1高电压技术前言及第一章讲稿优质资料
长沙理工大学《高电压技术》讲稿
高电压技术讲稿长沙理工大学电气与信息工程学院教师：第一章 气体电介质的绝缘特性(4学时)1．1气体中带电粒子的产生和消失 1.1.1 气体电介质中带电粒子的产生气体中的原子通常处于正常状态，原子在外界因素（强电场，高温等）的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，其电子可由低能级跃迁到能级较高的轨道运行，这个过程称为原子激励。
此时原子的状态称为激发态。
此时的电子还未摆脱原子核的束缚。
激励过程所需能量称为激励能。
气体原子的电离可由下列因素引起：①电子或正离子与气体分子的碰撞；②各种光辐射；③高温下气体中的热能。
强电场根据不同的电离因素，电离有以下几种形式： 碰撞电离当具有足够能量的带电粒子与中性气体分子碰撞时，就可能使气体分子产生电离。
这种由碰撞而引起的电离称为碰撞电离。
电子从电场中获得的能量为：λEq mv W ==221 （1－1） 式中：m ——电子的质量；v ——电子的速度； E ——电场强度； q ——电子的电量；λ——电子的平均自由行程。
当电子的动能大于或等于气体分子的电离能时，就有可能因碰撞引起电离，因此产生电离的条件为：i W Eq ≥λ （1－2）式中： W i ——气体分子的电离能。
（1） 光电离由光辐射引起的气体原子的电离称为光电离。
光辐射的能量与波长有关，波长越短能量越大。
光辐射的能量为：νh W = （1－3）式中：h ――普朗克常数，h ＝6.62³10-27尔格²秒。
ν――光子频率。
当气体分子受到光辐射作用时，如果光的能量大于气体原子的电离能，就有可能引起光电离。
因此产生光电离的条件为：i W hv ≥ （1－4）由光电离产生的自由电子称为光电子。
光电离在气体中起着很重要的作用。
对所有气体，在可见光作用下，一般不能直接发生光电离。
（2） 热电离因气体热状态引起的电离过程，称为热电离。
在常温下，气体质点的热运动所具有的平均动能远低于气体的电离能，因此不产生热电离。
高电压技术第一章-PPT课件
第一章 电介质的极化、电导和损耗
夹层式极化:使夹层电介质分界面上出现电 荷积聚的过程。由于夹层极化中有吸收电 荷，故夹层极化相当于增大了整个电介质 的等值电容。 夹层式极化的特点：极化过程缓慢;是非弹 性的;只有在直流电压下或低频电压作用下 ，极化才能呈现出来，有能量损耗。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的 极化、 电导和损耗
• 要求
熟悉电介质在电场作用下的极化、电 导和损耗等物理现象，以及它们在工程上 的合理应用。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
知识点 ● 电介质的极化、电导和损耗的概念 ● 各类电介质的极化、电导和损耗的特 点 ● 相对介电常数εr ● 电介质的等值电路 ● 介质损失角正切tanδ ● 电介质极化、电导和损耗在工程上的 意义
定义：无外电场时对外不显电性。外电场 作用下由于电子发生相对位移而发生极 化。 特点：极化过程时间极短，约10-14～10-15 s ；极化是弹性的，无能量损耗；与电源 频率、温度无关。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
图1－2 离子式极化示意图
定义：发生于离子结构的电介质中。正常 对外不呈现极性，在外电场作用下正、 负离子偏移其平衡位置，使介质内正、 负离子的作用中心分离，介质对外呈现 极性。 特点：时间极短，约10-12～10-13s；极化是 弹性的，无能量损耗；极化程度与电源 频率无关，随温度升高而略有增加。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
相对介电常数εr
它是表征电介质在电场作用下极化程度 的物理量
εr的值由电介质的材料 决定，并且与温度、频 率等因素有关。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的极化、电导和损耗
高电压技术(全套)PPT课件
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§1.0 电力系统的绝缘材料
绝缘的作用：
绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开，使其没有电 气的联系并能保持不同的电位。
分类：
气体绝缘材料：空气，SF6气体等 固体绝缘材料：陶瓷，橡胶，玻璃，绝缘纸等 液体绝缘材料：变压器油 混合绝缘：电缆，变压器等设备
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§1.1 电介质的极化
定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为电 介质的极化。
上述的三种极化是带电质
点的弹性位移或转向形成的， 而空间电荷极化的机理则与上 述三种完全不同，它是由带电 质点(电子或正、负离子)的移 动形成的。
