2章气体放电的基本物理过程2014.pptxVIP

第2章 气体放电的基本物理过程;气体放电——气体中流通电流的各种形式。; 输电线路以气体作为绝缘材料;气体绝缘的优点：;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: 一般由固体介质和液体介质联合构成;2.1 带电粒子的产生与消失;（1）热电离;;（2）光电离;（3）碰撞电离;需要注意的两点! 碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点的最重要的方式。 碰撞电离主要是由电子引起的，离子引起的碰撞电离概率要比电子引起的小得多。 原因有两个，请同学们自己分析！;（4）分级电离;气体; ;电极表面电离——电子从金属电极（阴极）表面逸出的过程。;电极表面电离按外加能量形式的不同，可分为四种形式;当阴极被加热到很高温度时，其中的电子获得巨大动能，逸出金属表面 在许多电子器件中常利用加热阴极来实现电子发射。;自由电子碰撞中性的分子或原子可能产生的三种结果;附着——自由电子与气体分子碰撞时，发生电子与中性分子相结合而形成负离子的过程。;空气中的氧气（弱）； GIS中的SF6（强）;带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流。;带电粒子的复合;带电粒子产生和消失的关系;非自持放电——去掉外电离因素的作用后放电随即停止； 自持放电——不需要外界因素，仅由电场作用而维持的放电过程。;加电场前，外电离因素（光照射）在极板间产生带电粒子，但带电粒子制作杂乱无章的热运动，不产生电流； 加电场后，带电粒子沿电场方向定向移动，形成电流。随着电压升高，带电粒子运动速度加快，使到达极板的带电粒子数量和速度不断增大，电流也随之增大。;均匀电场中气体的伏安特性;均匀电场中气体的伏安特性;均匀电场中气体的伏安特性;2.2 放电的电子崩阶段;什么是电子崩？不仅仅是一个概念！;α过程（电子崩过程）;电子崩的形状：“崩头大、崩尾小。” 电子发生电子碰撞后，电子的速度快，所以会大量的集中在崩头； 正离子移动速度较慢，所以缓慢的移向崩尾。 ;一个重要的概念！;电子碰撞电离系数α——表示一个电子沿电场方向运动1cm 的行程中所??成的碰撞电离次数平均值。 即是一个电子在单位长度行程内新电离出的电子数或正离子数。;;na;;碰撞引起电离的条件是？;; 影响碰撞电离的因素;由式 ， 可得结论：;2.3 自持放电条件;外界电离因子;因此均匀场中自持放电的条件为：;;1、放电外形 根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展.低气压下气体放电发光区确实占据了整个电极空间，如辉光放电。但大气压力下气体击穿时出现的却是带有分枝的明亮细通道。 2、放电时间 根据汤逊理论，间隙完成击穿，需要好几次这样的循环:形成电子崩，崩中正离子到达阴极造成二次电子，这些电子重又形成更多的电子崩。由正离子的迁移率可以计算出完成击穿所需的时间，即所谓放电时间。这样计算得到的放电时间和低气压下的放电时间比较一致，但比火花放电时的放电时间实侧值要大得多。;3、击穿电压 pd值较小时，选择适当的下值，根据汤逊自持放电条件求得的击穿压和实验值比较一致。 pd值很大时，如仍采用原来的 值，则击穿电压计算值和实验值将有很大出入。 4、阴极材料的影响 根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但大气压力下空气中实测得到的击穿电压却和阴极材料无关。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?。;2.3.2 pd值较大时的情况;流注理论中的电子崩过程;空间电荷对原有电场的影响;⒉ 流注的形成;⑵ 正流注;② 正流注向阴极推进;⑶ 负流注;试验测量结果：电子崩;试验测量结果：正流注;流注自持放电条件;汤逊放电理论与流注放电理论的比较：;流注理论击穿过程的总结;流注理论对pd 较大时放电现象的解释;; 气体放电现象与规律因气体的种类、气压、和间隙中电场的均匀度而异。;均匀电场和极不均匀电场示意图;64;曲率半径小的电极尖端发生的蓝紫色晕光状放电。;66;67;68;半径为r的球间隙的放电特性与极间距d的关系 ;电晕放电的一般描述;⑶ 电晕放电的效应;化学反应产生新物质，O3、NO、NO2； 回路电流明显增加(绝对值仍很小)，可以测量到能量损失； 产生高频脉冲电流； 电压达到一定值，电晕电流为无规律的重复电流脉冲 电压升高，脉冲特性愈来愈不显著，电晕电流转变为持续电流 ;（1）电晕放电的起始场强;危害：损耗、电磁干扰、噪音等。;;;电晕放电的有利之处：;;极性效应 在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的