電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度

1、高壓高壓技術(shù)技術(shù) 電介質(zhì)在電氣設(shè)備中作為絕緣材料使用，按其物質(zhì)形態(tài)，可分為： 氣體介質(zhì)液體介質(zhì)固體介質(zhì)電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度第一篇第一篇高壓高壓技術(shù)技術(shù)在電氣設(shè)備中在電氣設(shè)備中: :外絕緣: 一般由氣體介質(zhì)(空氣)和固體介質(zhì)(絕緣子)聯(lián)合構(gòu)成。 內(nèi)絕緣:一般由固體介質(zhì)和液體介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 在電氣作用下，電介質(zhì)中出現(xiàn)的電氣現(xiàn)象可分為兩大類:弱電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度比擊穿場(chǎng)強(qiáng)小得多 極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗等強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度等于或大于放電起始場(chǎng)強(qiáng)或擊穿場(chǎng)強(qiáng)放電、閃絡(luò)、擊穿等高壓高壓技術(shù)技術(shù)u 第一章 氣體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度 u 第二章 液體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度 u 第三章

2、固體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度 本 篇 內(nèi) 容高壓高壓技術(shù)技術(shù)一、研究氣體放電的目的一、研究氣體放電的目的1 1、了解氣體在高電壓（強(qiáng)電場(chǎng)）作用下，由電介質(zhì)、了解氣體在高電壓（強(qiáng)電場(chǎng)）作用下，由電介質(zhì)演變成導(dǎo)體的物理過(guò)程。演變成導(dǎo)體的物理過(guò)程。2 2、掌握氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度用戶其提高方法、掌握氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度用戶其提高方法 。 第一章氣體電介質(zhì)的擊穿高壓高壓技術(shù)技術(shù) 電氣設(shè)備中常用電氣設(shè)備中常用 的氣體介質(zhì)的氣體介質(zhì)： 空氣、壓縮的高電氣強(qiáng)度氣體（如空氣、壓縮的高電氣強(qiáng)度氣體（如SF6SF6） 空氣在正常情況下導(dǎo)電率很小，為良空氣在正常情況下導(dǎo)電率很小，為良絕緣體。但氣體間隙上的電壓過(guò)高時(shí)，

3、氣絕緣體。但氣體間隙上的電壓過(guò)高時(shí)，氣體會(huì)由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱紝?dǎo)體，這中現(xiàn)象體會(huì)由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱紝?dǎo)體，這中現(xiàn)象叫叫擊穿擊穿 。二、氣體介質(zhì)擊穿二、氣體介質(zhì)擊穿高壓高壓技術(shù)技術(shù)擊穿電壓擊穿電壓：氣體間隙擊穿時(shí)的最低臨界電：氣體間隙擊穿時(shí)的最低臨界電壓。壓。擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)：均勻電場(chǎng)中擊穿電壓與間隙距：均勻電場(chǎng)中擊穿電壓與間隙距離之比。離之比。平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)：不均勻電場(chǎng)中擊穿電壓與：不均勻電場(chǎng)中擊穿電壓與間隙距離之比。間隙距離之比。 擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)是表征氣體間隙是表征氣體間隙絕緣性能絕緣性能的重的重要參數(shù)。要參數(shù)。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 氣體放電氣體放電：氣體中流通電流的各種形式。：氣體中流

4、通電流的各種形式。 因氣體壓力、電源功率、電極開(kāi)關(guān)等因氣體壓力、電源功率、電極開(kāi)關(guān)等因素的影響，放電具有多種形式。因素的影響，放電具有多種形式。 輝光放電輝光放電：氣壓較低，電源功率很小：氣壓較低，電源功率很小時(shí)，放電充滿整個(gè)間隙。時(shí)，放電充滿整個(gè)間隙。三、氣體放電的形式三、氣體放電的形式高壓高壓技術(shù)技術(shù)火花放電火花放電：大氣壓力下，電源功率較?。捍髿鈮毫ο?，電源功率較小時(shí)，間隙間歇性擊穿，放電通道細(xì)面明時(shí)，間隙間歇性擊穿，放電通道細(xì)面明亮亮電弧放電電弧放電：大氣壓力下，電源功率比較：大氣壓力下，電源功率比較大時(shí)，放電具有明亮、持續(xù)的細(xì)致通道。大時(shí)，放電具有明亮、持續(xù)的細(xì)致通道。電暈放電電暈放

5、電：極不均勻電場(chǎng)中，高電場(chǎng)強(qiáng)：極不均勻電場(chǎng)中，高電場(chǎng)強(qiáng)度電極附近出現(xiàn)發(fā)光薄層。度電極附近出現(xiàn)發(fā)光薄層。高壓高壓技術(shù)技術(shù)本節(jié)內(nèi)容：1.1.1 1.1.1 帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生1.1.2 1.1.2 帶電質(zhì)點(diǎn)的消失帶電質(zhì)點(diǎn)的消失1.1.3 1.1.3 電子崩與湯遜理論電子崩與湯遜理論1.1.4 1.1.4 巴申定律與適用范圍巴申定律與適用范圍1.1.5 1.1.5 不均勻電場(chǎng)中的氣體放電不均勻電場(chǎng)中的氣體放電高壓高壓技術(shù)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 氣隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失氣隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失原子的激發(fā)和游離原子的激發(fā)和游離氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的消

6、失氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失高壓高壓技術(shù)技術(shù)一、原子的激發(fā)和電離 產(chǎn)生帶電質(zhì)點(diǎn)的物理過(guò)程稱為電離，是氣體產(chǎn)生帶電質(zhì)點(diǎn)的物理過(guò)程稱為電離，是氣體放電的首要前提放電的首要前提1 1、激發(fā)：當(dāng)原子獲得外部能量，一個(gè)或若干個(gè)外層、激發(fā)：當(dāng)原子獲得外部能量，一個(gè)或若干個(gè)外層電子躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道上去的現(xiàn)象，電子躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道上去的現(xiàn)象， 激發(fā)需要激發(fā)需要外界給原子一定的能量外界給原子一定的能量，稱為激發(fā)，稱為激發(fā)能。能。 注意注意：但是激發(fā)是非常不穩(wěn)定的，電子躍遷：但是激發(fā)是非常不穩(wěn)定的，電子躍遷到較高能級(jí)后，很快就會(huì)回到原來(lái)的軌道上去，到較高能級(jí)后，很快就會(huì)回到原來(lái)的軌道上去，同時(shí)會(huì)把在