最明显的空间电荷极化是 夹层极化。在实际的电气设备 中，如电缆、电容器、旋转电 机、变压器、互感器、电抗器 等的绝缘体，都是由多层电介
质组成的。
如图l-4所示，各层介质的电容分别为C1和C2；各层介质的电导分别为G1 和G2；直流电源电压为U。
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(2)计算用等效电路（或简化等效电路）（从工程实际测量出发）
GeqR11k
2CP 2RP 1(CPRP)2
CeqCg
CP
1(CPRP)2
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(3) 相量图
——介质损耗角 ——功率因数角
高电压技术(全套课件)
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
1.高电压技术前言及第一章讲稿
c.附着效应
二.气体放电的两个理论
1.汤逊放电理论. 适用条件:均匀电场,低气压,短间隙 实验装置
分析： oa段: 随着电压升高，到达 阳极的带电质点数量 和速度也随之增大 ab段：
电流不再随电压的 增大而增大
bc段： 电流又再随电压 的增大而增大 c点:电流急剧突增
均匀电场中气体的 伏安特性
(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子
同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现 的电压最大值和放电时间的关系曲线
(2) 曲线求取方法
(3) 电场均匀程度对曲线的影响 不均匀电场由于平均击穿电场强度较低,而且流注 总是从强场区向弱场区发展,放电速度受到电场分 布的影响,所以放电时延长,分散性大,其伏秒特性 曲线在放电时间还相当大时,便随时间之减小而明 显地上翘,曲线比较陡. 均匀或稍不均匀电场则相反,由于击穿时平均场强 较高,流注发展较快,放电时延较短,其伏秒特性曲 线较平坦.
(e 1) 1
S
(5)巴申定律
a.表达式:
U F f (PS )
S:极间距离
P:气体压力
b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系
2.流注理论
(1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象
a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍 b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气 压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.
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 引起碰撞游离的条件：
1 2 m Wi 2
Wi
：气体原子（或分子）的游离能
《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
(2021)高电压技术第一章概要正式版PPT资料
第一章 气体的放电基本物理过程和电气强度
主要内容：
第一节 汤逊理论和流注理论 第二节 不均匀电场中的放电过程 第三节 空气气隙在各种电压下的击穿特性 第五节 提高气体介质电气强度的方法 第六节 沿面放电及防污对策
第一节 汤逊理论和流注理论
主要内容： 一、非自持放电和自持放电 二、汤逊理论 三、巴申定律 四、流注理论 五、强电负性气体自持放电的条件
dK
Ｋ＝10.5( SF 6 )—电子崩中电子的临界值取对数
第二节不均匀电场中的放电过程
主要内容： 一、稍不均匀电场的放电特点 二、极不均匀电场中的电晕放电现象 三、极不均匀电场中的放电过程
Dd
稍均匀 (d<=2D时) 极不均匀 (d>4D时)
一. 稍不均匀电场
当d<=2D时，稍不均匀，电晕放电不稳定，一旦出现， 气隙立即被击穿。f<2
α系数—电子崩过程（α过程） β系数—离子崩过程（β过程） γ系数—离子崩达到阴极后引起阴极发射二次电子的过程
（γ过程）
二、汤逊理论
3.均匀场中电子崩的计算
dnndxdndx
n
n ed -α过程电子崩的电子 ed 1 -β过程中产生的离子崩中的正离子数
ed1 -γ过程又在阴极上释放出二次电子数
一、非自持放电和自持放电
1、非自持放电
图1-1测定气体间隙的电压和电流
其过程如下： oa-初始阶段 ab-（良好 性能） bc-（碰撞电离↑）→带电离子↑ cs-气体间隙击穿，电流急剧增加 当U<U0时I很小，需外电离因素才能维持，称其为非自持放电阶段
一、非自持放电和自持放电
2、自持放电区 当U> U0 时,电流剧增,此时气隙中电流过程只靠外施电压
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 第一章讲义
