5大气条件对气隙击穿特性的影响及校正
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绪论高电压技术是一门重要的专业技术基础课;随着电力行业的发展,高压输电问题越来越得到人们的重视;高电压、高场强下存在着一些特殊的物理现象;高电压试验在高电压工程中起着重要的作用。
气体的绝缘特性与介质的电气强度研究气体放电的目的:了解气体在高电压(强电场)作用下逐步由电介质演变成导体的物理过程掌握气体介质的电气强度及其提高方法高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其它复合介质。
气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。
由于空气中存在来自空间的辐射,气体会发生微弱的电离而产生少量的带电质点。
正常状态下气体的电导很小,空气还是性能优良的绝缘体;在出现大量带电质点的情况下,气体才会丧失绝缘性能。
自由行程长度单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ即为该粒子的平均自由行程长度。
()λ-=xexP令x=λ,可见粒子实际自由行程长度大于或等于平均自由行程长度的概率是36.8%。
带电粒子的迁移率k=v/E它表示该带电粒子单位场强(1V/m)下沿电场方向的漂移速度。
电子的质量比离子小得多,电子的平均自由行程长度比离子大得多热运动中,粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域,从而使分布均匀化,这种过程称为扩散。
电子的热运动速度大、自由行程长度大,所以其扩散速度比离子快得多。
产生带电粒子的物理过程称为电离,是气体放电的首要前提。
光电离i W h ≥νc λν=气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m 称为该气体的电离度。
碰撞电离附着:当电子与气体分子碰撞时,不但有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子,而且也可能会发生电子与中性分子相结合形成负离子的情况。
电子亲合能:使基态的气体原子获得一个电子形成负离子时所放出的能量,其值越大则越易形成负离子。
电负性:一个无量纲的数,其值越大表明原子在分子中吸引电子的能力越大带电粒子的消失1到达电极时,消失于电极上而形成外电路中的电流2带电粒子因扩散而逸出气体放电空间3带电粒子的复合复合可能发生在电子和正离子之间,称为电子复合,其结果是产生一个中性分子;复合也可能发生在正离子和负离子之间,称为离子复合,其结果是产生两个中性分子。
1-1、电介质基本电气特性为极化特性、电导特性、损耗特性和击穿特性。
相对介电常数Er,电导率y,介质损耗因数tgδ和击穿电场强度E。
1-2、电介质的极化可分为无损极化和有损极化。
无损极化包括电子式极化和离子式极化,有损极化包括偶极子式极化、空间电荷极化和夹层极化。
无损极化包括电子式极化和离子式极化。
夹层极化是空间电荷极化的一种特殊形式,多层介质相串联的绝缘结构,在加上直流电压的初瞬,各层介质中的电场分布与介质的相对介电常数成反比;稳态时的电场分布则与介质的电导率成反比,在此过程中存在吸收现象。
1-3、电介质的电导与金属的电导有着本质的区别,电介质电导属离子式电导磨碎温度的升高按指数规律增大;金属电导属电子式电导,随温度的升高而减小。
1-4、电介质在电场作用下存在损耗,其中气体电介质的损耗可以忽略不计。
在直流电压作用下电介质的损耗仅为由电导引起的电导损耗,而交流电压作用下电介质的损耗既有损耗,又有极化损耗。
因此,电介质在交流电压下的损耗远大于其直流电压下的损耗。
2-1绝缘介质通常由气体、液体和固体三种形态,其中气体和液体电介质属于自恢复绝缘,固体电介质属于非自恢复绝缘。
2-2气体放电的根本原因在于气体中发生了电离的过程,在气体中产生了带电粒子;而气体具有自恢复绝缘特性的根本原因在于气体中存在去电离的过程,它使气体中的带电粒子消失。
电离和去电离这对矛盾的存在与发展状况决定着气体介质的电气特性。
2-3在气体电离的四种基本特性中,碰撞电离是最基本的一种电离形式。
而在碰撞电离中电子最活跃的因素。
2-4电子崩的概念是汤逊气体放电理论的基础。
汤逊理论是建立在均匀电场、短间隙、低气压的实验条件下,因此它不适合解释高气压、长间隙、不均匀电场中的气体放电现象,对于后者只能用流注放电理论予以解释。
