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高电压技术 施振雷 电话E-mail:shizhenlei0731@126.com 绪论 一、高电压技术的研究对象 1、分析过电压的幅值、波形等参数，采取有效措施降低或限制作用于设备上的过电压； 2、设法保证及提高绝缘结构的耐受电压。 绪论 二、本课程主要内容 1、电介质的电气强度 2、电气设备绝缘试验 3、电力系统过电压与绝缘配合 三、本课程参考书目 1、《高电压技术》（第三版） 周泽存等著 中国电力出版社 2、《高电压技术》（第二版） 张一尘主编 中国电力出版社 3、《高电压技术》 浙江大学 赵智大主编 中国电力出版社 气体电介质的电气强度 一、气体放电的主要形式简介 气体放电—气体中流通电流的各种形式。 正常状态：优良的绝缘体（大气中：1000对正、负离子/立方厘米）。 击穿电压Ub或闪络电压Uf —发生击穿或闪络的最低临界电压； 击穿场强Eb =均匀电场中的击穿电压/间隙距离； 平均击穿场强 =不均匀电场中的击穿电压/间隙距离。 击穿后气体放电形式: 辉光放电—气体压力小，电源功率很小，电流密度较小，放电区域占据 电极的整个空间（霓虹灯管）； 电弧放电— 放电通道收细，越来越明亮； 火花放电— 收细的通道形式，放电过程不稳定。（大气条件下） 气体电介质的电气强度 二、带电粒子的产生和消失 （一）原子的激励和电离 1、原子的能级 原子结构可用行星系模型描述。 根据原子核外电子的能量状态，原子具有一系列可取的确定的能量状态—能级。 2、原子的激励 原子在外界因素（电场、高温等）的作用下，吸收外界能量使其内部能量增 加，原子核外的电子将从离原子核较近的轨道跳到离原子核较远的轨道上去，此 过程称原子的激励（或激发）。 激励能。不稳定状态。 3、原子的电离 原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电 子和正离子的过程。 电离能Wi（电子伏 eV）。 1eV—一个电子行径1V电位差的电场所获得的能量。 气体电介质的电气强度 （二）气体中带电粒子的产生 1、光电离 光辐射引起的气体分子的电离过程。 光电离条件: 气体电介质的电气强度 2、热电离 一切因气体热状态引起的电离过程。 热电离条件: 气体电介质的电气强度 3、碰撞电离 由于质点碰撞引起的电离过程。主要是电子碰撞电离。 碰撞电离条件： 4、金属的表面电离 电子从金属电极（阴极）表面逸出的过程。 逸出功。 （1）正离子撞击阴极 （2）光电子发射（光电效应） （3）热电子发射 （4）强场发射 气体电介质的电气强度 5、负离子的形成 电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是附着于分子，形 成负离子。 阻碍放电的作用。 有些气体形成负离子时可释放出能量，这类气体容易形成负离子—电 负性气体（氧、氟、氯等）。 气体电介质的电气强度 （三）带电粒子在气体中的运动 1、自由行程长度 带电粒子在电场中具有复杂的运动轨迹： “混乱热运动+沿电场作定向漂逸” 平均自由行程长度λ—单位行程中的碰撞次数Z的倒数。 实际自由行程长度是一个随机量，并具有很大的分散性。 粒子的自由行程等于或大于某一距离x的概率： 气体电介质的电气强度 2、带电粒子的迁移率 带电粒子在单位场强（1v/m) 下沿电场方向的漂移速度。 电子的迁移率远大于离子。 3、扩散 带电粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域。 电子的扩散速度比离子快得多。 气压越低，温度越高，扩散越快。 气体电介质的电气强度 （四）带电粒子的消失 1、在电场作用下定向运动 2、带电粒子的扩散 3、带电粒子的复合 气体电介质的电气强度 三、均匀电场中气体击穿的发展过程 （一）非自持放电和自持放电 去掉外电离因素的作用后放电随即停止—非自持放电； 仅由电场的作用而维持的放电—自持放电。 气体电介质的电气强度 （二）汤森德气体放电理论 1、α过程 （1）电子崩的形成 电子数按几何级数不断增多，象雪崩似地发展， 这种急剧增大的空间电子流—电子崩。 （2）α过程引起的电流 电子碰撞电离系数α—一个电子沿着电场方 向行径1cm的长度，平均发生的碰撞电离次数。