绪论高电压技术的产生和发展：•有关高电压的几个著名试验•1752年6月：富兰克林&风筝•1895年11月：伦琴&X射线•1919年：E.卢瑟福&元素的人工转变（a射线轰击氮原子）1945年威克斯勒尔和麦克米伦，电子回旋加速器等•1931年：范德格拉夫起电机（1000万伏）直到20世纪初高电压技术才逐渐成为一个独立的科学分支。
当时的高电压技术，主要是为了解决高压输电中的绝缘问题。
因此，可以这样说高电压与绝缘技术是随着高电压远距离输电和高电压设备的需要而发展起来的一门电力科学技术。
高电压技术：电力系统中涉及过电压、耐压、绝缘等问题的技术。
如：▲雷击变电所、发电厂的过电压及防护措施▲绝缘材料的研制▲合闸分闸空载运行以及短路引起的过电压▲电气设备的耐压试验一、研究意义研究意义：如何将电能大容量、远距离、低损耗地输送，提高电力系统运行的经济效益，防止过电压，提高耐压水平，保持电网运行的安全可靠性。
二．研究内容：1. 提高绝缘能力电压等级提高，需要相应的高压电气设备，要对各类绝缘电介质的特性及其放电机理进行研究，其中气体放电机理是基础。
电介质理论研究——介质特性放电过程研究——放电机理高电压试验技术——高压产生、测量、检验，分预防性和破坏性2. 降低过电压雷击或操作→暂态过程→产生高电压→绝缘破坏→故障→防止破坏→恢复研究过电压的形成及防止措施高电压种类：大气过电压内部过电压——操作过电压，暂时过电压3. 绝缘配合使作用电压的数值、保护电器的特性和绝缘的电气特性之间相互协调以保证电气装置的可靠运行与高度经济性。
三．学习要求与电工及物理的基础理论，如电介质理论、电磁场理论、电路中的瞬变理论相关。
内容涉及面广，经验公式多，文字叙述多，试验数据、图表多，实践性强第一章电介质的极化、电导和损耗§ 1 — 1 电介质的极化一、电介质简介定义：电介质是指．通常条件下导电性能极差的物质，云母、变压器油等都是介质. 电介质中正负电荷束缚得很紧，内部可自由移动的电荷极少，因此导电性能差。
高电压技术第一章 教案(1)
课题2014年 3 月 15日第 1 节绪论简介什么是高电压技术第一章气体电解质的电气强度1.1 气体中带点质的产生与消失教案目的：1.让学生知道开设高电压技术这门课程的目的，以及本门课程的主要内容及学习方法；2.气体中带电粒子的产生及其迁移率和扩散，正离子和负离子的产生和消失。
重点及难点：重点：1.高电压技术这门课程与实际生活的联系；2.主要从哪几个方面对本门课程进行研究；3.电介质概念的引入及其分类；4.气体中带点质点的产生与消失。
难点：气体中带点质点产生与消失的方式。
教案内容及步骤（时间分配）：组织教案：师生问候、填写日志、点名。
（5分钟）绪论一、导入新课：从生活实际入手，以南方电网近几年出现的事故为例，借助线路输送容量、电压损耗和功率损耗公式说明高电压输电的优势，从而给出高压电技术的概念。
(5)二、讲授新课（15）1.分析输送容量、电压损耗和功率损耗公式，进而引出高电压输电的优势输送容量公式：，Z—线路波阻抗。
架空线路波阻抗：数百欧姆；电缆线路波阻抗：几十欧姆。
电压损耗公式：功率损耗公式：2.高电压技术概念高电压技术主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。
研究高电压技术，目的是为了解决电力系统中过电压与绝缘这一对矛盾性的问题。
3.高电压技术等级的发展与提高●美国最早于1882年珍珠街发电厂开始发电，仅用于照明。
●从十九世纪末到二十世纪五十年代，电压直线上升。
●从二十世纪六十年代以后，电压上升幅度加大。
●采用750KV电压等级的有美、苏、日、德、英、法、加、意、中等国家。
●二十世纪七十年代就有1500-2000KV线路和变电所的初步设计，APE（美国电力公司）和ASEA（瑞典通用电力公司）联合对2000KV进行了实验，技术上没有问题。
电力系统的大容量和远距离传输、促使电压等级不断提高。
100年来世界上的输电电压提高了100倍，在高电压输电行业中，习惯上称：●低压：35KV以下●高压：35KV-100KV●超高压：100KV-1000KV●特高压：1000KV以上✧普通高压和超高压划分的依据是电晕，超高压和特高压划分的依据是电能4．高电压技术的研究对象电力系统运行过程中经常会导致比工作电压高得多的电压产生，如：自然界的雷击、电力系统本身操作所产生的操作过电压等。
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21世纪电力发展特点:
更加可靠 更加开放 更加有效 更加灵活
设备可靠性随电压升高而下降 设备的体积随电压升高而增大
设备 可靠性
体积
电压
燃料电池 21世纪最有希望的能源
60年代用于宇宙飞船,21世纪将用于商业.工业
其特点: 模块式结构 无环境污染 节省水 电源可分散 价格高 1500美金/千瓦
4. 伏秒特性
(1) 定义
同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现 的电压最大值和放电时间的关系曲线
(2) 曲线求取方法
(3) 电场均匀程度对曲线的影响
不均匀电场由于平均击穿电场强度较低,而且流注 总是从强场区向弱场区发展,放电速度受到电场分 布的影响,所以放电时延长,分散性大,其伏秒特性 曲线在放电时间还相当大时,便随时间之减小而明 显地上翘,曲线比较陡.
