高电压技术2流注理论
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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。
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篇一:高电压技术总结第一章1.极化:电介质在电场作用下,其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。
类型:电子式极化、离子式极化、偶极子极化、夹层极化。
2.吸收现象:原因分界面上积聚起一批多余的空间电荷,这就是夹层极化引起的吸收电荷。
电荷积聚过程所形成的电流称为吸收电流。
3.介质损耗:定义:在电场作用下电介质中总有一定的能量损耗,包括由电导引起的损耗和某些有损极化(例如偶极子、夹层极化)引起的损耗。
组成:电导、有、无损极化。
影响因素:漏电、电压频率、温度、材料。
第二章1.气隙中带电质点的产生的方式:①气体分子本身发生游离②处于气体中的金属阴极表面发生游离。
消失方式:①与两电极的电量中和②扩散③复合2.击穿理论:①汤逊理论(电子的碰撞游离和正离子撞击阴极表面造成的表面游离所引起。
适用范围:低气压、短气隙。
)②流注理论[适用范围:高气压、短气隙。
流注通道:正负离子(浓度相等)、良导体、弱电场]。
3.电场:均匀、不均匀。
4.极性效应:对于电极形状不对称的不均匀电场气隙,极性不同时,间隙的气晕电压和击穿电压各不同。
极性效应是不对称的不均匀电场所具有的特性之一。
5.冲击电压标准波形击穿电压:指间隙上出现的最高电压。
放电时间的组成为:tb=t1+ts+tf。
6.提高气体间隙击穿场强的方法:①改善电场分布,使其尽可能均匀②改变气体的状态和种类。
7.沿面放电:定义:在大气中用绝缘子支撑或悬挂带电体,当绝缘子两级电压超过一定值时,绝缘子与空气交界面出现放电现象。
形式:干、湿、污闪。
污闪:沿着污染表面发展的闪络。
XX污闪过程:污闪层受潮→电导增大→泄漏电流增大→发热→形成干区→干区电阻大分压高场强高→放电形成→干区扩大→击穿。
污闪事故的对策:①调整爬距②定期或不定期的清扫③涂料④半导体釉绝缘子⑤新型合成绝缘子。
1、电子崩:外界电离因素在阴极附近产生了一个初始电子,如果空间电场强度足够大,该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离,产生一个新的电子,初始电子和新电子继续向阳极运动,又会引起新的碰撞电离,产生更多电子。
依此,电子将按照几何级数不断增多,类似雪崩似地发展,这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩2、自持放电: 当外加电压逐渐升高后,气体中的放电过程发生转变,此时若去掉外界激励因素,放电仍继续发展,成为自持放电3、非自持放电:当外加电压较低时,只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放 电电流,一旦外界电离作用停止,气体放电现象即随之中断,这种放电称为非自持放电。
4、流注:这些电离强度和发展速度远大于初始电子崩的新放电区(二次电子崩)以及他们不断汇入初崩通道的过程被称为流注。
5、极性效应:在电晕放电时,空间电荷对放电的影响已得到关注。
由于高场强电极极性的不同,空间电荷的极性也不同,对放电发展的影响也就不同,这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同,以及间隙击穿电压的不同,称为极性效应。
6、50%冲击击穿电压:在工程实际中广泛采用击穿百分比为50%时的电压(U 50% )来表征气隙的冲击击穿特性。
实际中,施加10次电压中有4-6次击穿了,这一电压即可认为是50%冲击击穿电压。
7、伏-秒特性:同一波形,不同冲击电压峰值下,间隙上出现的最高电压和放电时间的关系曲线,称为伏-秒特性。
8、沿面放电:当固体和气体(或液体)介质构成并联放电路径时,放电总是沿着固体表面进行的,这种现象称为沿面放电。
9、闪络:当沿面放电发展到两极击穿时,称为闪络。
10、污闪:由于污秽导致产生的闪络11、极化:介质在电场的作用下,其束缚电荷相应于电场方向产生了弹性位移或偶极子转向,对外显示出极性。
12、累积效应:多次加电压时,局部损伤会逐步发展,这称为累积效应。
13、介质老化:绝缘在长期的运行过程中发生的一系列物理和化学的变化,致使其电气、机械和其他性能逐步劣化的现象。
