高电压技术第一章.ppt

电介质在电气设备中作为绝缘材料使用，按其物质形态，可分为：
气体介质
液体介质
固体介质在电气设备中:
外绝缘:一般由气体介质(空气)和固体介质(绝缘子)联合构成
内绝缘:较多由固体介质和液体介质联合构成,也有由气体介质构成在电场作用下，电介质中出现的电气现象可分为两大类:
弱电场—电场强度比击穿场强小得多,极化、电导、介质损耗等
强电场—电场强度等于或大于放电起始场强或击穿场强,放电、闪络、击穿等第一章气体放电的基本物理过程气体介质中带电质点的产生与消失（一）自由行程长度

气体中存在电场时，
粒子进行
热运动和
沿电场定向运动各种粒子在气体中运动时不断地互相碰撞，任一粒子在1cm的行程中所遭遇的碰撞次数与气体分子的半径和密度有关。
单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ
即为该粒子的平均自由行程长度。二、带电粒子的产生当满足以下条件时，产生光电离
光的波长；
光速；
气体的电离能光子来源外界高能辐射线气体放电本身常温下，气体分子发生热电离的概率极小。气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m称为该气体的电离度。
下图为空气的电离度m与温度T的关系：当t>10000K时，才需考虑热电离；
当t>20000K时，几乎全部的分子都处于热电离状态（三）碰撞电离如果W大于或等于气体分子的电离能Wi，该电子就有足够的能量完成碰撞电离。
由此可得碰撞电离时应满足以下条件：电子为造成碰撞电离而必须飞越的最小距离为：
（四）电极表面的电离三、负离子的形成四、带电粒子的消失复合：当气体中带异号电荷的粒子相遇时，有可能发生电荷的传递与中和，这种现象称为复合。
复合可能发生在电子和正离子之间，称为电子复合，其结果是产生一个中性分子；
复合也可能发生在正离子和负离子之间，称为离子复合，其结果是产生两个中性分子。汤逊理论
流注理论
巴申定律1.电子崩气体放电的现象与发展规律与气体种类、气压大小、气隙中的电场型式、电源容量等一系列因素有关。
但无论何种气体放电都一定有一个电子碰撞电离导致电子崩的阶段，它在所加电压达到一定数值时出现。在曲线oa段，I随U的提高而增大，这是由于电极空间的带电粒子向电极运动加速而导致复合数的减少所致。(一)电子崩的形成(二)电子崩形成的电流如图为平板电极气隙，板内电场均匀，设外界电离因子每秒钟使阴极表面发射出来的初始电子数为n0。途中新增加的电子数或正离子数应为：(三)自持放电与非自持放电自持放电的形成自持放电的条件自持放电的物理含义如果自持放电条件满足时，会形成下图的闭环部分：巴申定律
在温度不变的情况下，均匀电场中气隙的击穿电压是气体压力p和极间距离d乘积的pd函数利用汤逊理论的自持放电条件
以及碰撞电离系数与气压、电场强度的关系式(当气温不变时)，
并考虑均匀电场中自持放电起始场强（式中U0为起始电压，可得以下关系：巴申曲线表明，改变极间距离d的同时，也相应改变气压p而使pd的乘积不变，则极间距离不等的气隙击穿电压却彼此相等。前面汤逊放电理论所讨论的是低气压、短气隙的情况，但在高气压(101.3kPa或更高)、长气隙的情况[pd26.66kPa(200mmHgcm)]，汤逊理论将不适用。
以自然界的雷电为例，它发生在两块雷云之间或雷云与大地之间，这时不存在金属阴极，因而与阴极上的过程和二次电子发射根本无关。气体放电流注理论以实验为基础，它考虑了高气压、长气隙情况下不容忽视的若干因素对气体放电的影响，主要有以下两方面：
空间电荷对原有电场的影响
空间光电离的作用（一）空间电荷对原有电场的影响（二）空间光电离的作用如图所示：如果这时产生的光子位于崩头前方和崩尾附近的强场强区，则造成的二次电子崩将以更大的电离强度向阳极发展或汇入崩尾的正离子群中流注条件实验研究所得出的常数值为：不均匀电场中气隙的放电特性均匀电场是一种少有的特例，在实际电力设施中常见的却是不均匀电场。
为了描述各种结构的电场不均匀程度，可引入一个电场不均匀系数f，表示为：二、电晕放电电晕放电的起始电压一般用经验公式来推算，流传最广的是皮克公式，电晕起始场强近似为：电晕放电的危害降低电晕的方法：电晕放电的有利之处：三、极不均匀电场的放电过程决定极性要看表面电场较强的那个电极所具有的电位符号：
在两个电极几何形状不同时，极性取决于曲率半径较小的那个电极的电位符号，如“棒-板”气隙。
在两个电极几何形状相同时，极性取决于不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒”气隙。下面以电场极不均匀的“棒-板”气隙为例，从流注的概念出发，说明放电的：
发展过程
极性效应（一）正极性这些正离子虽朝板极移动，但速度很慢而暂留在棒极附近。（二）负极性留在棒极附近的也是大批正离子，这时它们将加强棒极表面附近的电场而削弱外围空间的电场输电线路和电气设备外绝缘的空气间隙大都属于极不均匀电场的情