1、主講教師：王立地沈陽農(nóng)業(yè)大學 高電壓技術(shù) 第1章氣體電介質(zhì)的電氣性能1.1 氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失1.2 均勻電場小氣隙的擊穿1.3 均勻電場大氣隙的擊穿1.4 不均勻電場氣隙的擊穿1.5 沖擊電壓下氣隙的擊穿特性1.6 大氣條件對空氣間隙擊穿電壓的影響1.7 提高氣隙擊穿電壓的措施1.8 沿面放電和污閃事故均勻電場大氣隙的擊穿1.3空間電荷對氣隙電場的畸變流注放電理論湯森德理論的適用范圍適用范圍局限性pd較大時，解釋現(xiàn)象與實際不符放電外形pd大時的實際現(xiàn)象：外形不均勻，有細小分支；放電時間：小陰極材料影響pd大時的實際現(xiàn)象：陰極材料對放電無影響均勻場、低氣壓

2、、短氣隙氣體擊穿的流注放電理論碰撞游離光游離空間電荷對電場的畸變作用放電過程游離形成二次電變外電場子崩氣體擊穿流注階段電子崩階段空間電荷畸空間電荷對氣隙電場的畸變空間電荷對氣隙電場的畸變-xu 電子崩外形空間電荷分布極不均勻+空間電荷對原有電場的影響-+x均勻電場E0 xp 電子崩頭部電場明顯增強，激勵回復到正常狀態(tài)時，發(fā)射出光子。u 加強了崩頭及崩尾的電場，削弱了崩頭內(nèi)正、負電荷區(qū)域之間的電場E0電子崩的頭部集中著大部分的正離子和幾乎全部電子。原有均勻場強在電子崩前方和尾部處都增強了。(a)EE0dx(b)空間電荷對原有電場的影響流注理論stream theory流注的形成v 流注發(fā)展過程初

3、始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達到一定數(shù)量）電子崩頭部正負空間電荷復合電場畸變和加強放射大量光子光電離崩頭處二次電子（光電子）（向正空間電荷區(qū)運動）碰撞游離二次電子崩（二次電子崩電子跑到初崩正空間電荷區(qū)域）流注發(fā)展到陰極，氣隙被擊穿.v 1）在光照下，電子在強電場的作用下，形成電子崩， 初崩發(fā)展到陽極時，電子迅速與陽極中和；v 2）離子的速度較慢，暫留的正離子加強了正離子與陰極之間的電場，并使之畸變，同時放出大量的光子；v 3）光子又電離了附近的氣體，形成二次電子崩，二次電子崩的電子迅速移向陽極方向，在正電荷區(qū)域內(nèi)形成正負帶電粒子混合通道，這個電離通道稱流注。流注端部又有二次電子崩留下的正電荷，進

4、一步加強了電場，促使更多的新電子崩相繼產(chǎn)生并與之匯合，使流注向前發(fā) 展；v 4）最后，流注發(fā)展到陰極，將兩極接通，導致氣隙空氣被擊穿?？紤]初始電子崩頭部成為輻射源，會向氣隙空間各處發(fā)射光子而引起光電離。如果這時產(chǎn)生的光子位于崩頭前方和崩尾附近的強場強區(qū)，則造成的二次電子崩將以更大的電離強度向陽極發(fā)展或匯入崩尾的正離子群中這些電離強度和發(fā)展速度遠大于初始電子崩的二次電子崩不斷匯入初崩通道的過程稱為流注 流注形成過程示意圖 (a)(b)(c)流柱形成過程流注的形成和發(fā)展示意圖a)起始電子發(fā)生碰撞游離形成初 始電子崩； b)初崩發(fā)展到陽極，正離子作為 空間電荷畸變原電場，加強正離子與陰極間電場，放射

5、出大量光子； c)光電離產(chǎn)生二次電子，在加強 的局部電場作用下形成二次崩； d)二次崩電子與正空間電荷匯合 成流注通道， 其端部又有二次崩留下的正電荷， 加強局部電場產(chǎn)生新電子崩使其發(fā) 展； e)流注頭部游離迅速發(fā)展，放射 出大量光子，引起空間光電離，流注前方出現(xiàn)新的二次崩，延長流注通道； f)流注通道貫通，氣隙擊穿。 流注發(fā)展過程初始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達到一定數(shù)量）電場畸變和加強；電子崩頭部正負空間電荷復合；放射大量光子；光電離；崩頭處二次電子（光電子）；（向正空間電荷區(qū)運動）碰撞游離；二次電子崩；（二次電子崩電子跑到初崩正空間電荷區(qū)域）流注。均勻電場氣隙中的流注放電E1E3E2E正極

6、負極E均勻電場氣隙中的流注放電流注自持空間電荷作用d 20注入初崩光電離二次電子崩初始電子崩空間電荷均勻電場氣隙中的流注放電正流注：由正極向負極發(fā)展的流注放電過程。 發(fā)展速度：3-410e6 m/s正極負極E均勻電場氣隙中的流注放電負流注：由負極向正極發(fā)展的流注放電過程發(fā)展速度： 7-810e5 m/s正極負極E流注條件形成流注的必要條件是：電子崩發(fā)展到足夠的程度后，電子崩中的空間電荷足以使原電場明顯畸變，大大加強電子崩崩頭和崩尾處的電場；電子崩中電荷密度很大，所以復合頻繁，放射出的光子在這部分很強，電場區(qū)很容易成為引發(fā)新的空間光游離的輻射源，二次電子主要來源于空間光游離；氣隙中一旦形成流注，

7、放電就可由空間光游離自行維持?；虺醣李^部電子數(shù)要達到108時，放電才能轉(zhuǎn)為自持，出現(xiàn)流注。ead 108ad = ln 1 20g流注自持放電條件陰極材料大氣條件下的氣體放電不依賴陰極表面游離，而是靠空間光游離產(chǎn)生電子 維持，因此與陰極材料無關(guān)。放電外形二次崩的發(fā)展具有不同的方位，流注的推進不可能均勻，具有分支。放電時間二次崩的起始電子是光子形成的，而光子以光速傳播，流注發(fā)展非?？臁Ａ髯⒗碚搶Ψ烹姮F(xiàn)象的解釋小結(jié)n 碰撞游離n 光游離n 空間電荷對電場的畸變作用n 流注理論小結(jié)1.湯遜理論只適用于pd值較小的范圍，流注理論只適用于pd值較大的范圍，二者過渡值為pd=26.66kPacm；(1) 湯遜理論的基本觀點：電子碰撞游離是氣體放電時電流倍增的主要過程，而陰極表面的電子 發(fā)射是維持放電的必要條件。(2) 流注理論的基本觀點：以湯遜理論的碰撞游離為基礎(chǔ)，強調(diào)空間電荷對電場的畸變作用， 著重于用氣體空間光游離來解釋氣體放電通道的發(fā)展過程；放電從起始到擊穿并非碰撞游離連續(xù)量變的過程，當初始電子崩中 離子數(shù)達108以上時，引起空間光游離質(zhì)變，電子崩匯合成流注；流注一旦形成，放電轉(zhuǎn)入自持。小結(jié)2. 引起氣體放電的外部原因有兩個，其一是電場作用，其二是外游離因素。把去掉外界因素作用后，放電立即停