(2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止
(3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去
(4).自持放电条件 a.电子的空间碰撞系数α
一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰撞 游离数
b.正离子的表面游离系数γ
一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电子 数
自持放电条件可表达为:
(eS 1) 1
(5)巴申定律 a.表达式:
UF f (PS )
P:气体压力 S:极间距离
b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系
2.流注理论 (1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象 a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍
b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气 压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.
1.汤逊放电理论. 适用条件:均匀电场,低气压,短间隙 实验装置
分析： oa段:
随着电压升高，到达 阳极的带电质点数量 和速度也随之增大
ab段：
电流不再随电压的 增大而增大 bc段：
均匀电场中气体的 伏安特性
电流又再随电压 的增大而增大
c点:电流急剧突增
(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子
高电压技术
张一尘主编
前言
1.为什么巨大的电能需要通过高电压输送 2.高电压技术学习内容和要求
高电压技术作为工程技术中的一门学科是因为
大功率、远距离输电
的发展而产生的
20世纪电力发展特点:
大机组
大电网
美国 单机(千瓦) 120万 电压(千伏) 800
中国 90万 500
高电压
俄国 90万 765
(4).放电时延tL
tL=ts+tf
气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：
t=t1+ts+tf 其中：ts+tf 就是放电时延tL
3. 50%冲击放电电压U50%
放电概率为50%时的冲击放电电压 p
50%
u击
u50%
50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的
冲击系数β
U50%
U0
五. 大气条件对气体间隙击穿电压的影响
1. 标准大气条件
大气压力 P0=101.3kpa
温度
200 C
湿度
f0=11g/m3
2. 相对密度的影响
相对密度
p
=0.289---T
当在0.95到1.05之间时,空气间隙的击穿电压U 与成正比
U= U0
3. 湿度的影响
(1). 均匀或稍不均匀电场 湿度的增加而略有增加,但程度极微,可以不校正
(3).提高沿面闪络电压措施
a.减少套管的体积电容。如增大固体介质厚 度，加大法兰处套管的外经
b.减少绝缘的表面电阻。如在套管近法兰处 涂半导体漆或半导体釉
5. 极不均匀电场具有强切线分量时的沿面放电
(支柱绝缘子型)
由于电极本身的形状和布置己使电场很不均 匀，故介质表面积聚电荷使电压重新分布不会 显著降低沿面闪络电压，为了提高沿面闪络电 压，一般从改进电极形状，如采用屏蔽罩和均 压环。
b. 线状火花放电
c. 滑闪放电 d. 闪络放电
(2) 影响沿面放电因素分析 等值电路图
a.固体介质厚度越小，则体积电容越大，沿介质 表面电压分布越不均匀，其沿面闪络电压越低；
b.同理，固体介质的体积电阻越小，沿面闪络电压 越低
c.固体介质表面电阻减少，可降低沿面的最大 电场强度，从而提高沿面闪络电压
分析：
a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离， 使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。
b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生 电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故 降低了击穿电压。
(2).负棒---正板
分析：
a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端 的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起 始电压较低。
第一章
气体的绝缘特性
一.气体电介质的放电特性
1.空气在强电场下放电特性
气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方厘米 体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量电 符会突然产生大量的电符,从而失去绝缘能力而发生放电 现象.