7、激發(fā)時(shí)吸收的能釋放出去，這種能是同時(shí)會(huì)把在激發(fā)時(shí)吸收的能釋放出去，這種能是以光的形式輻射出去，我們叫光子。以光的形式輻射出去，我們叫光子。高壓高壓技術(shù)技術(shù)2 2、電離電離：若原子從外界獲得的能量足：若原子從外界獲得的能量足夠大，以致使一個(gè)或幾個(gè)電子擺脫原夠大，以致使一個(gè)或幾個(gè)電子擺脫原子核的束縛形成子核的束縛形成 電子和正離子，這電子和正離子，這一過(guò)程稱為電離。一過(guò)程稱為電離。 高壓高壓技術(shù)技術(shù)二、氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生二、氣體間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生1 1、氣體分子本身的電離（空間電離）、氣體分子本身的電離（空間電離）（1 1）碰撞電離）碰撞電離 氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中獲得加速后氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)

8、在電場(chǎng)中獲得加速后和氣體分子碰撞時(shí)，把動(dòng)能傳給后者引起和氣體分子碰撞時(shí)，把動(dòng)能傳給后者引起電離。它和電場(chǎng)的大小和自由行程有關(guān)。電離。它和電場(chǎng)的大小和自由行程有關(guān)。 自由行程自由行程：一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)在兩次碰撞之：一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)在兩次碰撞之間自由通過(guò)的平均距離。和氣體的密度有間自由通過(guò)的平均距離。和氣體的密度有關(guān)。密度大，不容易發(fā)生電離，密度小，關(guān)。密度大，不容易發(fā)生電離，密度小，易發(fā)生電離易發(fā)生電離高壓高壓技術(shù)技術(shù)（2 2）光電離光電離： 光輻射引起的電離光輻射引起的電離 iWhc光的波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)c c光速光速WiWi 光子的能量光子的能量h h 普普克常數(shù)克常數(shù)高壓高壓技術(shù)技術(shù) (3)(3)熱電離

9、熱電離：由氣體的熱狀態(tài)引起的電離。它的：由氣體的熱狀態(tài)引起的電離。它的實(shí)質(zhì)是由熱狀態(tài)下引起的碰撞電離和光輻射下引實(shí)質(zhì)是由熱狀態(tài)下引起的碰撞電離和光輻射下引起的光電離。起的光電離。 氣體分子的平均動(dòng)能氣體分子的平均動(dòng)能 T T：氣體的溫度，以絕對(duì)溫度計(jì)（：氣體的溫度，以絕對(duì)溫度計(jì)（K K） K K：波爾茨曼常數(shù)：波爾茨曼常數(shù) K=1.38K=1.3810-23J/K 只有當(dāng)在一定溫度下才能引起熱電離。只有當(dāng)在一定溫度下才能引起熱電離。高壓高壓技術(shù)技術(shù)2 2、氣體中金屬、氣體中金屬表面的電離表面的電離 指陰極發(fā)射電子的過(guò)程，稱電極表面指陰極發(fā)射電子的過(guò)程，稱電極表面的電離。的電離。 逸出功：逸出功

10、：表面電離所需能量，與金屬材料表面電離所需能量，與金屬材料有關(guān)。有關(guān)。 陰極表面電離可在下面幾種情況下發(fā)陰極表面電離可在下面幾種情況下發(fā)生：生：高壓高壓技術(shù)技術(shù)正離子撞擊陰極表面正離子撞擊陰極表面短波光照射（光電效應(yīng)）短波光照射（光電效應(yīng)）強(qiáng)場(chǎng)放射（需要的足夠大的場(chǎng)強(qiáng)）強(qiáng)場(chǎng)放射（需要的足夠大的場(chǎng)強(qiáng)）熱電子放射（加熱陰極表面時(shí)）熱電子放射（加熱陰極表面時(shí)）高壓高壓技術(shù)技術(shù) 負(fù)離子的形成負(fù)離子的形成：由電子和中性分子結(jié)合而成。：由電子和中性分子結(jié)合而成。 附著附著：當(dāng)電子與氣體分子碰撞時(shí)，可：當(dāng)電子與氣體分子碰撞時(shí)，可能引起碰撞電離而產(chǎn)生出和新電子，也可能引起碰撞電離而產(chǎn)生出和新電子，也可能會(huì)發(fā)生

11、能會(huì)發(fā)生電子與中性分子相結(jié)合形成負(fù)離電子與中性分子相結(jié)合形成負(fù)離子的情況。子的情況。 負(fù)離子的形成未使氣體負(fù)離子的形成未使氣體 中帶電粒子的中帶電粒子的數(shù)目改變，但卻能使自由電子數(shù)減少，因數(shù)目改變，但卻能使自由電子數(shù)減少，因而對(duì)氣體放電的發(fā)展起而對(duì)氣體放電的發(fā)展起抑制抑制作用。作用。高壓高壓技術(shù)技術(shù)三、帶電質(zhì)點(diǎn)的消失三、帶電質(zhì)點(diǎn)的消失帶電質(zhì)點(diǎn)的消失可能帶電質(zhì)點(diǎn)的消失可能 有以下幾種情況：有以下幾種情況：1 1、與兩電極的電量中和、與兩電極的電量中和 帶電質(zhì)點(diǎn)受電場(chǎng)力的作用定向，運(yùn)動(dòng)，帶電質(zhì)點(diǎn)受電場(chǎng)力的作用定向，運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)電極時(shí)，消失于電極上而形成外電在到達(dá)電極時(shí)，消失于電極上而形成外電路中的

