高电压技术2.ppt

高电压技术2.ppt

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复习,关于电介质电气强度的基本概念电气强度的表示方法、强弱电场、击穿气体中带电粒子的产生自由行程、迁移率、扩散（注意电子和离子的不同之处）带电粒子的产生附着、电负性气体带电粒子的消失电子崩-电子碰撞电离系数的定义，公式含义，压强和电场强度对的影响（压强太大或太小都不利于放电的发展）。

第三节自持放电条件（汤逊气体放电理论二）,正离子对放电发展过程的影响（当极间电压大于某一数值时）,阴极表面电离系数（二次电子发射系数）,一个正离子撞击阴极表面产生出来的二次电子数为,假定在阴极表面附近有nc个电子，则到达阳极时，电子数目变为,nc两部分组成，即,（1-12）,把式（1-12）代入，可得,整理可得,两边乘以电子电荷，得到电流表达式,一、自持放电条件,均匀电场中气隙的自持放电条件,与阴极材料，气体种类有关,二、起始电压（场强）、击穿电压（场强）,起始场强：

放电由非自持转为自持时的场强,三、汤逊理论的适用范围,低气压、短间隙：

pd26.66kPacm,物理意义：

一个电子从阴极到阳极的过程中产生个正离子，这些离子在阴极表面产生的二次电子数为，如果其值等于一，则意味着初始电子有了一个后继电子，从而使放电得以自持。

均匀电场：

起始电压=击穿电压不均匀电场：

起始电压击穿电压,第四节起始电压与气压的关系,起始放电电压,对均匀电场，击穿电压就是起始放电电压,巴申定律：

气隙的击穿电压是气体压强和间隙距离乘积的函数,一、汤逊理论对巴申定律的解释,要求会用汤逊理论解释巴申曲线中击穿电压具有最小值的原因,根据汤逊自持放电条件可以求出在均匀电场中,二、空气相对密度（气温变化时起始电压的计算）,空气相对密度,注意：

p和T的单位,起始放电电压,（c）,第五节气体放电的流注理论,一、汤逊放电理论的局限性,二、流注放电理论,

（1）空间电荷对原有电场的畸变作用,不适用于高气压、长间隙，不能解释雷电放电现象,考虑了高气压、长间隙下若干因素对气体放电过程的影响,两个强场区之间形成一个利于复合的弱电场区-辐射源,

（2）空间光电离对放电过程的促进作用,放电间隙中电离强度和发展速度远大于初始电子崩的新放电区域以及它们不断汇入初崩通道的过程称为流注。

光子,二次电子崩,流注形成,所加电压远大于间隙自持放电放电起始电压时流注的形成示意图,参见课本13页示意图,流注从阴极向阳极推进,流注形成的条件,初始电子崩头部的空间电荷数量必须达到某个临界值,使电场得到足够的畸变，从而在电子崩的头部和尾部之造成一个适于复合的区域，引发足够的光电离。

流注的形成与阴极的表面过程无关,流注理论与汤逊放电理论的适用条件不同，二者互为补充。

基本上都是定性理论，不能用来精确计算击穿电压。

对于均匀电场来说，形成流注的自持放电条件为,实验研究得到的数据为,第六节不均匀电场中气隙的放电特性,一、不均匀电场中气隙的放电特征,稍不均匀电场和极不均匀电场的划分依据：

电场的不均匀系数f,电晕放电,式中,极不均匀电场（f4）的实例：

棒-板间隙、棒-棒间隙和同轴圆柱电极,所加电压大于某一临界值时（小于击穿电压），曲率半径小的电极附近首先出现电晕放电。

二、电晕放电,1、电晕放电的重要性,2、电晕起始放电电压的计算,对电能平衡、导线选择和环境的影响,A）理论计算,B）经验公式,皮克公式,单根导线表面场强,两根导线表面场强,三、极不均匀电场中的放电过程,特点：

放电从曲率半径较小（电场强度最大的地方）的电极开始，且放电的发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性密切相关，具有明显的极性效应。

极不均匀电场的极性：

由曲率半径较小的那个电极的电位符号决定,

（一）正极性,电晕起始电压有所提高，剩余正空间电荷加强了正离子外部空间的电场，使整个击穿电压有所降低。

（二）负极性,电晕起始电压有所降低，剩余正空间电荷削弱了外围空间朝向极板方向的电场，使整个间隙的击穿电压有所提高。

输电线路和电气设备外绝缘的击穿多发生在工频电压的正半周,四、长间隙（大于1m）的击穿过程,长间隙的平均击穿场强远小于短间隙的平均击穿场强，其击穿电压具有饱和性。

第七节放电时间和冲击电压下的气隙击穿,一、放电时间,Us,有效电子的概念,总放电时间,放电时延,放电时间和放电时延都与所加电压的幅值有关,二、冲击电压波形的标准化,

（一）标准雷电冲击电压波,标准雷电冲击电压波形参数T1=1.2us，30%T2=50us，20%Um，3%记为1.2/50,非周期性双指数波,标准雷电冲击电压截波参数T1=1.2us，30%T2=25us，20%,

（二）标准雷电截波,（三）标准操作冲击电压波,操作过电压的产生和特点,用来模拟电力系统操作过电压的标准电压波形：

（1）非周期双指数波电压波形参数波前时间Tcr=250us，20%半峰值时间T2=2500us，60%Um，3%写作Tcr/T2=250/2500us,三、冲击电压下的气隙击穿过程,

（一）50%冲击击穿电压（U50%）,

（二）伏秒特性,伏秒特性：

间隙上出现的电压最大值和间隙的击穿时间的关系曲线,伏秒特性的绘制方法,如果加在某间隙上的冲击电压使得该间隙的击穿概率为50%，则称此电压为该间隙的U50%。