因素（系数）：;② 三个过程：;③ 帕邢曲线：;④ 汤森德气体放电理论的不足： 理论无法解释的试验现象： 放电路径为曲折细通道，形式为间歇、分段发展的； 击穿电压与阴极材料几乎无关； 放电时间比理论计算时间短。 原因： 电子崩造成的大量空间电荷导致电场畸变； 电离加剧导致光子数量剧增，空间光电离加剧；;3、流注放电理论（较均匀电场）： ① 空间电荷浓度： 自由电子移动速度快，一起向阳极移动，浓度大； 正离子移动速度慢，缓慢向阴极移动，浓度小。;② 合成电场畸变： 崩头前面的电场则被强烈加强； 崩尾电场也被加强了； 崩内正负空间电荷混杂处的电场被大大减弱。;③ 流注的形成： 电子崩头部接近阳极； 崩头和崩尾处电场增强，激励和反激励放射出大量光子；崩中复合也放射出光子； 一些光子射到崩尾，造成空间光电离，形成衍生（二次）电子崩； 衍生电子崩头部移动速度快，与主崩汇合； 新的衍生电子崩在崩尾出现，一个一个向阴极发展，形成正流注。;④ 气隙的击穿： 流注通道发展到阴极； 该区域发生强烈电离，带电离子的碰撞和移动大大提升了通道的温度，导致热电离； 整个流注通道转化为火花通道，气隙的击穿完成。 ⑤ 负流注的发展速度比正流注慢。 ⑥ 概念：;⑦ 均匀电场形成流注就能自持发展，直至击穿。 ⑧ 流注理论条件：;2.3 电晕放电;电晕产生条件：极间距离对起晕电极表面最小曲率半径的比值大于一定值。;2、电晕放电的物理过程和效应： ① 物理过程（尖板试验）： 负电晕（尖极为负极性）：; 正电晕（尖极为正极性）： 正离子移动速度慢→脉冲不规律 ② 电晕的效应： 有声、光、热等效应，表现为发出“咝咝”的声音，蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。 产生人可听到的噪声，对人生理、心理产生影响。 形成“电风”导致电力设备的振动和摆动。 产生高频脉冲电流，对无线电干扰。 产生能量损耗。 产生某些化学反应，加速绝缘老化。;2.4 不均匀电场气隙的击穿;2、长间隙的击穿（电弧击穿）： ① 先导过程： ② 长短间隙击穿的区别： 长间隙：炽热的导电通道在放电过程中建立，需要的平均场强小。 短间隙：炽热的导电通道在放电过程后建