高电压技术2流注理论PPT课件

。1、气体放电的流理论，工程感兴趣的是高压气体的击穿，如大气压力下空气的击穿特性。认为电子碰撞电离和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。通过大量的实验研究(主要在电离室中进行)，解释了放电发展的机理。2、流理论的要点。电子坍缩阶段的空间电荷畸变二次电子坍缩，等离子体。3，1。电子坍缩阶段，电子坍缩形状：电子坍缩中的电子数：N=Ex例如，在正常大气条件下，如果E=30kV/cm，则为11 cm-1。据计算，当电子向阳极塌缩时，塌缩头中的电子数。4、空间电荷的分布和电场的变化，大量的电子集中在塌缩头部，而正离子则在塌缩尾部。塌缩头和塌缩尾的电场大大增强，塌缩头中正负电荷区之间的电场减弱。电子塌缩头：电场明显增强，有利于激发或电离。当它们回到正常状态时，光子塌缩头中的正负电荷区被发射出来：电场被大大削弱，这有利于复合过程的发生，光子被发射出来。5，2。在流动阶段，电子通过一个完整的间隙坍缩后，大密度的顶部空间电荷大大增强了外部电场，并向周围发射大量光子，导致空间光离子化。光电子被主电子雪崩头部的正空间电荷吸引。在畸变和增强的电场中，产生新的电子雪崩，称为二次电子雪崩、光电离、二次雪崩、一次主电子雪崩、二次电子雪崩、三次流光。6、形成正流光。二次电子雪崩中的电子进入主电子雪崩头部的正空间电荷区(电场强度小)，并主要形成负离子。大量的正负带电粒子形成等离子体，这是正气流通道具有良好的导电性，其头部是由二次电子雪崩形成的正电荷。因此，一个强电场出现在液流头的前面。1-主电子雪崩2-次电子雪崩3-流。7。正的液流向阴极推进，而液流不断向阴极推进。随着液流接近阴极，它的头部电场变得越来越强，因此它的发展越来越快。气流头的电离发射出大量的光子，这些光子继续引起空间光电离。新的二次电子雪崩出现在流光的前面。它们被拖缆头吸引，拖缆头将拖缆通道的拖缆延伸到阴极。该间隙被具有良好导电性的等离子体通道穿透。差距的细分已经完成。这个电压就是击穿电压。8。在电离室中获得的初始电子雪崩图像A和图像B之间的时间间隔是110-7秒，p=270毫米汞柱，E=10.5千伏/厘米。最初的电子雪崩被转换成瞬时照片，电子在空气中的发展速度约为1.25107厘米/秒。9，正电流的发展速度约为11082108 cm/s，10、负电流。当施加到间隙的电压很高并且间隙中的电场很强时，电子雪崩已经发展到离阴极不远的扭曲电场的程度。在这种情况下，流光将在阴极附近形成，并推向阳极，最终突破间隙。我们称之为阴极流光或负流光。一旦流光形成，放电就进入一个新的阶段。放电可以通过自身产生的空间光电离而自我维持，也就是说，它变成了自我维持的放电。如果电场均匀，间隙就会被打破。因此，形成拖缆的条件是自持放电条件，即在均匀电场中导致击穿的条件。12，自持流理论的放电条件，13，3。pd大时放电现象的流理论解释。1.当Pd较大时，放电具有通道型流光，其屏蔽周围空间中的电场。当一条拖缆由于意外原因发展得更快时，它将抑制其他拖缆的形成和发展。此外，随着流光的推进，空间二次电子雪崩的形成和发展越来越强烈。因此，火花通道通常是曲折的，分支电子雪崩不会影响邻近空间的电场和其他电子雪崩的发展。因此，汤姆逊放电是一种连续的片状辉光放电。14，2。放电时间的光子以光速传播，因此流光发展很快，这可以解释当pd很大时放电时间极短的现象。3.阴极材料的影响根据流理论，维持自持放电的是空间光电离，而不是阴极表面的电离过程，这可以解释为什么在大Pd下的击穿电压与阴极材料基本无关。对于不均匀电场中的气体放电，均匀电场是罕见的。工程中遇到的大多数电场都是不均匀的电场，尤其是极不均匀的电场。例如，高压输电线路之间的电场或电线与地之间的电场。此外，还有一些轻微的不均匀性和电场。