高电压技术第二章-气体放电

《高压电技术》课程复习要点课程名称：《高压电技术》适用专业：2016级电力系统自动化（专科业余函授）辅导教材：《高电压技术（第三版）》常美生主编中国电力出版社复习要点：第一章绪论内容：电介质的极化、电导与损耗。

要求：掌握电介质的极化；了解质的介电常数；掌握电介质的电导和损耗。

第二章气体放电的基本物理过程内容：气体中带电质点的产生和消失；气体放电过程的一般描述；均匀电场气隙的击穿；不均匀电场气隙的击穿。

要求：了解带电粒子的产生和消失及电子崩；了解自持放电条件，掌握气体放电的汤逊理论和流注理论；熟悉不均匀电场中的放电过程及电晕放电；掌握沿面放电及污闪。

第三章气体介质的电气强度内容：气隙的击穿时间；气隙的伏秒特性；气隙的击穿电压；提高气隙击穿电压的方法；的电气特性。

要求：了解气体介质的电气强度的影响因素；掌握提高气体介质电气强度的方法。

第四章液体和固体介质的电气特性内容：固体、液体电介质击穿的机理；影响固体、液体电介质击穿电压的因素；提高固体、液体电介质击穿电压的方法。

要求：了解固体与液体介质的击穿和老化；掌握提高击穿电压的方法。

第五章电气设备绝缘预防性试验内容：绝缘预防性试验；在线监测和故障诊断技术概述。

要求：掌握绝缘电阻与吸收比的测量、泄漏电流的测量及介质损耗角正切的测量。

第六章绝缘的高电压试验内容：工频高压试验；直流高压试验；冲击电压发生器基本原理。

要求：掌握工频高压试验基本内容；冲击电压发生器基本原理；直流高压试验基本内容。

第七章输电线路和绕组中的波过程内容：单导线线路中的波过程；行波的折射与反射；行波通过串联电感和并联电容；行波的多次折反射。

要求：掌握波沿均匀无损单导线的传播；掌握行波的折射和反射；掌握波作用于单绕组时引起的振SF6气体荡、三相绕组的波过程及波在变压器绕组间的传播。

第八章雷电及防雷装置内容：雷电参数；避雷针与避雷器；接地装置。

要求：了解雷电参数和雷击过电压的基本分类；掌握各种防雷装置的基本原理和防雷性能；掌握防雷接地。

气体放电的研究与应用摘要：本文介绍了物理学中的一个现象——气体放电。

说明了气体放电的原理，气体放电的形式及特点以及高电压技术在气体放电中的应用。

气体放电现象不仅在人们的日常生活中有广泛的应用，在科学研究中更有重大意义。

关键词：气体放电；火花放电；电晕放电气体放电的基本理论气体放电的定义干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。

这时如在气体中安置两个电极并加上电压，气体在强电场作用下，少量初始带电粒子与气体原子（或分子）相互碰撞，当碰撞能量足够大时，会使束缚电子脱离气体原子而成为自由电子。

逸出电子后的原子成为正离子，使气体中的带电粒子增殖，这时有电流通过气体，这个现象称为气体放电。

气体放电过程中会产生多种粒子，它们之间的相互作用过程是一个复杂的电、光、化学作用的系统。

气体放电的形式依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。

主要的形式有暗放电、辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、高频放电等。

20世纪70年代以来激光导引放电、电子束维持放电等新的放电形式，也日益受到人们的重视。

其中利用高电压放电的是火花放电与电晕放电。

火花放电这是在电源电压较高，足以击穿气体,但电源功率不够大，不能维持持续放电时产生的一种放电。

它仍然是一种自持放电，但瞬即熄灭，待电源电压恢复后，又重新放电。

放电时电极间有丝状火花跳过电极空间，其路程则是随机的。

自然界中的雷电，是一种大范围的火花放电，但在火花放电之前大多先出现电晕放电。

火花放电的过程比汤生放电还要迅速。

关于这种放电的理论，较为成功的是条带理论。

这种理论认为：在强电场作用下，由外界催离素所产生的某一个电子，向阳极运动时将引起强烈的电离及激发，并形成电子繁流。

这种单个电子形成的繁流称为负条带。

形成负条带的同时，出现强烈的短波辐射，在空间引起光电离；光电离产生的光电子，又能发展成一些较小的负条带。

当条带较多时，便汇成一个强大的负条带，迅速向阳极飞去。

第一章电介质的极化、电导和损耗第二章气体放电理论1)流注理论未考虑的现象。

表面游离2)先导通道的形成是以的出现为特征。

C- C．热游离3)电晕放电是一种。

A--A．自持放电4)气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为C--C.热游离5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件D-D.大雨6)以下哪种材料具有憎水性A--A.硅橡胶20)极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何为什么极化液体相对介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就见趋近于某一个值，当频率很低时，偶极分子来来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电场的变化，介电常数就开始减小。