2-5流注放电理论与汤逊放电理论的根本不同点在于流注理论认为电子的碰撞电离和空间光电离是形成自持放电的主要因素,并强调电荷畸变电场的作用。
绪论高电压技术是一门重要的专业技术基础课;随着电力行业的发展,高压输电问题越来越得到人们的重视;高电压、高场强下存在着一些特殊的物理现象;高电压试验在高电压工程中起着重要的作用。
气体的绝缘特性与介质的电气强度研究气体放电的目的:了解气体在高电压(强电场)作用下逐步由电介质演变成导体的物理过程掌握气体介质的电气强度及其提高方法高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其它复合介质。
气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。
由于空气中存在来自空间的辐射,气体会发生微弱的电离而产生少量的带电质点。
正常状态下气体的电导很小,空气还是性能优良的绝缘体;在出现大量带电质点的情况下,气体才会丧失绝缘性能。
自由行程长度单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ即为该粒子的平均自由行程长度。
()λ-=xexP令x=λ,可见粒子实际自由行程长度大于或等于平均自由行程长度的概率是36.8%。
带电粒子的迁移率k=v/E它表示该带电粒子单位场强(1V/m)下沿电场方向的漂移速度。
电子的质量比离子小得多,电子的平均自由行程长度比离子大得多热运动中,粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域,从而使分布均匀化,这种过程称为扩散。
电子的热运动速度大、自由行程长度大,所以其扩散速度比离子快得多。
产生带电粒子的物理过程称为电离,是气体放电的首要前提。
光电离i W h ≥νc λν=气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m 称为该气体的电离度。
碰撞电离附着:当电子与气体分子碰撞时,不但有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子,而且也可能会发生电子与中性分子相结合形成负离子的情况。
电子亲合能:使基态的气体原子获得一个电子形成负离子时所放出的能量,其值越大则越易形成负离子。
电负性:一个无量纲的数,其值越大表明原子在分子中吸引电子的能力越大带电粒子的消失1到达电极时,消失于电极上而形成外电路中的电流2带电粒子因扩散而逸出气体放电空间3带电粒子的复合复合可能发生在电子和正离子之间,称为电子复合,其结果是产生一个中性分子;复合也可能发生在正离子和负离子之间,称为离子复合,其结果是产生两个中性分子。
完成气隙击穿的必备条件气隙击穿是指在电气设备中,当电压升高到一定程度时,电场强度超过了气体的绝缘能力,导致气体击穿,形成电弧或电晕现象。
气隙击穿是电气设备中的一种故障,可能会导致设备损坏、火灾甚至人身伤害。
为了避免气隙击穿的发生,有一些必备条件需要满足。
1. 电压升高:气隙击穿的必备条件之一是电压的升高。
当电压升高到一定程度时,电场强度也随之增加,超过了气体的绝缘能力,导致气体击穿。
因此,为了避免气隙击穿,需要控制电压的升高,确保电场强度不超过气体的绝缘能力。
2. 气体绝缘能力:气隙击穿的发生与气体的绝缘能力密切相关。
不同的气体具有不同的绝缘能力,一些气体的绝缘能力较强,而另一些气体的绝缘能力较弱。
为了避免气隙击穿,需要选择具有较强绝缘能力的气体,或者采取其他措施提高气体的绝缘能力。
3. 气隙距离:气隙击穿的必备条件之一是气隙的距离。
当气隙的距离较小时,电场强度会集中在较小的区域,容易导致气体击穿。
因此,为了避免气隙击穿,需要控制气隙的距离,确保电场强度分布均匀,不会导致气体击穿。
4. 温度和湿度:温度和湿度也会对气隙击穿产生影响。
在高温和高湿度环境下,气体的绝缘能力会降低,容易导致气隙击穿。
因此,在设计和使用电气设备时,需要考虑环境的温度和湿度,采取相应的措施来提高气体的绝缘能力。
5. 材料选择:材料的选择也会对气隙击穿产生影响。
不同的材料具有不同的绝缘性能,一些材料具有较好的绝缘性能,而另一些材料的绝缘性能较差。
为了避免气隙击穿,需要选择具有良好绝缘性能的材料,确保设备的绝缘性能达到要求。
综上所述,完成气隙击穿的必备条件包括电压升高、气体绝缘能力、气隙距离、温度和湿度以及材料选择等。
在设计和使用电气设备时,需要充分考虑这些条件,采取相应的措施来避免气隙击穿的发生,确保设备的安全运行。
只有满足这些必备条件,才能有效预防气隙击穿带来的潜在风险。