《高电压技术》辅导资料一

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1、高电压技术辅导资料一主题：绪论和第一章（第1-3节）学习时间：2013年9月30日－10月6日内容：我们这周主要学习绪论和第一章第一、二、三节“气体中带电粒子的产生与消失”、“气体中的放电现象和电子崩的形成”、“自持放电条件”的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对高电压技术的概念和气体放电相关知识的理解。绪论高电压技术主要内容1.高电压技术，即电力系统中涉及的绝缘、过电压、电气设备试验等问题的技术。如：雷击变电所、发电厂的过电压及防护；绝缘材料的研制；合闸、分闸、空载运行以及短路引起的过电压；电气设备的耐压试验高压输电的必要性：大容量

2、输电的需求；远距离输电的需求2.研究内容（1）提高绝缘能力电介质理论研究——介质特性放电过程研究——放电机理高电压试验技术——高压产生、测量（2）降低过电压雷击或操作→暂态过程→产生高电压→绝缘破坏→故障→防护破坏→恢复研究过电压的形成及防止措施过电压种类：大气过电压、内部过电压（3）绝缘配合——使相互作用的数值、保护电器的特性和绝缘的电气特性之间相互协调以保证电气设备的可靠经济运行。第一章电介质在强电场下的特性电介质在强电场下的特性及相关术语：电介质(dielectric)：指通常条件下导电性能极差的物质，在电力系统用作绝缘材料电介质中正负

3、电荷束缚得很紧，内部可自由移动的电荷极少，因此导电性能差。（电介质—从贮存电能的角度看；绝缘材料—从隔离电流的角度看）。电介质一般分为气体电介质、液体电介质、固体电介质。常用高压工程术语：击穿(breakdown)：在电场的作用下，由电介质组成的绝缘间隙丧失绝缘性能，形成导电通道放电(discharge)：气体绝缘的击穿过程闪络(flashover)：沿固体介质表面发展的气体放电（沿面放电）电晕(coronadischarge)：由于电场不均匀，在电极附近发生的局部放电。击穿电压（又称放电电压）（，单位KV）：使绝缘击穿的最低临界电压第4页共

4、4页击穿场强（又称抗电强度，绝缘强度）(，单位KV/cm）：发生击穿时在绝缘中的最小平均电场强度。＝／Ｓ（Ｓ：极间距离）注：一切电介质的电气强度都是有限的，超过某种限度，电介质会丧失其原有的绝缘性能，甚至演变成导体。第一节气体中带电粒子的产生与消失1.带电粒子的产生（电离过程）根据引起电离所需的能量来源不同，强电场下的电离形式有：碰撞电离：气体介质中离子碰撞，撞击离子传给被撞离子能量，使其电离（是气体中产生带电粒子的最重要的形式）光电离：由光辐射引起的气体原子的电离可见光不能直接引起气体的光电离（光的能量大于气体原子的电离能时，就有可能引起光

5、电离）热电离：因气体热状态引起的电离实质是碰撞电离和光电离的综合，能量来自气体分子的热能。温度超过10000K时，才需考虑热电离。温度到底20000K左右，几乎全部空气分子都已经处于热电离状态。（随着温度升高，气体分子动能增加，当分子的动能大于气体分子的电离能时，就可能引起热电离）表面电离（表面发射）：在外界电力因素的作用下，电子可能从电极的表面释放（与其他电离形式的区别在于，发生其他形式的电离时，电子和正离子同时出现，而表面电离只产生电子，没有正离子出现。）2.带电粒子的消失（去电离、消电离）中和——在电场作用下做定向运动消失于电极而形成外

6、电路的电流。扩散——因扩散而逸出气体放电空间复合——带有异号电荷的粒子相遇，发生电荷的传递、中和而还原为中性粒子的过程第二节气体中的放电现象和电子崩的形成1.汤逊理论1）平行板间气体放电各阶段：第4页共4页0→a：气体有少量的带电离子，随着电压提高，电流增加a→b：饱和段，仍具有良好的绝缘性能b→c：电离过程（碰撞电离，电子崩过程）；非自持放电c点之后：良好导电状态；自持放电电子崩的形成过程发生在阶段，由于碰撞电离引起电子崩过程，使气体中的带电粒子数迅速上升。定量分析气隙中气体放电过程：α过程（电子崩），α系数：一个电子沿电场方向行进单位长度

7、后发生的碰撞电离次数β过程（离子崩），β系数：一个正离子沿电场方向行进单位长度后发生的碰撞电离次数，该过程可以忽略。γ过程，γ系数：每个碰撞阴极的正离子，使阴极金属表面平均释放出的自由电子数2.汤逊放电理论的适用范围该理论的核心：（1）电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离。（2）自持放电是气体间隙击穿的必要条件。汤逊理论的适用范围是低气压短间隙（pd<26.66KPacm)。第三节自持放电条件非自持放电——必须依靠外界电离因素的作用提供自由电子作为电子崩的初始电子，一旦外界电离因素停止发生作用，则放电中止自持放电——

8、撤除外界电离因素后，能仅由电场的作用而维持的放电自持放电条件：或（因为远大于1）物理含义：α过程γ过程1个初始电子——→（）个新的正离子——→个新电子要维持自持放电