在电压频率不变时，随温度的升高先增大后减小，因为分子间粘附力减小，转向极化对介电常数的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成。

极性固体介质的相对介电常数与温度和频率的关系类似与极性液体所呈现的规律。

21)电介质电导与金属电导的本质区别为何１）带电质点不同：电介质为带电离子（固有离子，杂质离子）；金属为自由电子。

２）数量级不同：电介质的γ小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。

３）电导电流的受影响因素不同：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素。

22)简要论述汤逊放电理论。

设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至eαd 个。

假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd －1）个正离子。

这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（eαd －1）个新电子，则( eαd -1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的αd电子，则放电达到自持放电。

⾼电压技术复习总结第2章⽓体放点的基本物理过程（这章⽐较重要，要记得知识点很多，要认真看）在第⼆章标题下⾯有⼀句话“与固体和液体相⽐·········”（1.电离是指电⼦脱离原⼦的束缚⽽形成⾃由电⼦、正离⼦的过程．电离是需要能量的，所需能量称为电离能Wi(⽤电⼦伏eV表⽰，也可⽤电离电位Ui=Wi/e表⽰)2.根据外界给予原⼦或分⼦的能量形式的不同，电离⽅式可分为热电离、光电离、碰撞电离（最重要）和分级电离。

3.阴极表⾯的电⼦溢出：（1）正离⼦撞击阴极：正离⼦位能⼤于2倍⾦属表⾯逸出功。

（2）光电⼦发射：⽤能量⼤于⾦属逸出功的光照射阴极板。

光⼦的能量⼤于⾦属逸出功。

（3）强场发射：阴极表⾯场强达到106V/cm（⾼真空中决定性）（4）热电⼦发射：阴极⾼温4.⽓体中负离⼦的形成：电⼦与⽓体分⼦或原⼦碰撞时，也有可能发⽣电⼦附着过程⽽形成负离⼦，并释放出能量（电⼦亲合能）。

电⼦亲合能的⼤⼩可⽤来衡量原⼦捕获⼀个电⼦的难易，越⼤则越易形成负离⼦。

负离⼦的形成使⾃由电⼦数减少，因⽽对放电发展起抑制作⽤。

SF6⽓体含F，其分⼦俘获电⼦的能⼒很强，属强电负性⽓体，因⽽具有很⾼的电⽓强度。

5.带点质点的消失：（1）带电质点的扩散：带电质点从浓度较⼤的区域向浓度较⼩的区域的移动，使带电质点浓度变得均匀。

电⼦的热运动速度⾼、⾃由⾏程⼤，所以其扩散⽐离⼦的扩散快得多。

（2）带电质点的复合：带异号电荷的质点相遇，发⽣电荷的传递和中和⽽还原为中性质点的过程，称为复合。

带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来，这种光辐射在⼀定条件下能导致间隙中其他中性原⼦或分⼦的电离。

6.⽓体间隙中电流与外施电压的关系：第⼀阶段：电流随外施电压的提⾼⽽增⼤，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减⼩第⼆阶段：电流饱和，带电质点全部进⼊电极，电流仅取决于外电离因素的强弱（良好的绝缘状态）第三阶段：电流开始增⼤，由于电⼦碰撞电离引起的电⼦崩第四阶段⾃持放电：电流急剧上升放电过程进⼊了⼀个新的阶段（击穿）外施电压⼩于U0时的放电是⾮⾃持放电。

第一章 气体放电的基本物理过程（1）在气体放电过程中，碰撞电离为什么主要是由电子产生的？答：气体中的带电粒子主要有电子和离子，它们在电场力的作用下向各自的极板运动，带正电荷的粒子向负极板运动，带负电荷的粒子向正极板运动。