12、電流；路中的電流；高壓高壓技術(shù)技術(shù)2 2、擴(kuò)散、擴(kuò)散 因熱運(yùn)動(dòng)，帶電質(zhì)點(diǎn)從高濃度區(qū)向低因熱運(yùn)動(dòng)，帶電質(zhì)點(diǎn)從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)移動(dòng)，使空間各處的濃度趨于一致濃度區(qū)移動(dòng)，使空間各處的濃度趨于一致的現(xiàn)象的現(xiàn)象 帶電質(zhì)點(diǎn)因擴(kuò)散而逸出氣體放電空間帶電質(zhì)點(diǎn)因擴(kuò)散而逸出氣體放電空間3 3、復(fù)合、復(fù)合 異號(hào)電荷相遇，發(fā)生電荷的傳遞而還異號(hào)電荷相遇，發(fā)生電荷的傳遞而還原為中性質(zhì)點(diǎn)的過(guò)程。電子可能性不大，原為中性質(zhì)點(diǎn)的過(guò)程。電子可能性不大，離子復(fù)合有可能。離子復(fù)合有可能。高壓高壓技術(shù)技術(shù)課堂小結(jié)一、氣體放電的形式一、氣體放電的形式 1 1、輝光放電、輝光放電 2 2、電弧放電、電弧放電 3 3、火花放電、火花放電

13、 4 4、電暈放電、電暈放電二、帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生二、帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生 1 1、碰撞電離、碰撞電離 2 2、光電離、光電離 3 3、熱電離、熱電離 4 4、表面電離、表面電離三、帶電質(zhì)點(diǎn)的消失三、帶電質(zhì)點(diǎn)的消失 1 1、中和、中和2 2、擴(kuò)散、擴(kuò)散 3 3、復(fù)合、復(fù)合高壓高壓技術(shù)技術(shù)1.1.3 電子崩與湯遜理論 氣體放電現(xiàn)象與規(guī)律因氣體放電現(xiàn)象與規(guī)律因氣體的種類、氣壓和氣體的種類、氣壓和間隙中電場(chǎng)的均勻度間隙中電場(chǎng)的均勻度而異而異。 但氣體放電都有從電子碰撞電離開(kāi)始發(fā)展到但氣體放電都有從電子碰撞電離開(kāi)始發(fā)展到電子崩電子崩的階段的階段。 高壓高壓技術(shù)技術(shù)（1 1）非自持放電和自持放電的不同特點(diǎn)）非自持

14、放電和自持放電的不同特點(diǎn) 宇宙射線和放射性物質(zhì)的射線會(huì)使氣體發(fā)生宇宙射線和放射性物質(zhì)的射線會(huì)使氣體發(fā)生微弱的電離而產(chǎn)生少量帶電質(zhì)點(diǎn)；另一方面、負(fù)微弱的電離而產(chǎn)生少量帶電質(zhì)點(diǎn)；另一方面、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)又在不斷復(fù)合，使氣體空間存在一定濃帶電質(zhì)點(diǎn)又在不斷復(fù)合，使氣體空間存在一定濃度的帶電質(zhì)點(diǎn)。因此，在氣隙的電極間施加電壓度的帶電質(zhì)點(diǎn)。因此，在氣隙的電極間施加電壓時(shí)，可檢測(cè)到微小的電流。時(shí)，可檢測(cè)到微小的電流。1 1、放電的電子崩階段、放電的電子崩階段高壓高壓技術(shù)技術(shù) 由圖由圖1-31-3可見(jiàn)，可見(jiàn)， （1 1）在）在I-UI-U曲線的曲線的OAOA段：段：氣隙電流隨外施電壓的提高而氣隙電流隨外施電壓的提

15、高而增大，增大，這是因?yàn)閹щ娰|(zhì)點(diǎn)向電這是因?yàn)閹щ娰|(zhì)點(diǎn)向電極運(yùn)動(dòng)的速度加快導(dǎo)致復(fù)合率極運(yùn)動(dòng)的速度加快導(dǎo)致復(fù)合率減小減小。當(dāng)電壓接近。當(dāng)電壓接近 時(shí)，電流時(shí)，電流趨于飽和，因?yàn)榇藭r(shí)由外電離趨于飽和，因?yàn)榇藭r(shí)由外電離因素產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)全部進(jìn)入因素產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)全部進(jìn)入電極，所以電流值僅取決于外電極，所以電流值僅取決于外電離因素的強(qiáng)弱而與電壓無(wú)關(guān)電離因素的強(qiáng)弱而與電壓無(wú)關(guān)圖13 氣體間隙中電流與外施電壓的關(guān)系A(chǔ)U高壓高壓技術(shù)技術(shù) （2 2）在）在I-UI-U曲線的曲線的B B、C C點(diǎn)：點(diǎn)：電壓升高至電壓升高至 時(shí)，電流又開(kāi)始時(shí)，電流又開(kāi)始增大，這是由于電子碰撞電離增大，這是由于電子碰撞電離引起的，因

16、為此時(shí)電子在電場(chǎng)引起的，因?yàn)榇藭r(shí)電子在電場(chǎng)作用下已積累起足以引起碰撞作用下已積累起足以引起碰撞電離的動(dòng)能。電壓繼續(xù)升高至電離的動(dòng)能。電壓繼續(xù)升高至 時(shí)，電流急劇上升，說(shuō)明放時(shí)，電流急劇上升，說(shuō)明放電過(guò)程又進(jìn)入了一個(gè)新的階段。電過(guò)程又進(jìn)入了一個(gè)新的階段。此時(shí)氣隙轉(zhuǎn)入良好的導(dǎo)電狀態(tài)，此時(shí)氣隙轉(zhuǎn)入良好的導(dǎo)電狀態(tài)，即氣體發(fā)生了擊穿。即氣體發(fā)生了擊穿。圖13 氣體間隙中電流與外施電壓的關(guān)系BU0U高壓高壓技術(shù)技術(shù)（3 3）在）在I-UI-U曲線的曲線的BCBC段：段： 雖然電流增長(zhǎng)很快，但雖然電流增長(zhǎng)很快，但電流值仍很小，一般在電流值仍很小，一般在微安級(jí)微安級(jí)，且此時(shí)氣體中，且此時(shí)氣體中的電流仍要靠外電

