气体的放电特性.ppt

高电压技术;高电压技术导言 一、本课程学习目的 通过本课程学习应重点掌握电力系统产生过电压的机理和过电压保护的基本方法，培养学生分析和解决电力系统中绝缘与作用电压矛盾的能力。通过本课程学习，为今后从事有关高电压与绝缘方面的工作打下基础。 二、主要内容 各类电介质在高电场下的特性 电气设备绝缘试验技术 电力系统过电压与绝缘配合; 三、参考书目 1.高电压技术 文远芳 华中科技大学出版社 2.高电压技术 周浩 浙江大学出版社 3.高电压技术 张一尘 中国电力出版社 4.高电压技术 周泽存 中国电力出版社;第一篇 各类电介质在高电场下的特性 主要介绍固体、液体、气体介质的放电、闪络、击穿特性和极化、电导、损耗等电气现象，以及提高电介质电气强度的方法。 主要内容： 气体的放电基本物理过程和电气强度 固体、液体介质的电气特性;第1章 气体的放电基本物理过程和电气强度 主要内容： 本章主要介绍气体放电的汤逊理论和流注理论，气体放电的基本规律、击穿特性和影响因素，以及提高气体介质电气强度的方法。此外还介绍沿面放电以及防污对策。;第1节 汤逊理论和流注理论 主要内容： 一、非自持放电和自持放电 二、汤逊理论 三、巴申定律 四、流注理论 五、强电负性气体自持放电的条件;一、自持放电和非自持放电;二、汤逊理论 汤逊从均匀电场、低气压、短气隙的气体放电实验出发，总结出的气体放电理论。 1.电子崩的形成;2.三个系数 作用：定量分析气隙中的放电过程 α系数—电子沿电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数—电子崩过程（α过程） β系数—正离子沿电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数—离子崩过程（β过程） γ系数—折合到每个碰撞阴极表面的正离子，使阴极金属平均释放出的自由电子数—离子崩达到阴极后引起阴极发射二次电子的过程（γ过程）;3.均匀电场中电子崩的计算 ;3.汤逊理论 汤逊理论的实质：电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。 所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。 适用范围：解释低气压、短气隙中的放电现象;三、巴申定律; 由曲线可知，随pd的变化，击穿电压有最小值。 该现象可由汤逊理论加以解释：形成自持放电需要达到一定的电离数?d，而这又决定于碰撞次数与电离概率的乘机。; 巴申定律：Ub=f(pd) 当考虑温度变化时，可以用气体的相对密度δ代替大气压力。;四、流注理论 1.汤逊理论的不足 汤逊理论适用于低气压、短气隙的放电现象，但是解释高气压、长气隙时，与实际相矛盾。 2.流注的形成和发展 ;3.流注理论 形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，同时放射出大量光子成为空间光电离的辐射源。 二次电子主要来源于空间的光电离。 汤逊理论：二次电子主要来源于正离子碰撞阴极的逸出电子。 4.流注的产生条件 流注的产生条件即自持放电条件，对于均匀场为： 一般认为当ad≈20（ead≈108）便可满足上述条件，使流注得以形成。;5.强电负性气体的自持放电条件 （1）附着效应η系数 一个电子沿电场方向运动1cm时，平均发生的电子附着次数。 在电负性气体中，有效碰撞电离次数为：;第2节 不均匀电场中的放电过程 稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特点 极不均匀电场中的电晕放电现象 极不均匀电场中的放电过程;一、稍不均匀电场和极不均匀电场 1.球隙大小与放电情况之间关系 （1）d≤2D 电场较均匀（稍不均匀），一旦出现自持放电，立即导致整个气隙击穿。;2.实验结论 两球间距越大，电场越不均匀 电场越不均匀，击穿电压与电晕起始电压差别越大。 3.电场不均匀度的划分 （1）根据是否存在稳定电晕划分 存在稳定电晕：极不均匀电场（d≥4D） 不存在稳定电晕，电晕一出现气隙马上击穿：稍不均匀电场（ d2D、2Dd4D） （2）根据电场不均匀系数划分 f=Emax/Eav Eav=U/d f2：稍不均匀电场 f4：极不均匀电场;4.电场均匀度与击穿电压之间的关系 电场越不均匀，击穿电压越低； 极不均匀电场的电晕起始电压即为放电起始电压，由发生电晕至击穿的过程还必须升高电压才能完成。;二、极不均匀电场中的电晕放电现象 1.电晕和晕光 在极不均匀电场中，气隙在完全击穿之前，电极附近会产生电晕放电。 电晕放电的强度与外加电压、电极形状、极间距离、气体性质和密度相关。