电子与离子相比，它的质量更小，半径更小，自由行程更大，迁移率更大，因此在电场力的作用下，它更容易被加速，因此电子的运动速度远大于离子的运动速度。

更容易累积到足够多的动能，因此电子碰撞中性分子并使之电离的概率要比离子大得多。

所以，在气体放电过程中，碰撞电离主要是由电子产生的。

（2）带电粒子是由哪些物理过程产生的，为什么带电粒子产生需要能量 ？答：带电粒子主要是由电离产生的，根据电离发生的位置，分为空间电离和表面电离。

根据电离获得能量的形式不同，空间电离又分为光电离、热电离和碰撞电离，表面电离分为正离子碰撞阴极表面电离、光电子发射、热电子发射和强场发射。

原子或分子呈中性状态，要使原子核外的电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，必须施加一定的外加能量，使基态的原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。

（3）为什么SF6气体的电气强度高？答：主要因为SF6气体具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子，气体中自由电子的数目变少了，而电子又是碰撞电离的主要因素，因此气体中碰撞电离的能力变得很弱，因而削弱了放电发展过程。

1-2 汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论的基本观点：电子碰撞电离是气体电离的主要原因；正离子碰撞阴极表面使阴极表面逸出电子是维持气体放电的必要条件；阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。

它只适用于低气压、短气隙的情况。

气体放电流注理论以实验为基础，它考虑了高气压、长气隙情况下空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用。

在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到一定程度之后，某一初始电子的头部集聚到足够数量的空间电荷，就会引起新的强烈电离和二次电子崩，这种强烈的电离和二次电子崩是由于空间电荷使局部电场大大增强以及发生空间光电离的结果，这时放电即转入新的流注阶段。

孩子的数字意识培养从数数到数学数字意识是指对数字和数量的理解、认知和运用能力。

它是孩子数学思维的基础，对他们日常生活和学习都具有重要的影响。

如何培养孩子的数字意识，让他们从简单的数数到具备一定的数学思维呢？下面我将探讨几个有效的培养方法。

一、通过数数游戏培养1. 数数物品：给孩子提供一些小巧物体，让他们逐个数数，并告诉他们每个物体代表一个数字。

可以使用豆子、糖果等小物品，引导他们运用手指逐个点数并说出数字。

逐渐增加物体的数量，让孩子练习更复杂的计数。

2. 数物体：让孩子观察一组物体，并要求他们数出其中的个数。

可以使用各种形状和颜色的积木或穿珠玩具等，逐渐提高难度，如要求孩子数出相同形状或颜色的数量。

3. 数数字：利用卡片或纸板上的数字卡片，让孩子按顺序数出数字，从1开始逐渐增加。

可以用很多种方式进行游戏，如让孩子按顺序贴卡片到黑板上，或者是把数字卡片放进一个小盒子里，让孩子摸出并说出数字。

二、通过数字与实际生活结合培养1. 数字图形：利用数字卡片或图形卡片，让孩子用对应的数字或图形组成形状。

可以用线连接数字，拼成各种形状，使孩子通过手脑协调锻炼数字和形状的对应关系。

2. 数字难题：提出一些简单的数学题目，让孩子利用数字意识解决问题。

例如，“桌子上有3个苹果，你拿走了2个，还剩几个？”通过这样的问题，让孩子在实际生活中运用数字思维，并培养他们的逻辑思维能力。

3. 数字游戏：利用数字游戏来培养孩子的数字理解能力。

例如，让孩子按照规定的顺序踩数字地板，或者玩数字接龙等游戏，通过游戏的方式巩固数字的记忆和理解。

三、通过书籍与媒体培养1. 绘本启蒙：通过绘本来引导孩子对数字的认识。

选择图文并茂的绘本，其中的图案和故事情节能够让孩子直观地感受到数字的含义和运用。

可以通过读绘本的方式，让孩子与数字产生联系并逐渐理解。

2. 数字歌曲和儿歌：学习数字可以通过听儿歌和数字歌曲来帮助。

这些歌曲旋律优美，节奏明快，既可以让孩子轻松愉快地学习数字，又能够巩固他们的记忆。

高电压技术中的气体放电及其应用探析高电压技术随着不少工业和研究领域的发展需要而发展在电力工程中有最广泛的应用。

国外随着电力供应及可靠性要求的不断提高，刺激着高电压技术的发展。

我国的电力发展要求逐步建设大量的超高压电网和输变电设备，无论从制造或从引进消化国外设备和技术来看，积极研究、发展高电压技术都是必不可少的由于气体放电在材料处理、热核聚变、环境净化以及等离子体推力器等各个前沿科学领域中具有广泛的应用。