高电压技术课后习题答案【篇一:高电压技术课后复习思考题答案】ss=txt>仅供参考第一章1.1、气体放电的汤逊理论与流注理论的主要区别在哪里?他们各自的适用范围如何?答:区别:①汤逊理论没有考虑到正离子对空间电场的畸变作用和光游离的影响②放电时间不同③阴极材料的性质在放电过程中所起的作用不同④放电形式不同范围:1.3、在不均匀电场中气体间隙放电的极性效应是什么?答:带电体为正极性时,电晕放电形成的电场削弱了带电体附近的电场,而增强了带电体远处的电场使击穿电压减小而电晕电压增大;带电体为负极性时,与正极性的相反,正负极性的带电体不同叫极性效应。
1.4、什么是电晕放电?它有何效应?试例举工程上所采用的各种防晕措施答:(1)在极不均匀场中,随着间隙上所加电压的升高,在高场强电极附近很小范围的电场足以使空气发生游离,而间隙中大部分曲域电场仍然很小。
在高场强电极附近很薄的一层空气中将具有自持放电条件,而放电仅局限在高场强电极周围很小范围内,整个间隙尚未被击穿。
这种放电现象称为电晕放电。
(2)引起能量损耗电磁干扰,产生臭氧、氮氧化物对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀(3)加大导线直径、使用分裂导线、光洁导线表面1.9、什么是气隙的伏秒特性?它是如何制作的?答:伏秒特性:工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性,称为气隙的伏秒特性。
制作方法:实验求得以间隙上曾经出现的电压峰值为纵坐标,以击穿时间为横坐标得伏秒特性上一点,升高电压击穿时间较少,电压甚高可以在波头击穿,此时又可记一点,当每级电压下只有一个击穿时间时,可绘出伏秒特性的一条曲线,但击穿时间具有分散性,所以得到的伏秒特性是以上下包络线为界的一个带状区域。
1.13、试小结各种提高气隙击穿电压的方法,并提出适用于何种条件?答:(1)改进电极形状,增大电极曲率半径,以改善电场分布,如变压器套管端部加球型屏蔽罩等;(2)空间电荷对原电场的畸变作用,可以利用放电本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场分布;(3)极不均匀场中屏障的作用,在极不均匀的气隙中放入薄片固体绝缘材料;(4)提高气体压力可以大大减小电子的自由行程长度,从而削弱和抑制游离过程;(5)采用高真空可以减弱气隙中的碰撞游离过程;(6)高电气强度气体sf6的采用。
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。
《高电压技术》综合复习资料《高电压技术》综合复习资料2011年05月23日《高电压技术》综合复习资料一、填空题(占40分)1、汤逊理论主要用于说明短气隙、低气压的气体放电。
2、“棒—板”电极放电时电离总是从棒电极起先的。
3、正极性棒的电晕起始电压比负极性棒的电晕起始电压高,缘由是正极性棒的空间电荷减弱了旁边的场强,而加强了电荷的外部空间的电场,负极性棒正好相反。
4、电力系统中电压类型包括工频电压、直流电压、雷电冲击电压和操作冲击电压等4种类型。
5、在等于 0.33 时同轴圆筒的绝缘水平最高,击穿电压出现最大值。
6、沿面放电包括沿面滑闪和沿面闪络两种类型。
7、电介质的电导包括离子电导和电子电导两种类型,当出现电子电导时电介质已经被击穿。
8、弱极性液体介质包括变压器油和硅有机液体等,强极性液体介质包括水和乙醇(至少写出两种)。
9、影响液体介质击穿电压的因素有_电压形式的影响、温度、含水量、含气量的影响、杂质的影响油量的影响(至少写出四种)。
10、三次冲击法冲击高电压试验是指分别施加三次正极性和三次负极性冲击电压的试验。
11、变压器油的作用包括绝缘和冷却。
12、绝缘预防性试验包括绝缘电阻、介质损耗角正切、泄露电流的测量、局部放电测试和绝缘油的电气试验等。
高电压试验包括工频高压试验、直流高压试验和冲击高电压试验等。
13、雷电波冲击电压的三个参数分别是波前时间、半波时间和波幅值。
14、设备修理的三种方式分别为故障修理、预防修理和状态修理。
15、介质截至损耗角正切的测量方法主要包括西林电桥法和不平衡电桥法两种。
16、影响金属氧化物避雷器性能劣化的主要是阻性泄露电流。
17、发电厂和变电所的进线段爱护的作用是降低入侵波陡度和降低入侵波幅值。
18、小波分析同时具有在时域范围和频率范围内对信号进行局部分析的优点,因此被广泛用于电力系统局部放电的检测中。