17、離因的電流仍要靠外電離因素來(lái)維持，一旦去除外素來(lái)維持，一旦去除外電離因素，氣隙電流將電離因素，氣隙電流將消失。消失。圖13 氣體間隙中電流與外施電壓的關(guān)系 0U高壓高壓技術(shù)技術(shù) 因此，外施電壓小于 時(shí)的放電是非自持放電。電壓達(dá)到 后，電流劇增，且此時(shí)間隙中電離過(guò)程只靠外施電壓已能維持，不再需要外電離因素了。外施電壓達(dá)到 后的放電稱為自持放電， 稱為放電的起始電壓。0U0U0U0U高壓高壓技術(shù)技術(shù)（2 2）電子崩的形成電子崩的形成 外界電離因素作用外界電離因素作用下在陰極附近產(chǎn)生了一下在陰極附近產(chǎn)生了一個(gè)個(gè)初始電子初始電子，如果空間如果空間電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，該電電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，該電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)時(shí)

18、就會(huì)子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)引起碰撞電離，產(chǎn)生一引起碰撞電離，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)新的電子新的電子，初始電子初始電子和新電子繼續(xù)向陽(yáng)極運(yùn)和新電子繼續(xù)向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)動(dòng)，又會(huì)引起新的碰撞又會(huì)引起新的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。電離，產(chǎn)生更多電子。圖14 電子崩的示意圖 視頻鏈接電子崩的演示高壓高壓技術(shù)技術(shù) 依此，電子將按照依此，電子將按照幾何級(jí)數(shù)幾何級(jí)數(shù)不斷增多，類不斷增多，類似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流被稱為被稱為電子崩電子崩。 為了分析碰撞電離和電子崩引起的電流，引入：為了分析碰撞電離和電子崩引起的電流，引入：電子電子碰撞電離系數(shù)碰撞電離系數(shù) 。:表示一個(gè)電子沿電

19、場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)表示一個(gè)電子沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)1cm1cm的行程所完的行程所完成的成的碰撞電離次數(shù)平均值碰撞電離次數(shù)平均值。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 如圖如圖1-51-5為平板電極氣為平板電極氣隙，板內(nèi)電場(chǎng)均勻，設(shè)外隙，板內(nèi)電場(chǎng)均勻，設(shè)外界電離因子每秒鐘使陰極界電離因子每秒鐘使陰極表面發(fā)射出來(lái)的初始電子表面發(fā)射出來(lái)的初始電子數(shù)為數(shù)為n n0 0。圖15 計(jì)算間隙中電子數(shù)增長(zhǎng)的示意圖 由于碰撞電離和電子由于碰撞電離和電子崩的結(jié)果，在它們到達(dá)崩的結(jié)果，在它們到達(dá)x x處處時(shí)，電子數(shù)已增加為時(shí)，電子數(shù)已增加為n n，這，這n n個(gè)電子在個(gè)電子在dxdx的距離中又會(huì)的距離中又會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生dndn個(gè)新電子。個(gè)新電子。高壓高

20、壓技術(shù)技術(shù)根據(jù)碰撞電離系數(shù)根據(jù)碰撞電離系數(shù) 的定義，可得：的定義，可得：分離變量并積分之，可得：分離變量并積分之，可得：xdxenn00(1-7)(1-8) 對(duì)于均勻電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，氣隙中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于均勻電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，氣隙中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同，同， 值不隨值不隨x x而變化，所以上式可寫成：而變化，所以上式可寫成：xenn0(1-9)xndnd高壓高壓技術(shù)技術(shù)抵達(dá)陽(yáng)極的電子數(shù)應(yīng)為：抵達(dá)陽(yáng)極的電子數(shù)應(yīng)為：daenn0(1-10) 1(00daennnn 將式將式(1-8)(1-8)的等號(hào)兩側(cè)乘以電子的電荷的等號(hào)兩側(cè)乘以電子的電荷 ，即得電流關(guān)系式：即得電流關(guān)系式：eq途中新增加的電子數(shù)或正離子數(shù)應(yīng)

21、為：途中新增加的電子數(shù)或正離子數(shù)應(yīng)為：(1-11)deII0式式(1-12)(1-12)中，中，eqnI00(1-12)高壓高壓技術(shù)技術(shù) 式式(1-12) (1-12) 表明：雖然電子崩電流按指表明：雖然電子崩電流按指數(shù)規(guī)律隨極間距離數(shù)規(guī)律隨極間距離d d而增大，但這時(shí)放電還不能自而增大，但這時(shí)放電還不能自持，因?yàn)橐坏┏ネ饨珉婋x因子持，因?yàn)橐坏┏ネ饨珉婋x因子( (令令 ) )，即，即 變?yōu)榱?。變?yōu)榱恪?0IIdeII0高壓高壓技術(shù)技術(shù)2、湯遜理論 前述已知，只有電子崩過(guò)程是不會(huì)發(fā)生自持放前述已知，只有電子崩過(guò)程是不會(huì)發(fā)生自持放電的。要達(dá)到自持放電的條件，必須在氣隙內(nèi)初始電的。要達(dá)到自持放電

22、的條件，必須在氣隙內(nèi)初始電子崩消失前產(chǎn)生電子崩消失前產(chǎn)生新的電子（二次電子）新的電子（二次電子）來(lái)取代外來(lái)取代外電離因素產(chǎn)生的初始電子。電離因素產(chǎn)生的初始電子。高壓高壓技術(shù)技術(shù)（1） 過(guò)程與自持放電條件 由于陰極材料的由于陰極材料的表面表面逸出功比氣體分子的電離逸出功比氣體分子的電離能小很多，因而正離子碰撞陰極較易使陰極釋放出能小很多，因而正離子碰撞陰極較易使陰極釋放出電子。此外正負(fù)離子復(fù)合時(shí)，以及分子由激勵(lì)態(tài)躍電子。此外正負(fù)離子復(fù)合時(shí)，以及分子由激勵(lì)態(tài)躍遷回正常態(tài)時(shí)，所產(chǎn)生的光子到達(dá)陰極表面都將引遷回正常態(tài)時(shí)，所產(chǎn)生的光子到達(dá)陰極表面都將引起陰極表面電離，統(tǒng)稱為起陰極表面電離，統(tǒng)稱為 過(guò)程。

