[物理]高电压技术-第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度终
图1－4 电子崩的示意图
1.1.3 电子崩与汤逊理论
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。
为了分析碰撞电离和电子崩引起的电流，引入电子碰撞电离系数 。
:表示一个电子沿电场方向运动1cm的行程所完成的碰撞电离次数
平均值。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
如图1-5为平板电极气隙，板内电
2
质点电荷量(e)、电场强度（E ）以及碰撞前的行程( x )有
关。即
1 mv2 eEx 2
(1-3)
1.1.1 带电质点的产生
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。
电离条件为
eEx Wi
(1-4)
式中：
➢ e ：电子的电荷量
➢ E ：外电场强度
电压已能维持，不再需要外电离因素了。外施电压达到 后
的放电称为自持放电，U 0 称为放电的起始电压。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
（2）电子崩的形成
外界电离因子在阴极附 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。
1.1 气体放电的基本物理过程
1.1.1 带电质点的产生 1.1.2 带电质点的消失 1.1.3 电子崩与汤逊理论 1.1.4 巴申定律与适用范围 1.1.5 不均匀电场中的气体放电
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。
场均匀，设外界电离因子每秒钟使阴
极表面发射出来的初始电子数为n0。
由于碰撞电离和电子崩的结果，
在它们到达x处时，电子数已增加为n，
这n个电子在dx的距离中又会产生dn
个新电子。
图1－5 计算间隙中电子数增长的示意图
1.1.3 电子崩与汤逊理论
根据碰撞电离系数 的定义，可得：
d n nd x
(1-7)
1.1.3 电子崩与汤逊理论
（2）在I-U曲线的B、C点：
电压升高至U B 时，电流又开始增
大，这是由于电子碰撞电离引起
的，因为此时电子在电场作用下
已积累起足以引起碰撞电离的动
能。电压继续升高至 U 0 时，电
流急剧上升，说明放电过程又进
入了一个新的阶段。此时气隙转
入良好的导电状态，即气体发生 图1－3 气体间隙中电流与外施电压的
将式(1-8)的等号两侧乘以电子的电荷 qe，即得电流关系式：
I I0ed
(1-12)
式(1-12)中， I0 n0qe
式(1-12)I I0ed表明：虽然电子崩电流按指数规律
随极间距离d而增大，但这时放电还不能自持，因为一旦
除去外界电离因子(令I0 0 )，即电流变为零。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
(1-13)
1.1.3 电子崩与汤逊理论
由式(1-4)可知，实际自由行程长度等于或大于xi的
概率为e
xi e
，所以也就是碰撞电离的概率。
根据碰撞电离系数 的定义，即可得出：
1
xi
e e
1
Ui
e e E
e
e
(1-14)
由第一节公式
e
kT
r 2 p
内容可知，电子的平均自
由长度 e与气温 T 成正比、与气压 p成反比，即：
分离变量并积分之，可得：
x
n
n0
e
dx 0
(1-8)
对于均匀电场来说，气隙中各点的电场强度相同， 值
不随x而变化，所以上式可写成：
n n0ex
(1-9)
抵达阳极的电子数应为：
na n0ed
途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
(1-10) (1-11)
1.1.3 电子崩与汤逊理论
e
T p
(1-15)
1.1.3 电子崩与汤逊理论
当气温 T 不变时，式(1-14)即可改写为：
Bp
Ape E
式中A、B是两个与气体种类有关的常数。
(1-16)
由上式不难看出：
➢电场强度E增大时， 急剧增大;
➢ p 很大或很小时， 都比较小。
➢高气压时，e 很小，单位长度上的碰撞次数很多，但能引起
些电子在电极空间的碰撞电离同样又能产生更多的正离子， 如此循环下去。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
自持放电条件为 (ed 1) 1
(1-21)
：一个正离子撞击到阴极表面时产生出来的二次电子数
：电子碰撞电离系数
d ：两极板距离
此条件物理概念十分清楚，即一个电子在自己进入阳极
后可以由 及 过程在阴极上又产生一个新的替身，从而无
（3）影响碰撞电离系数的因素
若电子的平均自由行程为 ，则在1cm长度内一个电子的平
均碰撞次数为
1
。
设在x 0处有 n0个电子沿电力线方向运动，行经距离 x 时还 剩下 n 个电子未发生过碰撞，则在 x 到 x dx这一距离中发生
碰撞的电子数应为： dn n dx
由上式积分得： n n0e x /
1.1.3 电子崩与汤逊理论
由图1-3可知：
（1）在I-U曲线的OA段：