电源的概念:电源是供应电压的装置,把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源19、电力系统的接地按其功用可为工作接地、爱护接地和防雷接地三类。
《高电压技术》西南大学网络与继续教育学院课程代码: 1083 学年学季:20172*单项选择题*1、SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是()1. 无色无味性2. 无腐蚀性3. 不燃性4. 电负性2、流注理论未考虑的现象是()1. 电荷畸变电场2. 碰撞游离3. 表面游离4. 光游离3、先导通道的形成是以()的出现为特征。
1. F. 热游离2. 碰撞游离3. 光游离4. 表现游离4、交流特髙压一般指()及以上的电压1. 3000kV2. 1500kV3. 2000kV4. 1000kV5、下列哪种电介质存在杂质“小桥”现象()。
1. 气体2. 不确定3. 液体4. 固体6、GIS变电所的特点之一是()。
1. 绝缘没有自恢复能力2. 绝缘的伏秒特性陡峭3. 波阻抗较高4. 与避雷器的电气距离较大7、我国把年平均雷电日多于()日的地区叫强雷区。
1. 502. 1003. 1254. 908、雷击线路附近地面时,导线上的感应雷过电压与导线的()。
1. 悬挂高度成反比2. 电阻率成正比3. 悬挂高度成正比4. 电阻率成反比9、产生切除空载线路过电压的根本原因是()。
1. 电弧重燃2. 杆塔接地电阻过小3. 杆塔接地电阻过大4. 绝缘子发生闪络10、电力系统中出现的谐振过电压基本可以分为哪几类()。
1. 工频电压升高,线性谐振过电压,参数谐振过电压2. 铁磁谐振过电压,线性谐振过电压,参数谐振过电压3. 工频电压升高,铁磁谐振过电压,线性谐振过电压4. 工频电压升高,铁磁谐振过电压,参数谐振过电压11、雷电绕过避雷线直击于线路的概率()。
1. 与系统接地方式无关2. 与系统接地方式有关3. 平原地区比山区高4. 平原地区比山区低12、冲击系数是()放电电压和静态放电电压之比。
1. 75%2. 100%3. 25%4. 50%13、极化时间最短的是()1. C. 偶极子极化2. 空间电荷极化3. 电子式极化4. 离子式极化14、电力系统谐振可以分为哪几类()。
高电压技术第二版习题答案高电压技术第二版习题答案高电压技术第二版习题答案第一章1—1 气体中带电质点是通过游离过程产生的。
游离是中性原子获得足够的能量(称游离能)后成为正、负带电粒子的过程。
根据游离能形式的不同,气体中带电质点的产生有四种不同方式:1. 碰撞游离方式在这种方式下,游离能为与中性原子(分子)碰撞瞬时带电粒子所具有的动能。
虽然正、负带电粒子都有可能与中性原子(分子)发生碰撞,但引起气体发生碰撞游离而产生正、负带电质点的主要是自由电子而不是正、负离子。
2. 光游离方式在这种方式下,游离能为光能。
由于游离能需达到一定的数值,因此引起光游离的光主要是各种高能射线而非可见光。
3. 热游离方式在这种方式下,游离能为气体分子的内能。
由于内能与绝对温度成正比,因此只有温度足够高时才能引起热游离。
4. 金属表面游离方式严格地讲,应称为金属电极表面逸出电子,因这种游离的结果在气体中只得到带负电的自由电子。
使电子从金属电极表面逸出的能量可以是各种形式的能。
气体中带电质点消失的方式有三种:1. 扩散带电质点从浓度大的区域向浓度小的区域运动而造成原区域中带电质点的消失,扩散是一种自然规律。
2. 复合复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子(分子)的过程。
复合是游离的逆过程,因此在复合过程中要释放能量,一般为光能。
3. 电子被吸附这主要是某些气体(如SF6 、水蒸汽)分子易吸附气体中的自由电子成为负离子,从而使气体中自由电子(负的带电质点)消失。
1—2 自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。
外界游离因素是指在无电场作用下使气体中产生少量带电质点的各种游离因素,如宇宙射线。
讨论气体放电电压、击穿电压时,都指放电已达到自持放电阶段。
汤生放电理论的自持放电条件用公式表达时为Y (e a S - 此公式表明:由于气体中正离子在电场作用下向阴极运动,撞击阴极,此时已起码撞出一个自由电子(即从金属电极表面逸出)。
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。