23、過(guò)程。 為為表面電離表面電離系系數(shù)。數(shù)。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 設(shè)外界光電離因素在陰極表面產(chǎn)生了一個(gè)自由設(shè)外界光電離因素在陰極表面產(chǎn)生了一個(gè)自由電子，此電子到達(dá)陽(yáng)極表面時(shí)由于電子，此電子到達(dá)陽(yáng)極表面時(shí)由于 過(guò)程，電子總過(guò)程，電子總數(shù)增至數(shù)增至 個(gè)。因在對(duì)個(gè)。因在對(duì) 系數(shù)進(jìn)行討論時(shí)已假設(shè)每系數(shù)進(jìn)行討論時(shí)已假設(shè)每次電離撞出一個(gè)正離子，故電極空間共有（次電離撞出一個(gè)正離子，故電極空間共有（ 1 1）個(gè)正離子。個(gè)正離子。由由系數(shù)系數(shù) 的定義，此（的定義，此（ 1 1）個(gè)正離）個(gè)正離子在到達(dá)陰極表面時(shí)可撞出子在到達(dá)陰極表面時(shí)可撞出 （ 1 1）個(gè)新電子，）個(gè)新電子，這些電子在電極空間的碰撞電離同樣又能產(chǎn)生更多

24、這些電子在電極空間的碰撞電離同樣又能產(chǎn)生更多的正離子，如此循環(huán)下去的正離子，如此循環(huán)下去。dededede高壓高壓技術(shù)技術(shù)自持放電條件為1) 1(de ：一個(gè)正離子撞擊到陰極表面時(shí)產(chǎn)生出來(lái)的二次電子數(shù) ：電子碰撞電離系數(shù)：兩極板距離d 此條件物理概念十分清楚，此條件物理概念十分清楚，即一個(gè)電子在自己即一個(gè)電子在自己進(jìn)入陽(yáng)極后可以由進(jìn)入陽(yáng)極后可以由 及及 過(guò)程在陰極上又產(chǎn)生一個(gè)新過(guò)程在陰極上又產(chǎn)生一個(gè)新的替身，從而無(wú)需外電離因素放電即可繼續(xù)進(jìn)行下的替身，從而無(wú)需外電離因素放電即可繼續(xù)進(jìn)行下去。去。(1-21)高壓高壓技術(shù)技術(shù) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，二次電子的產(chǎn)生機(jī)制與氣壓和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，二次電子的產(chǎn)生機(jī)

25、制與氣壓和氣隙長(zhǎng)度的乘積（氣隙長(zhǎng)度的乘積（ ）有關(guān)。）有關(guān)。 值值較小較小時(shí)自持放電時(shí)自持放電的條件可用的條件可用湯遜理論湯遜理論來(lái)說(shuō)明；來(lái)說(shuō)明； 值值較大較大時(shí)則要用時(shí)則要用流流注理論注理論來(lái)解釋。來(lái)解釋。pdpdpd高壓高壓技術(shù)技術(shù)（2）湯遜放電理論的適用范圍 湯遜理論是在低氣壓、湯遜理論是在低氣壓、 較小的條件下在放電較小的條件下在放電實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立的。實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立的。 過(guò)小或過(guò)大，放電機(jī)理將過(guò)小或過(guò)大，放電機(jī)理將出現(xiàn)變化，湯遜理論就不再適用了。出現(xiàn)變化，湯遜理論就不再適用了。dd 很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)法全部在湯遜理論范圍內(nèi)給很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)法全部在湯遜理論范圍內(nèi)給以解釋：以解釋：放電外形

26、放電外形；放電時(shí)間放電時(shí)間；擊穿電壓；陰極材；擊穿電壓；陰極材料。料。d高壓高壓技術(shù)技術(shù)1 1、湯遜理論沒(méi)有考慮電離出來(lái)的空間電荷對(duì)、湯遜理論沒(méi)有考慮電離出來(lái)的空間電荷對(duì)電電場(chǎng)的畸變場(chǎng)的畸變作用作用2 2、湯遜理念沒(méi)有考慮、湯遜理念沒(méi)有考慮光子光子在放電過(guò)程中的在放電過(guò)程中的作用。（發(fā)展成空間光電離和陰極表面光電離）作用。（發(fā)展成空間光電離和陰極表面光電離）d 較小時(shí)，這兩個(gè)因素影響不顯著。較小時(shí)，這兩個(gè)因素影響不顯著。主要原因：主要原因：高壓高壓技術(shù)技術(shù)d 越大，電離總數(shù)越多，空間電荷數(shù)越多，越大，電離總數(shù)越多，空間電荷數(shù)越多，電荷數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加電荷數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加; ;因電離總數(shù)增加，電

27、子因電離總數(shù)增加，電子及正離子的濃度很大，所以必然伴隨著強(qiáng)烈的激及正離子的濃度很大，所以必然伴隨著強(qiáng)烈的激發(fā)和復(fù)合過(guò)程發(fā)和復(fù)合過(guò)程 ，放出的光子數(shù)量急劇地增加，放出的光子數(shù)量急劇地增加 大量的空間電荷造成局部強(qiáng)場(chǎng)區(qū)。而電離大量的空間電荷造成局部強(qiáng)場(chǎng)區(qū)。而電離系數(shù)對(duì)電場(chǎng)很敏感，在強(qiáng)場(chǎng)區(qū)，由光子游離出系數(shù)對(duì)電場(chǎng)很敏感，在強(qiáng)場(chǎng)區(qū)，由光子游離出來(lái)的電子容易形成二次電子崩。來(lái)的電子容易形成二次電子崩。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 因此，通常認(rèn)為，因此，通常認(rèn)為， 0.26 cm(pd0.26 cm(pd200 cm200 cm mmHg) mmHg)時(shí)，擊穿過(guò)程將發(fā)生變化，湯遜理論的時(shí)，擊穿過(guò)程將發(fā)生變化，湯遜理論

28、的計(jì)算結(jié)果不再適用，但其碰撞電離的基本原理計(jì)算結(jié)果不再適用，但其碰撞電離的基本原理仍是普遍有效的。仍是普遍有效的。d高壓高壓技術(shù)技術(shù)1.1.4 巴申定律與適用范圍 早在湯遜理論出現(xiàn)之前，巴申早在湯遜理論出現(xiàn)之前，巴申(Paschen(Paschen) )就于就于18891889年從大量的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出了擊穿電壓年從大量的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出了擊穿電壓 與與 的關(guān)系曲線，稱為巴申定律，即的關(guān)系曲線，稱為巴申定律，即bupd)(pdfUb (1-23)1、巴申定律高壓高壓技術(shù)技術(shù)圖圖1-71-7給出了空氣間隙的給出了空氣間隙的 與與 的關(guān)系曲線。從圖的關(guān)系曲線。從圖中可見(jiàn)，首先，中可見(jiàn)，首先， 并不僅并不僅