气隙电流随外施电压的提高而增
大，这是因为带电质点向电极运
动的速度加快导致复合率减小。
当电压接近
U
时，电流趋于饱
A
和，因为此时由外电离因素产生
的带电质点全部进入电极，所以
电流值仅取决于外电离因素的强
弱而与电压无关。
图1－3 气体间隙中电流与外施电压的 关系
1.1.2 带电质点的消失
带电质点的消失可能有以下几种情况：
➢带电质点受电场力的作用流入电极 ； ➢带电质点因扩散而逸出气体放电空间； ➢带电质点的复合。 复合：当气体中带异号电荷的粒子相遇时，有可能发生电荷的传递与 中和，这种现象称为复合。
➢ 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；
电子从电极表面逸出所需的能量可通过下述途径获得:
（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
1.1.1 带电质点的产生
3、气体中负离子的形成
附着：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，也可能发生电子附 着过程而形成负离子。
负离子的形成并未使气体中带电粒子的数目改变， 但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起 抑制作用。
电离的概率很小；
➢低气压和真空时，e很大，总的碰撞次数少，所以也比较小。
所以，在高气压和高真空下，气隙不易发生放电现象，具
有较高的电气强度。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
2、汤逊理论
前述已知，只有电子崩过程是不会发生自持放电的。要 达到自持放电的条件，必须在气隙内初始电子崩消失前产生 新的电子（二次电子）来取代外电离因素产生的初始电子。
时，击穿过程将发生变化，汤逊理论的计算结果不再适用， 但其碰撞电离的基本原理仍是普遍有效的。
1.1.4 巴申定律与适用范围
1、巴申定律
早在汤逊理论出现之前，巴申(Paschen)就于1889年从
大量的实验中总结出了击穿电压ub与pd 的关系曲线，称为
巴申定律，即 U b f ( pd )
(1-23)
➢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。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
➢气体放电现象与规律因气体的种类、气压和间隙中电场的均匀度而异。 ➢但气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。
1、放电的电子崩阶段
（1）非自持放电和自持放电的不同特点 宇宙射线和放射性物质的射线会使气体发生微弱的电离而产生少量带电质点； 另一方面正、负带电质点又在不断复合，使气体空间存在一定浓度的带电质 点。因此，在气隙的电极间施加电压时，可检测到微小的电流。
不断上升，但实际上电压U上升到一定程度后，场致发射将 导致击穿，汤逊的碰撞电离理论不再适用，击穿电压将不 再增加。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
d 过大时，气压高，或距离大，这时气体击穿的很多实
验现象无法全部在汤逊理论范围内给以解释：放电外形；放 电时间；击穿电压；阴极材料。
因此，通常认为，d ＞0.26 cm(pd＞200 cm • mmHg)
需外电离因素放电即可继续进行下去。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
（2）汤逊放电理论的适用范围 汤逊理论是在低气压、d 较小的条件下在放电实验的基
础上建立的。d 过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理
论就不再适用了。
d 过小时，气压极低( 过小在实际上是不可能的)d / ，
过小，远大于 d ，碰撞电离来不及发生，击穿电压似乎应
到达阴极表面都将引起阴极表面电离，统称为 过程。 为
引入系数。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
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 过程，电子总数增至ed个。因在 对 系数进行讨论时已假设每次电离撞出一个正离子，故电
极空间共有（ed－1)个正离子。由系数 的定义，此（ed－1） 个正离子在到达阴极表面时可撞出（ed－1）个新电子，这
图1-1 不同温度下空气和气体的热电离程度
1.1.1 带电质点的产生
（2）光电离
当满足以下条件时，产生光电离
式中：
hc
Wi
(1-2)
➢ ：光的波长
➢c ：光速
高电压技术
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： 气体介质 液体介质
固体介质
在电气设备中: 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。
在电气作用下，电介质中出现的电气现象可分
为两大类:
电子数.