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
输电线路以气体 作为绝缘材料
2. 削弱游离因素的措施
(1). 采用高气压
气体压力提高后，气体的密度加大，减少了电 子的平均自由行程，从而削弱了碰撞游离的过程 。
如高压空气断路器和高压标准电容器等
10kv高压标准介损器
(2). 采用高真空
气体间隙中压力很低时，电子的平均自由 行程已增大到极间空间很难产生碰撞游离的程 度。
如真空电容器、真空断路器等
产生热游离的条件：
K:波茨曼常数 T:绝对温度
3 2
KT
Wi
金属表面游离
电子从金属电极表面逸出来的过程 称为表面游离
(4)去游离 a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动. b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子 c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子
二.气体放电的两个理论
6. 绝缘子串的电压分布
分析结果：
a.绝缘子片数越多，电压分布越不均匀
b.靠近导线端第一个绝缘子电压降最高，易 产生电晕放电。在工作电压下不允许产生电 晕，故对330kv及以上电压等级考虑使用均 压环
7. 绝缘子表面污秽时的沿面放电
户外绝缘子，会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘 等污染，在干燥时，由于污秽尘埃电阻很大，绝缘子 表面泄漏电流很小，对绝缘子安全运行无危险；但下 雨时，绝缘子表面容易冲掉，而大气湿度较高，或在 毛毛雨、雾等气候下，污秽尘埃被润湿，表面电导剧 增，使绝缘子的泄漏电流剧增，降低闪络电压。
b.介质表面不可能绝对光滑,使表面电场不均 匀.
c.介质表面电阻不均匀使电场分布不均匀
d.介质表面易吸收水分,形成一层很薄的膜, 水膜中的离子在电场作用下向两极移动,易 在电极附近积聚电荷,使电场不均匀
4. 极不均匀电场具有强法线分量时的沿面放电 (套管型)
(1) 放电发展特点: a. 电晕放电
类似套管
瓷套管
变压器用电容套管
(3). 固体介质处于极不均匀电场中,且电力线平行于 界面的分量以垂直于界面的分量大得多.
类似支持绝缘子
复合支持绝缘子
户外高压支持绝缘子
3. 均匀电场中的沿面放电
其放电特点: (1).放电发生在沿着固体介质表面,且放电电压比 纯空气间隙的放电电压要低.
其原因 a. 固体介质与电极表面没有完全密合而存在 微小气隙,或者介面有裂纹.
8.防止绝缘子的污闪，应采取措施 (1).对污秽绝缘子定期或不定期进行清洗 (2). 绝缘子表面涂一层憎水性防尘材料 (3).加强绝缘和采用防污绝缘子 (4).采用半导体釉绝缘子
对 瓷 柱 进 行 清 洗
b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电 场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电 压较高。
结论： 在相同间隙下
电晕起始电压
正捧-----负板 高
负捧-----正板 低
间隙击穿电压
低
高
四.雷电冲击电压下气隙的击穿特性
1.标准波形
几个参数
波头时间T1：T1=(1.2 30%)μs 波长时间T2: T2=(50 20%) μs
六. 提高气体间隙绝缘强度的方法
有两个途径: 一个是改善电场分布,使之尽量均匀; 另一个是削弱气体间隙中的游离因素.
1. 改善电场分布的措施 (1). 改变电极形状
(2). 利用空间电荷对电场的畸变作用 (3). 极不均匀电场中采用屏障
当屏障与棒极之间的距离约等于间隙的距离的 15%-----20%时，间隙的击穿电压提高得最多， 可达到无屏障时的2---3倍
均匀或稍不均匀电场则相反,由于击穿时平均场强 较高,流注发展较快,放电时延较短,其伏秒特性曲 线较平坦.
(4) 实际意义 S1被保护设备的伏秒特性曲线，S2保护设备的伏秒特性曲线
为了使被保护设备得到可靠的保护,被保护设备 绝缘的伏秒特性曲线的下包线必须始终高于保 护设备的伏秒特性曲线的上包线.
c.按汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀连续地 发展,但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道
(2).理论要点:
认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持放电的 主要因素,流注形成便达到了自持放电条件,它强调了 空间电符畸变电场的作用和热游离的作用.
(3)放电简单流程图:
有效电子(经碰撞游离)-----电子崩(畸变电场)----发射光子(在强电场作用下)-----产生新的电子崩 (二次崩)-----形成混质通道(流注)-----由阳极向阴 极(阳极流注)或由阴极向阳极(阴极流注)击穿.