29、僅由僅由 決定，而是決定，而是 的的函數(shù)；其次函數(shù)；其次 不是不是 的的單調(diào)函數(shù)，而是單調(diào)函數(shù)，而是U U型曲線，型曲線，有極小值。有極小值。pdfubbupdbudpdbupd圖1-7 實(shí)驗(yàn)求得的均勻場(chǎng)不同氣體間隙 曲線高壓高壓技術(shù)技術(shù) 有一個(gè)有一個(gè)極小值極小值的原因是：為了使放的原因是：為了使放電達(dá)到自持，電子從陰極到陽(yáng)極的整個(gè)電達(dá)到自持，電子從陰極到陽(yáng)極的整個(gè)行程中必須有足夠多次的碰撞電離。行程中必須有足夠多次的碰撞電離。 當(dāng)當(dāng)d d一定時(shí)，一定時(shí)， 自由行程自由行程 碰撞次數(shù)碰撞次數(shù) U Ub b 自由行程自由行程 碰撞電離可能小碰撞電離可能小 U Ub b 所以一定存在一個(gè)所以一定存

30、在一個(gè)值對(duì)碰撞電離最有值對(duì)碰撞電離最有利的這時(shí)利的這時(shí)UbUb最小。最小。高壓高壓技術(shù)技術(shù)一一定時(shí)定時(shí)d E d E 須增加外電壓以維持放電所需的須增加外電壓以維持放電所需的電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度 UbUbd d 當(dāng)當(dāng)d d值過(guò)小時(shí)，碰撞次數(shù)已減到很小值值過(guò)小時(shí)，碰撞次數(shù)已減到很小值 UbUb 所以一定有一個(gè)所以一定有一個(gè)d d值對(duì)造成碰撞電離最有利，此時(shí)值對(duì)造成碰撞電離最有利，此時(shí)UbUb最小。最小。 由巴申曲線可知，當(dāng)極間距離由巴申曲線可知，當(dāng)極間距離d d不變時(shí)，不變時(shí)，提高氣壓提高氣壓或降低氣壓到真空，都可以提高氣隙的擊穿電壓或降低氣壓到真空，都可以提高氣隙的擊穿電壓，這一概念具有十分重要的

31、實(shí)用意義。，這一概念具有十分重要的實(shí)用意義。高壓高壓技術(shù)技術(shù)流注放電理論 一、湯遜理論的不足沒(méi)有考慮到空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用沒(méi)有考慮到光子在放電過(guò)程中的作用高壓高壓技術(shù)技術(shù)空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用：空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用：電子崩的示意圖電子崩的示意圖 電子崩空間電場(chǎng)分布電子崩空間電場(chǎng)分布電子崩空間電荷的濃度分布電子崩空間電荷的濃度分布 合成電場(chǎng)分布合成電場(chǎng)分布高壓高壓技術(shù)技術(shù)電子崩中空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用：電子崩中空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用： 電子崩的頭部聚集大部分正離子和全部電子，產(chǎn)電子崩的頭部聚集大部分正離子和全部電子，產(chǎn)生了電場(chǎng)畸變。生了電場(chǎng)畸變。 在電場(chǎng)很小的區(qū)域，電子和離子濃度最

32、大，有在電場(chǎng)很小的區(qū)域，電子和離子濃度最大，有利于復(fù)合。利于復(fù)合。 強(qiáng)烈的復(fù)合輻射出許多強(qiáng)烈的復(fù)合輻射出許多光子光子，成為引發(fā)新，成為引發(fā)新的空間光電離的輻射源。的空間光電離的輻射源。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 當(dāng)外加電壓大于擊穿電壓時(shí)，光子數(shù)量當(dāng)外加電壓大于擊穿電壓時(shí)，光子數(shù)量取決于電場(chǎng)畸變的程度，當(dāng)空間電荷數(shù)量取決于電場(chǎng)畸變的程度，當(dāng)空間電荷數(shù)量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，放射出的光子數(shù)量和能達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，放射出的光子數(shù)量和能量足以引起空間光電離量足以引起空間光電離高壓高壓技術(shù)技術(shù)流注的形成和發(fā)展流注的形成和發(fā)展高壓高壓技術(shù)技術(shù)正流注的形成+-+ +-+ +-+-+-+-a）b）c）d）如果外施電壓為氣隙的最

33、低擊穿電壓，當(dāng)初崩發(fā)展到陽(yáng)極如果外施電壓為氣隙的最低擊穿電壓，當(dāng)初崩發(fā)展到陽(yáng)極時(shí)，正負(fù)電荷復(fù)合和反激勵(lì)發(fā)出光子。由于受空間電荷的時(shí)，正負(fù)電荷復(fù)合和反激勵(lì)發(fā)出光子。由于受空間電荷的畸變作用，崩頭的電場(chǎng)較高，光子到達(dá)這里時(shí)，形成二次畸變作用，崩頭的電場(chǎng)較高，光子到達(dá)這里時(shí)，形成二次電子崩。二次電子崩頭部的電子與初崩的正空間電荷匯合電子崩。二次電子崩頭部的電子與初崩的正空間電荷匯合成為充滿正負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的混合通道成為充滿正負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的混合通道。這個(gè)正電荷多于負(fù)電這個(gè)正電荷多于負(fù)電荷的混合通道稱為流注通道，簡(jiǎn)稱為流注荷的混合通道稱為流注通道，簡(jiǎn)稱為流注。 由正極向負(fù)極由正極向負(fù)極發(fā)展，所以稱為正流注。發(fā)