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。
高电压技术(第二版) 电子教案课题:1.1 气体放电的基本物理过程(一)课时:2课时教学目标:1、了解带电质点的产生与消失2、掌握电子崩的形成与汤逊理论重点、难点:电子崩的形成与汤逊理论教具:教材粉笔教学方法:讲授法时间分配:回顾 10分钟授课 65分钟小结 10分钟作业布置 5分钟教学过程:1.1 气体放电的基本物理过程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。
由于气体绝缘介质不存在老化问题,击穿后自愈能力强,且其成本廉价,因此气体成为了在实际应用中最常见的绝缘介质。
气体击穿过程的理论研究虽然还不完善,但是相对于其他几种绝缘材料来说最为完整。
因此,高电压绝缘的论述一般都由气体绝缘开始。
1.1.1 带电质点的产生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1、气体中电子与正离子的产生电离是指电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程。
电离可一次完成,也可以是先激励再电离的分级电离方式。
(1)热电离常温下,气体分子发生热电离的概率极小。
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。
(2)光电离当满足以下条件时,产生光电离。
(3)碰撞电离高速运动的质点与中性的原子或分子碰撞时,如原子或分子获得的能量等于或大于其电离能,则会发生电离。
(4)分级电离电子在外界因素的作用下可跃迁到能级较高的外层轨道,称之为激励,其所需能量称为激励能。
原子或分子在激励态再获得能量而发生电离称为分级电离。
2、电极表面的电子逸出(1)正离子撞击阴极(2)光电子发射(3)强场发射(4)热电子发射3、气体中负离子的形成电子亲合能: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。
1.1.2 带电质点的消失1.带电质点受电场力的作用流入电极 ;2.带电质点的扩散;3.带电质点的复合。
第一章气体的绝缘特性1.电介质在电气设备中作为绝缘材料使用,按其物质形态,可分为三类:气体电介质液体电介质固体电介质在电气设备中又分为: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、一些基本概念:①气体介质的击穿——当加在气体间隙上的电场强度达到某一临界值后,间隙中的电流会突然剧增,气体介质会失去绝缘性能而导致击穿的现象,也称为气体放电。
②放电电压UF——在间隙距离及其它相关条件一定的条件下,加在间隙两端刚好能使其击穿的电压。
由于相关条件的变化,这个值有一定的分散性。
③击穿场强——指均匀电场中击穿电压与间隙距离之比。
这个参数反映了某种气体介质耐受电场作用的能力,也即该气体的电气强度,或称气体的绝缘强度。
④平均击穿场强——指不均匀电场中击穿电压与间隙距离之比。
3.大气击穿的基本特点固体介质中的击穿将使介质强度永久丧失;而气体和液体击穿发生击穿时,一般只引起介质强度的暂时降低,当外加电压去掉后,绝缘性能又可以恢复,故称为自恢复绝缘。
§1.1 气体介质中带电质点的产生和消失一、气体原子的激发与游离产生带电质点的物理过程称为游离,是气体放电的首要前提。
1、几个基本概念①激发—-原子在外界因素(如电场、温度等)的作用下,吸收外界能量使其内部能量增加,从而使核外电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道上去的过程(也称为激励)。
②游离—-中性原子由外界获得足够的能量,以致使原子中的一个或几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子(即带正电的质点)的过程(也称为电离)。
2、游离的基本形式①碰撞游离a 、当带电质点具有的动能积累到一定数值后,在与气体原子(或分子)发生碰撞时,可以使后者产生游离,这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离。
b 、发生条件:——气体分子(或原子)的游离能c 、碰撞游离的特点碰撞游离是气体放电过程中产生带电质点的极重要的来源。
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。