(精选)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。
1、电介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的,按其物质形态,可分为 气体介质 、 液体介质 和 固体介质 。
2、带点粒子的产生产生带点粒子的物理过程称为电离,它是气体放电的首要前提。
(如有图所示)3、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 相结合而形成负离子的情况,这种过程称为 附着 。
4、 带电粒子的消失可分为一下几种情况:① 带电粒子在电场的驱动下作定向运动,在到达电机时,消失于电机上而形成外电路中的电流; ② 带电粒子因扩散现象而逸出气体放电空间; ③ 带电粒子的复合5、设外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子,如果空间的电场强度足够大,该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离,产生出一个新电子,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,产生出更多的电子。
依次类推,电子数将按几何数不断增多,就像雪崩类似地发展,因而这种急剧增大的空间电子流被称为 电子崩 。
6、自持放电: 如果电压(电场强度)足够大,初始电子崩中的正离子能在阴极上产生出来的新电子数等于或大于0n ,那么即使除去外界电离因子的作用(0 0n 00==I ,),放电也不会停止,即:放电仅仅依靠已经产生出来的电子和正离子就能维持下去,这就是自持放电。
7、电离强度和发展速度远大于初始电子崩的新放电区以及它们不断汇入初崩通道的过程称为 流注 。
流注理论认为: 在初期阶段,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后,某一初始电子崩的头部积累到足够数量的空间电荷,就会引起新的强电离和二次电子崩,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。
流注的特点是电离强度很大和传播速度很快,出现流注后,放电便获得独立继续发展的能力,而不在依赖外界电离因子的作用,可见这时出现流注的条件也就是自持放电条件。