34、展，所以稱為正流注。高壓高壓技術(shù)技術(shù)負(fù)流注的形成高壓高壓技術(shù)技術(shù)負(fù)流注的形成 電壓較低時(shí)，電子崩需經(jīng)過(guò)整個(gè)間隙才形成流注，電壓較高時(shí)，電子崩不需經(jīng)過(guò)整個(gè)間隙，其頭部電離程度已足以形成流注 。 主電子崩頭部的電離很強(qiáng)烈，光子射到主崩前方，在前方產(chǎn)生新的電子崩，主崩頭部的電子和二次崩尾的正離子形成混合通道，形成向陽(yáng)極推進(jìn)的流注，稱為負(fù)流注 間隙中的正、負(fù)流注可以同時(shí)向兩極發(fā)展。 陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極+-+-+-+-vvv二次崩二次崩初崩高壓高壓技術(shù)技術(shù)復(fù)習(xí)提示 1.1.湯遜理論只適用于湯遜理論只適用于pdpd值較小的范圍，流值較小的范圍，流注理論只適用于注理論只適用于pdpd值較大的范圍，二者過(guò)值較大

35、的范圍，二者過(guò)渡值為渡值為pd=26.66kPapd=26.66kPacmcm； (1)(1)湯遜理論的基本觀點(diǎn)：湯遜理論的基本觀點(diǎn)：電子碰撞電離是氣電子碰撞電離是氣體放電時(shí)電流倍增的主要過(guò)程，而陰極表面的電體放電時(shí)電流倍增的主要過(guò)程，而陰極表面的電子發(fā)射是維持放電的必要條件子發(fā)射是維持放電的必要條件 (2)(2)流注理論的基本觀點(diǎn)：流注理論的基本觀點(diǎn)：以湯遜理論的碰以湯遜理論的碰撞電離為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用，撞電離為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)空間電荷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用，著重于用氣體空間光電離來(lái)解釋氣體放電通道的著重于用氣體空間光電離來(lái)解釋氣體放電通道的發(fā)展過(guò)程；發(fā)展過(guò)程；放電從起始到擊穿并非碰撞

36、電離連放電從起始到擊穿并非碰撞電離連續(xù)量變的過(guò)程，當(dāng)初始電子崩中離子數(shù)達(dá)續(xù)量變的過(guò)程，當(dāng)初始電子崩中離子數(shù)達(dá)10108 8以上以上時(shí)，引起空間光電離質(zhì)變，電子崩匯合成流注；時(shí)，引起空間光電離質(zhì)變，電子崩匯合成流注；流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持高壓高壓技術(shù)技術(shù)復(fù)習(xí)提示2. 引起氣體放電的外部原因有兩個(gè)，其一是電場(chǎng)作用，其二是外電離因素。因此，我們把去掉外界因素作用后，放電立即停止的放電形式稱為非自持放電；把由電場(chǎng)作用就能維持的放電稱為自持放電。3. 湯遜理論和流注理論自持放電條件的比較(1)湯遜理論：自持放電由陰極過(guò)程來(lái)維持 流注理論：依賴于空間光電離(2) 系數(shù)的物理意

37、義不同高壓高壓技術(shù)技術(shù)1.1.5 不均勻電場(chǎng)中的氣體放電 電氣設(shè)備中很少有均勻電場(chǎng)的情況。但對(duì)不均勻電場(chǎng)還要區(qū)分兩種不同的情況，即稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)。一般是以棒棒電極做為對(duì)稱的不均勻電聲場(chǎng)，以棒板電極做為不對(duì)稱的不均勻電場(chǎng)。高壓高壓技術(shù)技術(shù)1. 稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)的特點(diǎn)與劃分 為了描述各種結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)不均勻程度，可引入一個(gè)電場(chǎng)不均勻系數(shù)f，表示為：vEEfmax:最大電場(chǎng)強(qiáng)度vE:平均電場(chǎng)強(qiáng)度dUEvf=1時(shí)為均勻電壓時(shí)為均勻電壓 1f4屬不均勻電場(chǎng)。屬不均勻電場(chǎng)。maxE高壓高壓技術(shù)技術(shù)2. 極不均勻電場(chǎng)的電暈放電（1）電暈放電 在極不均勻場(chǎng)中，當(dāng)電壓升高到一定程度后，在空氣間

38、隙完全擊穿之前，小曲率電極(高場(chǎng)強(qiáng)電極)附近會(huì)有薄薄的發(fā)光層，這種放電現(xiàn)象稱為電暈。 電暈放電是極不均勻電場(chǎng)所特有的一種自持放電形式。開(kāi)始出現(xiàn)電暈時(shí)的電壓稱為電暈起始電壓 ，而此時(shí)電極表面的場(chǎng)強(qiáng)稱為電暈起始場(chǎng)強(qiáng) 。cUcE高壓高壓技術(shù)技術(shù) 根據(jù)電暈層放電的特點(diǎn)，可分為兩種形式：電子崩形式和流注形式。 當(dāng)起暈電極的曲率很大時(shí)，電暈層很薄，且比較均勻，放電電流比較穩(wěn)定，自持放電采取湯遜放電的形式，即出現(xiàn)電子崩式的電暈。隨著電壓升高，電暈層不斷擴(kuò)大，個(gè)別電子崩形成流注，出現(xiàn)放電的脈沖現(xiàn)象，開(kāi)始轉(zhuǎn)入流注形式的電暈放電。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 若電極曲率半徑加大，則電暈一開(kāi)始就很強(qiáng)烈，一出現(xiàn)就形成流注的形式。

39、電壓進(jìn)一步升高，個(gè)別流注快速發(fā)展，出現(xiàn)刷狀放電，放電脈沖更強(qiáng)烈，最后貫通間隙，導(dǎo)致間隙完全擊穿。沖擊電壓下，電壓上升極快，因此電暈從一開(kāi)始就具有流注的形式。爆發(fā)電暈時(shí)能聽(tīng)到聲，看到光，嗅到臭氧味，并能測(cè)到電流。高壓高壓技術(shù)技術(shù)（2）電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng) 電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng)一般由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，電暈的產(chǎn)生主要取決于電極表面的場(chǎng)強(qiáng)，所以研究電暈起始場(chǎng)強(qiáng) 和各種因素間的關(guān)系更直接。cE 對(duì)于輸電線路的導(dǎo)線，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下其電暈起始場(chǎng)強(qiáng) 的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式為（此處指導(dǎo)線的表面場(chǎng)強(qiáng)，交流電壓下用峰值表示）：cE)3 . 01 (30rEc式中r導(dǎo)線半徑，cm。(1-28)kV/cm高壓高壓技術(shù)技術(shù)

