气体电介质的绝缘特性(二)

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1、高电压技术高电压工程系林福昌fclin@mail.hust.edu.cn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2第3讲气体电介质的绝缘特性（二）31.2.5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通过大量的实验研究（主要在电离室中进行的）说明放电发展的机理4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－绝缘柱研究放电时的电路图N－电离室；S

2、－火花间隙；L'、L''、K－短路回路5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，等离子体6（1）电子崩阶段（a）初始电子崩阳极侧电子崩数目多正空间电荷加强了原电场，同时向周围放射出大量光子（一）流注理论7（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8（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＋二次崩留下的正电荷，大大加强了流注发展方向的电场

3、，产生新电子崩，从而使流注向前发展9（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10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/厘米初始电子崩转变为流注瞬间照片p＝273毫米汞柱E=12千伏/厘米电子崩在空气中的发展速度约为1.25107cm/s11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/s12自持放电条件形成流

4、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）13（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

5、电场，所以不会影响其它电子崩的发展14树枝状放电与放电发展的抑制152．放电时间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．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16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。171.3不均匀电场中气体的击穿1击穿电压2电晕起始电压3放电不稳定区d≤2D，电场还比较均匀，其放电特性与均匀电场相似，一旦出

6、现自持放电，立即导致整个气隙击穿放电达到自持时，在整个间隙中部巳达到相当数值。这时和均匀电场中情况类似1.3.1稍不均匀场和极不均匀场的放电特点18d≥4D，电场分布极不均匀，存在电晕放电，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。当大曲率电极附近很小范围内已达相当数值时，间隙中大部分区域值都仍然很小，放电达到自持放电后，间隙没有击穿。电场越不均匀，击穿电压和电晕起始电压间的差别也越大19d＝2D~4D，属于过渡区域，不稳定电晕，转为火花

7、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20电场不均匀系数ff<2时，稍不均匀电场f>4时，极不均匀电场211.3.2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22线－板气隙中不同直径导线的工频击穿电压与d的关系点划线－均匀电场；虚线－正尖－负板电场；1－D=0.5mm；2—D=3m

8、m；3－D=16mm；4－D=20mm23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E0的经验公式m－导线表面的粗糙系数。光滑导线m=1,一般导线m=0.82~0.9,对绞线局部电晕m=0.7224电晕电流与能量(a)时间刻度T=125s(b)0.7A电晕电流平均值(c)2A电晕电流平均值电晕电流比较小的，但比泄漏电流要大得多。空间电荷的运动需要电源供给能量,——输电线路电晕损耗的主要部分，而使