气体击穿理论
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
North China Electric Power University
名词解释
气体放电：气体中流通电流的各种形式的统称 击穿：气体由绝缘状态突变为良导电状态的过程
沿面闪络：发生在气体与液体或气体与固体的交界 面上的击穿过程（击穿和沿面闪络统称放电）
击穿电压（闪络电压）：发生击穿（或闪络）的最 低临界电压（击穿电压与闪络电压统称放电电压） 击穿场强：均匀电场中击穿电压与间隙距离之比： 反映了气体耐受电场作用的能力：介电强度 自持放电：去掉外电离因素的作用后放电随即停止 非自持放电：仅靠电场的作用而维持的放电。
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
第四节：均匀电场中气体击穿的发展过程
非自持放电：外施电压小于U0 时，间隙内电流数值很小， 间隙还未被击穿； 自持放电：当电压达到U0 后，气体中发生了强烈的电离， 电流剧增（辉光放电、火花放电或电弧放电） 放电发展过程：从UB 到 U0电流发展过程 起始电压： U0 ，在均匀电场中为击穿电压
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.7负流注的产 生
当外施电压比气隙最低 击穿电压高出许多时
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.8流注机理的结论与巴申定律
自持放电条件： 击穿电压：
(ed 1) 1
巴申定律：击穿电 压是pd的函数： 击 穿电压有最小值 两者在pd较小时相 一致
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.3汤逊机理的适用范围
适用范围：气压较低，pd较小；200（cm.133pa) 工程上pd较大：实际与理论的差别： 放电外形：放电在整个间隙中均匀连续（辉光） 而火花放电带有分支的明亮细通道 放电时间：由正离子迁移率计算出的放电时间比 实际火花放电时间长得多 击穿电压：pd较大时计算结果与实际不符 阴极材料：理论上有关，实际中无关
4.9流注理论对pd很大时放电现象的解释
放电外形：流注电导很大，其中电场强 度很小，对周围其他流注有“屏蔽”作 用，因此最终只有一条通道；衍生崩随 机性使其曲折分支。
放电时间：光子以光速传播，衍生崩跳 跃式发展，因此放电发展时间很短。
阴极材料的影响：维持放电的是光电离 而不是表面电离，因而与阴极材料无关。
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
第一节：气体放电主要形式
辉光放电：整个空间发光，电流密度小；低气压、电 源功率小；霓虹灯 火花放电：有收细的发光放电通道、贯穿两极的断续 的明亮火花；大气压下、电源功率小 电晕放电：紧贴尖电极周围有一层晕光；极不均匀场 刷状放电：从电晕放电电极中伸出许多较明亮的细放 电通道；极不均匀场 电弧放电：放电通道和电极的温度都很高，电流密度 大，电路有短路特征；电源功率大
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
源自文库.1汤逊机理
过程：电子在运动中碰撞电离： 是一个电子沿 电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数
N e dx
0 x
ex
I I 0e
x
该过程具有 普遍意义
过程：正离子轰击阴极产生表面电离： 是一个 正离子从阴极轰击出的自由电子个数
自持放电条件：起始电子崩头部电荷数量足以畸 变电场造成足够的空间光电离 1 d d ln e 1 1 是一常数，工程上 ln 20 击穿电压：
两者在pd较大时相一致
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
概述
1：电力系统和电气设备中常用气体作为绝缘介质 2：气体绝缘要解决的问题主要是如何选择合适的 绝缘距离以及如何提高气体间隙的击穿电压
3：气体击穿电压与电场分布、电压种类、气体状 态有关
4：理论至今很不完善，工程设计问题常借助于各 种实验规律分析解决或直接由试验决定
HV & EMC Laboratory
ed ed I I0 I0 d 1 (e 1) 1 ed
击穿过程：上述两个过程交替重复进行，自由电 子数目越来越多，最终导致击穿
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.2汤逊机理的结论与巴申定律
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
第五节：不均匀电场中气体击穿的发展过程
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
5.1电场是否均匀的划分标准
电场不均匀系数f：最大场强荷平均场强之比： f<2 为稍不均匀场，f>4为极不均匀场 若能够维持稳定的电晕放电，则为极不均匀场， 否则为稍不均匀场
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.5电子崩空间电 荷对电场的畸变
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.6正流注的产生
当外施电压为气隙最低 击穿电压时
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.4流注机理