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 过程，电子总数 增至 ed 个。因在对 系数进行讨论时已假设每次电 离撞出一个正离子，故电极空间共有（ ed －1）个 正离子。由系数 的定义，此（ ed －1）个正离子 在到达阴极表面时可撞出 （ed －1）个新电子，这 些电子在电极空间的碰撞电离同样又能产生更多的
带电粒子在空气中的运动
• 自由行程长度 单位行程中的碰撞次数的倒数为该粒子的平均 自由行程长度。 粒子的自由行程长度等于或大于某一距离x的 x 概率为 P( x) e • 带电粒子的迁移率 带电粒子的速度和场强的比值 v/E • 扩散
带电粒子的产生
产生带电粒子的物理过程称为电离。 原子中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，所需的能量称为激励能。 如果原子获得的外加能量足够大，电子还可以跃迁到 更远的轨道上去，甚至摆脱原子核的束缚，成为自由电子。 使基态原子或分子中最松弛的那个电子电离出来所需的最小 能量称为电离能。
电子崩的形成
外界电离因子在阴极附 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。
图1－4 电子崩的示意图
依此类推，电子将按照几何级数不断增多，类
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6.培养学生观察、思考、对比及分析综合的能力。过程与方法1.通过观察蚯蚓教的学实难验点，线培形养动观物察和能环力节和动实物验的能主力要；特2征.通。过教对学观方察法到与的教现学象手分段析观与察讨法论、，实对验线法形、动分物组和讨环论节法动教特学征准的备概多括媒，体继课续件培、养活分蚯析蚓、、归硬纳纸、板综、合平的面思玻维璃能、力镊。子情、感烧态杯度、价水值教观1和.通过学理解的蛔1虫.过观适1、察于程3观阅 六蛔寄.内列察读 、虫生出蚯材 让标容生3根常蚓料 学本教活.了 据见身： 生，师的2、解 问的体巩鸟 总看活形作 用蛔 题线的固类 结雌动态业 手虫 自形练与 本雄学、三： 摸对 学动状习人 节蛔生结4、、收 一人 后物和同类 课虫活构请一蚯集 摸体 回并颜步关 重的动、学、蚓鸟 蚯的 答归色学系 点形教生生让在类 蚓危 问纳。习从 并状学理列学平的害 题线蚯四线人 归、意特出四生面体以形蚓、形类 纳大图点常、五观玻存 表及动的鸟请动文 本小引以见引、察璃现 ，预物身类 3学物明 节有言及的、导巩蚯上状 是防的体之生和历 课什根蚯环怎学固蚓和， 干感主是所列环史 学么据蚓节二样生练引牛鸟 燥染要否以举节揭 到不上适动、区回习导皮类 还的特分分蚯动晓 的同节于物让分答。学纸减 是方征节布蚓物起 一，课穴并学蚯课生上少 湿法。?广的教， 些体所居归在生蚓前回运的 润；4泛益学鸟色生纳.靠物完的问答动原 的4蛔，处目类 习和活环.近在成前题蚯的因 ？了虫以。标就 生体的节身其实端并蚓快及 触解寄上知同 物表内特动体结验和总利的慢我 摸蚯生适识人 学有容点物前构并后结用生一国 蚯蚓在于与类 的什，的端中思端线问活样的 蚓人飞技有 基么引进主的的考?形题环吗十 体生行能着 本特出要几变以动，境？大 节活的1密 方征本“特节化下物.让并为珍 近习会形理切 法。课生征有以问的小学引什稀 腹性态解的 。2课物。什游题主.结生出么鸟 面和起结蛔关观题体么戏：要利明蚯？类 处适哪构虫系察：的特的特用确蚓等 ，于些特适。蛔章形殊形征板，这资 是穴疾点于可虫我态结式。书生种料 光居病是寄的们结构，五小物典， 滑生？重生鸟内学构，学、结的型以 还活5要生类部习与.其习巩鸟结的爱 是如原活生结了功颜消固类构线鸟 粗形何因的存构腔能色化练适特形护 糙态预之结的，肠相是系习于点动鸟 ？、防一构现你动适否统。飞都物为结蛔。和状认物应与的行是。主构虫课生却为和”其结的与题、病本理不蛔扁的他构特环以生？8特乐虫形观部特8征境小理三页点观的动位点梳相组等、这；，哪物教相，理适为方引些2鸟，育同师.知应单面导鸟掌类结了；？生识的位学你握日构解2互.。办特生认线益特了通动手征观识形减点它过，抄；察吗动少是们理生报5蛔？物，与的解.参一了虫它和有寄主蛔与份解结们环些生要虫其。蚯构都节已生特对中爱蚓。会动经活征人培鸟与飞物灭相。类养护人吗的绝适这造兴鸟类？主或应节成趣的为要濒的课情关什特临？就危感系么征灭来害教；？；绝学，育，习使。我比学们它生可们理以更解做高养些等成什的良么两好。类卫动生物习。惯根的据重学要生意回义答；的3.情通况过，了给解出蚯课蚓课与题人。类回的答关：系线，形进动行物生和命环科节学动价环值节观动的物教一育、。根教据学蛔重虫点病1.引蛔出虫蛔适虫于这寄种生典生型活的线结形构动和物生。理二特、点设；置2.问蚯题蚓让的学生生活思习考性预和习适。于穴居生活的形态、结构、生理等方面的特征；3.线形动物和环节动物的主要特征。
高电压技术(赵智大)1-2章总结讲诉
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——(一)
《高电压技术》第一讲 30
第一章 气体放电的基本物理过程
第二节 均匀电场中气体击穿的发展过程
1、非自持放电和自持放电
图1-2 测定气体中电 流的回路示意图
图1-3 气体中电流和电压的关 系——伏安特性曲线
《高电压技术》第一讲 31
第一章 气体放电的基本物理过程
实验分析结果
➢ 当U<Ua
2）定性分析： 气压越低， 温度越高，扩散越快。
结论：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。