40、式（1-28）說(shuō)明導(dǎo)線半徑 r 越小則 值越大。因?yàn)閞越小，則電場(chǎng)就越不均勻，也就是間隙中場(chǎng)強(qiáng)隨著其離導(dǎo)線的距離增加而下降得更快，而碰撞電離系數(shù) 隨離導(dǎo)線距離的增加而減小得越快。所以輸電線路起始電暈條件為:cEKdxcx0 式中 起始電暈層的厚度， 時(shí) 。cxcxx 0 可見(jiàn)電場(chǎng)越不均勻，要滿足式(1-29)時(shí)導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)越高。 式(1-28)表明，當(dāng) r 時(shí)， =30kV/cm。cE(1-29)高壓高壓技術(shù)技術(shù) 而對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，則進(jìn)行氣體密度修正以后的表達(dá)式為rEc3 . 0130 式中 氣體相對(duì)密度(1-30) 實(shí)際上導(dǎo)線表面并不光滑，所以對(duì)于絞線要考慮導(dǎo)線的表面粗糙系數(shù) 。此外對(duì)

41、于雨雪等使導(dǎo)線表面偏離理想狀態(tài)的因素（雨水的水滴使導(dǎo)線表面形成突起的導(dǎo)電物）可用系數(shù) 加以考慮。1m2mkV/cm高壓高壓技術(shù)技術(shù) 理想光滑導(dǎo)線 1，絞線 0.80.9，好天氣時(shí) 可按0.8估算。算得 后就不難根據(jù)電極布置求得電暈起始電壓 。例如，對(duì)于離地高度為 h 的單根導(dǎo)線可寫出1m1m2mcEcUrhrEUcc2ln 對(duì)于距離為 d 的兩根平行導(dǎo)線（ ）則可寫出rd rdrEUccln2(1-32)(1-33)rmmEc3 . 013021 此時(shí)式（1-30）則寫為(1-31)kV/cm高壓高壓技術(shù)技術(shù)（3）電暈放電的危害、對(duì)策及其利用 電暈放電引起的光、聲、熱等效應(yīng)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，

42、都會(huì)消耗一定的能量。電暈損耗是超高壓輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素。電暈放電中，由于電子崩和流注不斷消失和重新出現(xiàn)所造成的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波，從而對(duì)無(wú)線電和電視廣播產(chǎn)生干擾。電暈放電還會(huì)產(chǎn)生可聞噪聲，并有可能超出環(huán)境保護(hù)所容許的標(biāo)準(zhǔn)。高壓高壓技術(shù)技術(shù)降低電暈的方法：從根本上設(shè)法限制和降低導(dǎo)線的表面電場(chǎng)強(qiáng)度。在選擇導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和尺寸時(shí)，應(yīng)使好天氣時(shí)電暈損耗接近于零，對(duì)無(wú)線電和電視的干擾應(yīng)限制到容許水平以下。對(duì)于超高壓和特高壓線路的分裂線來(lái)說(shuō)，找到最佳的分裂距，使導(dǎo)線表面最大電場(chǎng)強(qiáng)度值最小。高壓高壓技術(shù)技術(shù)（4）極不均勻電場(chǎng)中放電的極性效應(yīng) 在電暈放電時(shí)，空間電荷對(duì)放電的影響已得到關(guān)注。由于高場(chǎng)

43、強(qiáng)電極極性的不同，空間電荷的極性也不同，對(duì)放電發(fā)展的影響也就不同，這就造成了不同極性的高場(chǎng)強(qiáng)電極的電暈起始電壓的不同，以及間隙擊穿電壓的不同，稱為極性效應(yīng)。高壓高壓技術(shù)技術(shù)棒板間隙這種典型的極不均勻場(chǎng)圖18 正棒負(fù)板間隙中非自持放電階段空間電荷對(duì)外電場(chǎng)畸變作用 外電場(chǎng) 空間電荷電場(chǎng)exEspE 當(dāng)棒具有正極性時(shí)，間隙中出現(xiàn)的電子向棒運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，開(kāi)始引起電離現(xiàn)象而形成電子崩，如圖1-8（a）所示。隨著電壓的逐漸上升，到形成自持放電爆發(fā)電暈之前，在間隙中形成相當(dāng)多的電子崩。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 當(dāng)電子崩達(dá)到棒極后，其中的電子就進(jìn)入棒極，而正離子仍留在空間，相對(duì)來(lái)說(shuō)緩慢地向板極移動(dòng)。于是在棒極附

44、近，積聚起正空間電荷，如圖1-8（b）所示。這樣就減少了緊貼棒極附近的電場(chǎng)，而略為加強(qiáng)了外部空間的電場(chǎng)。因此，棒極附近的電場(chǎng)被削弱，難以形成流注，這就使得放電難以得到自持。高壓高壓技術(shù)技術(shù) 當(dāng)棒具有負(fù)極性時(shí)，陰極表面形成的電子立即進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，造成電子崩，如圖1-9（a）所示。當(dāng)電子崩中的電子離開(kāi)強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)后，電子就不再能引起電離，面以越來(lái)越慢的速度向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。一部分電子直接消失于陽(yáng)極，其余的可為氧原子所吸附形成負(fù)離子。高壓高壓技術(shù)技術(shù)圖19 負(fù)棒正板間隙中非自持放電階段空間電荷對(duì)外電場(chǎng)的畸變作用 外電場(chǎng) 空間電荷電場(chǎng)exEspE 電子崩中的正離子逐漸向棒極運(yùn)動(dòng)而消失于棒極，但由于其運(yùn)動(dòng)速度較慢，所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。結(jié)果在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，而在其后則是非常分散的負(fù)空間電荷，如圖1-9（b）所示。高壓高壓技術(shù)技術(shù)圖19 負(fù)棒正板間隙中非自持放電階段空間電荷對(duì)外電場(chǎng)的畸變作用 外電場(chǎng) 空間電荷電場(chǎng)exEspE 負(fù)空間電荷由于