电子碰撞电离：形成电子崩，是维持自持放电的 主要因素 空间光电离：形成衍生电子崩，是维持自持放电 的主要因素 空间电荷畸变电场的作用：为衍生崩创造了条件 流注：由大量正负离子混合形成的等离子体通道 （导电性能良好） 击穿过程：电子崩——流注发展延伸——击穿
名词解释
气体放电：气体中流通电流的各种形式的统称 击穿：气体由绝缘状态突变为良导电状态的过程
沿面闪络：发生在气体与液体或气体与固体的交界 面上的击穿过程（击穿和沿面闪络统称放电）
击穿电压（闪络电压）：发生击穿（或闪络）的最 低临界电压（击穿电压与闪络电压统称放电电压） 击穿场强：均匀电场中击穿电压与间隙距离之比： 反映了气体耐受电场作用的能力：介电强度 自持放电：去掉外电离因素的作用后放电随即停止 非自持放电：仅靠电场的作用而维持的放电。
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
第四节：均匀电场中气体击穿的发展过程
非自持放电：外施电压小于U0 时，间隙内电流数值很小， 间隙还未被击穿； 自持放电：当电压达到U0 后，气体中发生了强烈的电离， 电流剧增（辉光放电、火花放电或电弧放电） 放电发展过程：从UB 到 U0电流发展过程 起始电压： U0 ，在均匀电场中为击穿电压
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.7负流注的产 生
当外施电压比气隙最低 击穿电压高出许多时
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.8流注机理的结论与巴申定律
自持放电条件： 击穿电压：
(ed 1) 1
巴申定律：击穿电 压是pd的函数： 击 穿电压有最小值 两者在pd较小时相 一致
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.3汤逊机理的适用范围
适用范围：气压较低，pd较小；200（cm.133pa) 工程上pd较大：实际与理论的差别： 放电外形：放电在整个间隙中均匀连续（辉光） 而火花放电带有分支的明亮细通道 放电时间：由正离子迁移率计算出的放电时间比 实际火花放电时间长得多 击穿电压：pd较大时计算结果与实际不符 阴极材料：理论上有关，实际中无关
4.9流注理论对pd很大时放电现象的解释
放电外形：流注电导很大，其中电场强 度很小，对周围其他流注有“屏蔽”作 用，因此最终只有一条通道；衍生崩随 机性使其曲折分支。
放电时间：光子以光速传播，衍生崩跳 跃式发展，因此放电发展时间很短。
阴极材料的影响：维持放电的是光电离 而不是表面电离，因而与阴极材料无关。
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
第一节：气体放电主要形式
辉光放电：整个空间发光，电流密度小；低气压、电 源功率小；霓虹灯 火花放电：有收细的发光放电通道、贯穿两极的断续 的明亮火花；大气压下、电源功率小 电晕放电：紧贴尖电极周围有一层晕光；极不均匀场 刷状放电：从电晕放电电极中伸出许多较明亮的细放 电通道；极不均匀场 电弧放电：放电通道和电极的温度都很高，电流密度 大，电路有短路特征；电源功率大
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
源自文库.1汤逊机理
过程：电子在运动中碰撞电离： 是一个电子沿 电场方向运动1cm平均发生的碰撞电离次数
N e dx
0 x
ex
I I 0e
x
该过程具有 普遍意义
过程：正离子轰击阴极产生表面电离： 是一个 正离子从阴极轰击出的自由电子个数
自持放电条件：起始电子崩头部电荷数量足以畸 变电场造成足够的空间光电离 1 d d ln e 1 1 是一常数，工程上 ln 20 击穿电压：
两者在pd较大时相一致
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
概述
1：电力系统和电气设备中常用气体作为绝缘介质 2：气体绝缘要解决的问题主要是如何选择合适的 绝缘距离以及如何提高气体间隙的击穿电压
3：气体击穿电压与电场分布、电压种类、气体状 态有关
4：理论至今很不完善，工程设计问题常借助于各 种实验规律分析解决或直接由试验决定
HV & EMC Laboratory
ed ed I I0 I0 d 1 (e 1) 1 ed
击穿过程：上述两个过程交替重复进行，自由电 子数目越来越多，最终导致击穿
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.2汤逊机理的结论与巴申定律
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
第五节：不均匀电场中气体击穿的发展过程
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
5.1电场是否均匀的划分标准
电场不均匀系数f：最大场强荷平均场强之比： f<2 为稍不均匀场，f>4为极不均匀场 若能够维持稳定的电晕放电，则为极不均匀场， 否则为稍不均匀场
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.5电子崩空间电 荷对电场的畸变
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.6正流注的产生
当外施电压为气隙最低 击穿电压时
HV & EMC Laboratory
North China Electric Power University
4.4流注机理
电子碰撞电离：形成电子崩，是维持自持放电的 主要因素 空间光电离：形成衍生电子崩，是维持自持放电 的主要因素 空间电荷畸变电场的作用：为衍生崩创造了条件 流注：由大量正负离子混合形成的等离子体通道 （导电性能良好） 击穿过程：电子崩——流注发展延伸——击穿