《高电压技术》第一讲 16
第一章 气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失 1.1.2 带电粒子的产生
(1)原子的电离和激励
(2) 电离的四种形式
——按引起电离的外部能量形式不同，分为： 1）光电离 2）热电离 3）碰撞电离 4）电极表面电离
《高电压技术》第一讲 24
第一章 气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失
1.1.3 负离子的产生
➢ 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。 ➢ 负离子产生的作用
负离子的形成并未使气体中带电粒子的数目改变，但却能 使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。
定义：电子或离子与气体分子碰撞，将电场能传递给气体分子
引起的电离。它是气体中产生带电粒子的最重要的方式，主要是 由电子完成。
条件：电子获得加速后和气体分子碰撞时，把动能传给后者，
如果动能大于或等于气体分子的电离能Wi，该电子就有足够的能 量完成碰撞电离。碰撞电离时应满足以下条件：
[物理]高电压技术-第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度终
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1.1.3 电子崩与汤逊理论
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 过程，电子总数增至 ed个。因在 对 系数进行讨论时已假设每次电离撞出一个正离子，故电
d e －1） 极空间共有（e －1)个正离子。由系数 的定义，此（ d e －1）个新电子，这 个正离子在到达阴极表面时可撞出（
产生两个中性分子。
1.1.3 电子崩与汤逊理论
气体放电现象与规律因气体的种类、气压和间隙中电场的均匀度而异。 但气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。
1、放电的电子崩阶段
（1）非自持放电和自持放电的不同特点 宇宙射线和放射性物质的射线会使气体发生微弱的电离而产生少量带电质点；
另一方面正、负带电质点又在不断复合，使气体空间存在一定浓度的带电质
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
1.1 气体放电的基本物理过程 1.2 气体介质的电气强度 1.3 固体绝缘表面的气体沿面放电
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
1.1.1 带电质点的产生
1.1.2 带电质点的消失
1.1.3 电子崩与汤逊理论
1.1.4 巴申定律与适用范围
1.1.5 不均匀电场中的气体放电
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；
x
(1-9)
na n0e
d
高电压技术(赵智大)1-2章总结.(DOC)
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。
《高电压技术一》PPT课件
2、在电场的作用下，电介质中出现的电气现象： 弱电场——电场强度比击穿场强小得多 如：极化、电导、介质损耗等。 强电场——电场强度等于或大于放电起始场 强或击穿场强： 如：放电、闪络、击穿等。
强电场下的放电、闪络、击穿等电气现象是 我们本篇所要研究的主要内容。
3、几个基本概念
击穿：在电场的作用下，电介质由绝缘状态突变为 良导电状态的过程。 放电：特指气体绝缘的击穿过程。
电气设备中常用的气体介质 ： 空气、压缩的高电气强度气体（如SF6） 纯净的、中性状态的气体是不导电的，只有气体中出现
了带电粒子（电子、正离子、负离子）后，才可能导电， 并在电场作用下发展成各种形式的气体放电现象。
辉光放 火花放电（雷闪）
电
大气压力下。
气压较低， 电源功率较小时， 电源功率很小时， 间隙间歇性击穿， 放电充满整个间隙。 放电通道细而明亮。
称为气体的电气强度，通常称之为平均击穿场强。
击穿场强是表征气体间隙绝缘性能的重要参数。
1、电介质的分类
按物质形态分：
➢气体电介质 ➢液体电介质 ➢固体电介质 其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性，故应用十分广泛。
按在电气设备中所处位置分：
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 带电粒子的产生和消失
(2)电离的四种形式
• 电子要脱离原子核的束缚成为自由电子,则必须给予其能量。能量来源的不同 带电粒子产生的方式就不同。
• 因此，根据电子获得能量方式的不同，带电粒子产生的方式可分为以下几种 。
第一节 带电粒子的产生和消失
高电压技术电介质的电气强度PPT课件
氧发生器等方面有广泛的应用。
第43页/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。
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• 均匀电场是一种少有的特例，在实际电 力设施中常见的却是不均匀电场。
• 为了描述各种结构的电场不均匀程度， 可引入一个电场不均匀系数f，表示为：
f Emax Ev
• f<2时为稍不均匀电场, f>4属不均匀电场。