分析了直流辉光放电、介质阻挡放电、大气压辉光放电、电子回旋共振放电、容性耦合射频放电的国内外研究现状，最后介绍了气体放电等离子体的应用领域。

1 绪论1.1 研究目的和意义1.1.1 气体放电研究目的我国国土辽阔水力、煤炭、石油资源虽十分丰富，但其分布偏离用电中心很远，因而大力发展大容量远距离输电是必然的趋势传统的交流电力系统作为主要对象的“高电压技术，根本没有或很少涉及这些间题，严格地说，只能称之为“交流高电压技术”，这种状况显然不能适应今后直流输电技术加速发展的现实。

我认为条件正在逐渐成熟，现在已经是让“高电压技术”这门学科全面包括交流和直流两个部分的时候了。

1.2 气体放电研究意义由于所用材料上的变革，已经出现了一些可使结构更紧凑、技术经济上更好的产品。

SFe气体绝缘变电站、SP。

断路器、真空断路器、可控硅换流阀、金属氧化物避雷器等。

这些设备中的放电机理、在各种工作条件下的特性，它们的测试和与它们有关的过电压问题等都尚待进一步研究。

合成绝缘子的应用可缩小线路尺寸，但它在户外的长期绝缘特性问题、机械强度和防水问题等都有待研究。

塑料电缆应用日广，但尚需对绝缘中的树枝（水、电）发展机理、防水、防杂质问题进行研究。

此外，在环境方面如高海拔、污秽等外界因素对外绝缘的影响仍需研究。

高压试验对测量技术也要求改进，如要求能测量更快速的暂态，要求广泛应用数字化技术。

与此有关，随着电子设备增多的弱电和强电设备间的电磁兼容问题也更为迫切了。

高电压技术中的气体放电及其应用摘要：由于气体放电在材料处理、热核聚变、环境净化以及等离子体推力器等各个前沿科学领域中具有广泛的应用。

为了推动气体放电及等离子体理论与应用技术的研究和发展，综述了近年来各种典型气体放电机理的发展。

分析了直流辉光放电、介质阻挡放电、大气压辉光放电、电子回旋共振放电、容性耦合射频放电的国内外研究现状，最后介绍了气体放电等离子体的应用领域。

关键词：高电压；气体放电；应用1前言在自然状态下，气体通常处于绝缘状态，但是在外加电场时，气体分子就被电离成电子和离子，因此，气体放电是产生低温等离子体的主要方式。

气体放电等离子体可分为自然等离子体和实验室等离子体，如大气中的闪电现象就是一种特殊的气体放电，为自然界中的一种常见的现象，人类很早之前就对其有所认识。

而人工状态下的气体放电早在1673年就由威廉在旋转硫磺球上首次产生了电火花放电，1802年彼得罗夫发现了电弧放电，然而由于人类的认识有限，对气体放电理论的研究进展非常缓慢，直到19世纪末20世纪初，电磁场理论的完善，使得气体放电的步伐加快。

2气体放电的类型及分类获取等离子体的方法有很多种，根据所加的频率不同，可以分为直流放电、低频放电、高频放电、微波放电等多种类型。

2.1直流辉光放电目前国内主要有电子科技大学课题组基于粒子网格方法（PIC）和蒙特卡罗方法（MCC）开展对辉光放电的数值模拟研究，仿真模拟了直流辉光放电的电离过程，得到了放电过程中电子与离子的相空间分布、速度分布、能量分布及自洽场分布等随时间演化的热性，很好的解释了直流辉光放电等离子体的电离特性。

同时对氩气的直流辉光放电的阴极鞘层区域进行了研究，提出了一种新的氩气辉光放电阴极鞘层区域自洽模型，研究了不同气体密度、不同极间电压的条件下阴极鞘层区域的自洽电场，并研究了该区域内离子的能量分布、电子能量分布和电子碰撞分散角分布等微观特性。

大连理工大学采用漂移扩散的流体模型研究了辉光放电的电离过程，将电子和离子分别看做流体，采用有限体积法进行求解，研究了一定的气体压力变化范围内，电子和离子的密度随着压力变化而变化的规律，并研究了各个放电区域内的电子密度、离子密度、电场和电势等随压力的变化规律，数值模拟结果对实验具有一定的指导意义。