高电压绝缘题材.doc

尖端效应或边缘效应 电极表面的电场强度与其表面电荷密度成正比。 在电极尖端或边缘的曲率半径小，表面电荷密度大，电力线密集，电场强度高，容易发生局部放电。这种现象称为尖端效应或边缘效应。 尖端效应或边缘效应是极不均匀电场的重要标志 电场的不均匀系数电极形状与电场的不均匀程度： （1）平行平板电极间是均匀电场，场强 E 常数； （2）同轴圆柱电极间的电场不均匀，场强 E 1/x； （3）同心圆球电极间的电场更不均匀，场强 E 1/x2； 为了比较各种结构电场的不均匀程度，引入不均匀系数 f，它是最大场强和平均场强的比值： 对于任何不均匀电场，如果已知 f，即可计算其起始放电电压。 一．气体放电形式；（1、辉光放电2、电弧放电3、火花放电4、电晕放电） （1.当气体压力不大、电源功率很小（放电回路中串入很大阻抗）时，外施电压增到一定值后，回路中电流突增至明显数值，管内阴极和阳极间整个空间出现发光现象。这种放电形式称为辉光放电。 辉光放电的特点：电流密度较小，放电区域通常占据整个空间；管端电压较高，不具有短路的特性。 ） （2.随着外回路中的阻抗减小，电流增大。当电流增大到一定值后，放电通道收细，且越来越明亮，管端电压则更加降低，说明通道的电导越来越大，这时的放电形式称为电弧放电。 电弧放电的特点：电流密度很大，管端电压很低，具有短路的特性。） （3.在较高气压（例如大气压力）下，气体击穿后总是形成收细的发光放电通道，而不再扩散于间隙中的整个空间，称为火花放电。两种情况：（1）当外回路中阻抗很大：（2）当外回路阻抗很小、电源功率足够大：） （4.随着电压升高，在电极附近电场最强处出现发光层；随着电压继续升高，发光层逐渐扩大，放电电流也逐渐增大。这种放电称为电晕放电。） 二．带电质点的产生（1.原子的激励和电离 2.气体中质点的自由行程 3.气体中带电质点的产生 4.金属的表面电离 ） （气体中带电质点的产生1.碰撞电离；光电离；热电离）（ 金属的表面电离1 .正离子碰撞阴极；光电效应；场致发射 ；热电子放射 ） 均匀电场中气体击穿的发展过程 均匀电场中气体的击穿：汤逊气体放电理论；流注理论。这两种理论互相补充，可以说明广阔的pd（压力和极间距离的乘积）范围内气体放电的现象。 汤逊放电理论的适用范围 （汤逊气体放电理论是在气压较低、pd 值较小条件下进行的放电实验的基础上建立起来的。pd 过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不适用了。） 流注理论的特点： 电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素； 强调了空间电荷畸变电场的作用； 流注理论目前还很粗糙，实际上只限于放电过程的定性描述。 非自持放电和自持放电 非自持放电：去掉外电离因素的作用后放电随即停止，则这种放电称为非自持放电。 自持放电：能仅由电场的作用而维持的放电称为自持放电。 气体放电试验电路示意图 气体放电过程中电流与电压的关系 放电过程：紫外线照射下，两平行平板电极间产生带电质点；电压作用下，带电质点沿电场方向运动，回路中出现电流。 OA段：随着电压升高，带电质点运动速度加大，电流增大； AB段：当电压升高到UA附近，电流趋于饱和。电离产生的带电质点已全部落入电极，故电流便取决于外电离因素而和电压无关。饱和电流密度数值极小（在10-19 A/cm2数量级），气体间隙仍处于良好绝缘状态。 BC段：当电压增加到UB附近，又出现电流的增长。间隙中出现电子的碰撞电离，产生电子崩。 电压升高到某临界值U0，电流急剧增加，气体间隙转入良好的导电状态，并伴随着明显的外部特征：发光、发声等。间隙击穿。 电压小于U0：非自持放电。间隙内虽有电流，但其数值甚小，通常远小于微安级，因此气体本身的绝缘性能尚未被破坏，即间隙还未被击穿。而且这时电流要依靠外电离因素来维持，如果取消外电离因素，电流也将消失。 电压大于U0：自持放电。气体中电离过程只靠电场的作用已可自行维持，而不再继续需要外电离因素了。U0称为放电起始电压。 四． 过程引起的电流 ：电子电离系数，代表一个电子沿着电场方向行经1 cm长度，平均发生的碰撞电离次数。 设每次碰撞电离只产生一个电子和一个正离子，因此 也就是一个电子在单位长度行程内新电离出的电子数或正离子数。 在强电场中出现电子崩的过程称为 过程。 电子电离系数 的分析 电场越强或电子的自由行程越长，它在相继两次碰撞间从电场得到的能量也越大，因此电子电离系数 应和电场强度及自由行程也即气体状态等因素有关。 汤逊气体放电理论是在气压较低、pd 值较小条件下进行的放电实验的基础上建立起来的。pd 过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不适用了。 及 过程同时引起的电流 过程 正离子碰撞阴极