高压电技术 第一章 气体的放电基本物理过程和电气强度.ppt

高 电 压 技 术 康忠健 薛永端 中国石油大学信控学院 《高电压技术》导言 高电压技术的特点 非线性 实验科学 本课程学习目的 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， 培养分析和解决电力系统中绝缘与作用电压矛盾的能力。 为今后从事有关高电压与绝缘方面的工作打下基础。 《高电压技术》导言 主要内容 1、各类电解质在高电场下的特性 气体的放电基本物理过程和电气强度 液体、固体介质的电气特性 2、电气设备绝缘试验技术 电气设备绝缘预防性试验 绝缘的高电压试验 电气设备绝缘在线检测与诊断 3.电力系统过电压与绝缘配合 线路和绕组中的波过程 雷电及防雷保护装置 电力系统防雷保护 电力系统内部过电压 电力系统绝缘配合 《高电压技术》导言 预备知识、参考书 1、预备知识： 电路知识 电力系统分析知识 物理 2、参考书 《电力系统过电压》，解广润，水利电力出版社，1985； 《高电压技术》，胡国根，重庆大学出版社，1996； 《高电压技术》，中国电力出版社，2004年 《电力系统运行及过电压保护》，河南省电力工业局，中国电力出版社，1995。 《高电压技术》导言 学习进度与建议 学习本门课程应注意理论学习与实际分析相结合，理解绝缘机理与过电压的相互关系，注意培养自己的分析问题的能力。 第一章 气体的放电基本物理过程和电气强度 主要内容： 第一节 汤逊理论和流注理论 第二节 不均匀电场中的放电过程 第三节 空气气隙在各种电压下的击穿特性 第五节 提高气体介质电气强度的方法 第六节 沿面放电及防污对策 第一节 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 基础知识和基础概念 带电粒子的平均自由行程：两次碰撞之间的平均行程 随即量，有很大的分散性 电子体积小，自由行程长度远大于分子和带电粒子 大气压、常温下，电子在空气中的平均自由行程为10-5cm数量级 迁移率：粒子移动速度与电场之比 电子迁移率高，为什么？ 电离：外因下，原子产生自由电子和带（正）电粒子 光电离： 可见光不能使气体直接电离，X射线、 γ射线可以 光源可以是外部的，也可以是内部自产生的 金属表面电离更容易， 了解：光电效应，光的波粒二象性， 热电离：常温下，气体热电离的概率很小。空气1万度后可考虑 碰撞电离： 气体中主要碰撞电离均由电子产生，正离子很少，为什么？ 阴极表面，正离子撞击可产生电离 附着：电子与气体与分子碰撞时，相结合而形成负离子。 电负性气体：容易发生附着产生负离子的气体。 为了定量分析气隙中气体放电过程，引入三个系数： α—电子沿电场方向行径1cm平均发生的碰撞电离次数 β—正离子沿电场方向行径1cm平均发生的碰撞电离次数 γ—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 α系数—电子崩过程（α过程） β系数—离子崩过程（β过程） γ系数—离子崩达到阴极后引起阴极发射二次电子的过程 （γ过程） 汤逊理论的基础： 将电子崩和阴极上的γ过程作为气体放电自持的决定性因素。 问题：为什么没有β过程？ 汤逊理论的实质： 气体放电的主要原因：存在电子碰撞电离。 维持气体放电的必要条件：二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子。 判据：阴极逸出电子可以替代起始点的作用 汤逊理论的适用范围： 解释低气压短气隙中的放电现象 pd26.66kPa · cm 三、巴申定律 气体击穿电压的表达式： -自持放电的起始电压，等于气隙的击穿电压。 巴申定律：当气体成分和电极材料一定时，气隙间隙击穿电压（ ）是气压（ｐ）和极间距离（ｄ）乘积的函数。 为了考虑温度影响用气体密度（δ）代替压力。 四、流注理论（非电负性气体） 1.注流 高气体、长气隙(pd26.66kPa.cm)的放电过程不同，需用流注理论解释。 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，大大加强电子崩崩头和崩尾处的电场。同时放射出大量光子成为引发新的空间光电离的辐射源。 （二次电子的主要来源是空间的光电离） 汤逊理论：二次电子来源于正离子撞击阴极使其逸出电子。 五、强电