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一、电晕放电 在极不均匀场中，当电压升高到一
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（1）在I-U曲线的OA段： 气隙电流随外施电压的提高而增大，
这是因为带电质点向电极运动的速度加 快导致复合率减小。当电压接近 时，U A 电流趋于饱和，因为此时由外电离因素 产生的带电质点全部进入电极，所以电 流值仅取决于外电离因素的强弱而与电 压无关
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（2）在I-U曲线的B、C点： 电压升高至 UB 时，电流又开始增
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第一节 带电粒子的产生和消失
一、带电粒子在气体中的运动 1.自由行程长度
某粒子在单位行程中的碰撞次数Z的 倒数λ称为该粒子的平均自由行程长度。
2.带电粒子的迁移率 v:粒子沿着电场方向 漂移的速度。 E: 电场强度。
k v E
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3.扩散 在热运动的过程中，粒子会从浓度较大
U0
B( pd)
ln
A( pd)
ln(1
1
)
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高电压技术第一章课件.ppt
电子崩的二次电子
崩不断汇入初崩通
道的过程称为流注。
流注条件
• 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，而不再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的条件。
• 流注时初崩头部的空间电荷必须达到某一个临界 值。对均匀电场来说，自持放电条件为：
n
n0
e
dx
0
n n0ed
• 途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
• 将等号两侧乘以电子的电荷qe ，即得 电流关系式：：
I I0ed I0 n0qe
一旦除去外界电离因子?
(三)自持放电与非自持放电
在I-U曲线的BC段 一旦去除外电离因素，
气隙中电流将消失。 外施电压小于U0时 的放电是 非自持放 电。
• 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。
气体放电的基本理论
• 汤逊理论 • 流注理论 • 巴申定律
一 汤逊气体放电理论
1. 电子崩
• 电子崩的形成过程 • 碰撞电离和电子崩引起的电流 • 碰撞电离系数
一、带电粒子在气体中的运动
（一）自由行程长度
气体中存在电场时， 粒子进行 热运动和 沿电场定向运动
• 各种粒子在气体中运动时 不断地互相碰撞，任一粒 子在1cm的行程中所遭遇 的碰撞次数与气体分子的 半径和密度有关。
• 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。
二、带电粒子的产生
高电压技术复习资料要点
第一章电介质的电气强度1.1气体放电的基本物理过程1.高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其他复合介质。
2.气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。
3.电离：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。
4.带电质点的方式可分热电离、光电离、碰撞电离、分级电离。
5.带电质点的能量来源可分正离子撞击阴极表面、光电子发射、强场发射、热电子发射。
6.带电质点的消失可分带电质点受电场力的作用流入电极、带电质点的扩散、带电质点的复合。
7.附着：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，也可能发生电子附着过程而形成负离子。
8.复合：当气体中带异号电荷的粒子相遇时，有可能发生电荷的传递与中和，这种现象称为复合。
（1）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；（2）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。
9.1、放电的电子崩阶段（1）非自持放电和自持放电的不同特点宇宙射线和放射性物质的射线会使气体发生微弱的电离而产生少量带电质点；另一方面、负带电质点又在不断复合，使气体空间存在一定浓度的带电质点。
因此，在气隙的电极间施加电压时，可检测到微小的电流。
由图1-3可知：（1）在I-U 曲线的OA 段： 气隙电流随外施电压的提高而增大，这是因为带电质点向电极运动的速度加快导致复合率减小。
当电压接近 时，电流趋于饱和，因为此时由外电离因素产生的带电质点全部进入电极，所以电流值仅取决于外电离因素的强弱而与电压无关。
（2）在I-U 曲线的B 、C 点：电压升高至 时，电流又开始增大，这是由于电子碰撞电离引起的，因为此时电子在电场作用下已积累起足以引起碰撞电离的动能。
电压继续升高至 时，电流急剧上升，说明放电过程又进入了一个新的阶段。
此时气隙转入良好的导电状态，即气体发生了击穿。
（3）在I-U 曲线的BC 段：虽然电流增长很快，但电流值仍很小，一般在微安级，且此时气体中的电流仍要靠外电离因素来维持，一旦去除外电离因素，气隙电流将消失。