由于极不均匀电场的种类很多，我们不能一一讨论，只能选择典型的电场进行研究，然后推广结论。为了区分微不均匀电场和极不均匀电场，在引入电场不均匀系数f来表示各种结构电场的均匀性f4后，极不均匀电场、18根据电场的均匀性和气体状态会出现不同的情况，当电场相对均匀且放电达到自持时，在整个间隙的中间已经达到了等值。此时，类似于均匀电场中的情况，电场不均匀性的程度增加，但仍然相对均匀。当在大曲率电极附近达到足够的值时，大部分间隙也达到相当大的值。一旦产生流光，它立即发展穿透整个间隙，导致间隙的完全破裂。当在大曲率电极附近的小范围内达到相当大的值时，间隙中大多数区域的值仍然非常小。放电达到自持放电后，间隙不会破裂。电场越不均匀，击穿电压和电晕起始电压之差越大。19、极不均匀电场的放电特性，1。存在局部放电现象2。放电点具有明显的极性效应。20，1。局部放电现象电晕，一种极不均匀电场特有的局部放电现象。这可能是长期局部放电或间隙击穿的第一阶段。21、电晕在实验室中观察到，22、电晕放电现象及其危害，电晕放电现象是由电离区的放电过程引起的。嘶嘶声、臭氧气味和回路电流明显增加(绝对值仍然很小)。能量损失脉冲现象可以测量，(a)时间标度t=125 s (b) 0.7a电晕电流平均值(c) 2a电晕电流平均值，23岁。电晕放电会在线路周围引起物理效应和化学反应。物理效应：光、声、电、风和噪声的化学反应：产生带有强氧化性和腐蚀性物质的电磁脉冲：干扰无线通信和广播电视信号的能量损失：产生能量损失和降低线路经济效益：电晕可以减弱输电线路上雷电冲击电压波的幅度和陡度；利用电晕放电改善电场分布和击穿电压；通过电晕放电、除尘等减少电晕危害的措施的基本出发点。就是增加导体表面的曲率半径和增加电晕起始电压。使用大直径线或扩张直径线、分裂线、25，分裂线，电晕，输电线路上的26，直径扩大的电线。27，六条分裂导线，位于正六边形顶点的导线。28，四根分裂导线，导线间距450 mm，29，三分裂线、30，二元裂变、31，2。极性效应，以棒-板间隙为例1。在非自持放电阶段，当棒具有正极性时，正空间电荷在棒附近积累，这降低了棒附近的电场，并略微增强了外部空间中的电场。在棒附近很难产生流光，这使得自持放电，即电晕放电，很难形成，Eex外部电场Esp空间电荷电场。32岁。当棒具有负极性时，电子雪崩中的电子在离开强电场区域后不再引起电离。正离子逐渐向棒移动，并且在棒附近出现相对集中的正空间电荷，使得棒附近的电场被电场扭曲。因此，自持放电条件很容易满足，很容易变成流光形成电晕放电。eex-外部电场Esp-空间电荷电场。33，极性效应。实验表明，棒-板间隙中棒为正时，电晕起始电压略高于棒为负时的电晕起始电压。在流光发展阶段，当棒具有正极性时，流光等离子体头的正电荷减弱等离子体中的电场，而被其头的电场加强的流光头的前端(曲线2)产生新的电子雪崩，其电子被吸引到流光头的正电荷区域，加强并延伸流光通道，其尾部的正离子构成流光头的正电荷流光，并且其头的正电荷向前移动强电场区域(曲线3)。为了促进流光通道的进一步发展并逐渐将其推向阴极。35岁。当棒具有负极性时，棒的强电场区域产生大量电子崩塌，从而在棒周围引入正空间电荷。等离子体层以扩散方式分布，在一定的电压上升范围内削弱了前电场(曲线2)。只有当等离子体层的前电场在棒和等离子体层外边缘之间的空间足够强时，电离才会产生新的电子崩塌。它的正电荷加强了等离子体层前部的电场，形成了大量的二次电子坍缩，它们一起将等离子体层推向阳极。36，极性效应。实验表明，棒-板间隙中棒的击穿电压比正极性棒的击穿电压高。在潮湿和污染的表面条件下，沿表面的闪络电压会较低。(1)平行：固体介质处于均匀电场中，界面平行于电力线。此时，沿表面的放电特性有点类似于均匀电场的放电特性。固体介质和气体介质界面上的电场分布对表面放电特性有很大影响。界面电场的分布可以分为两种典型情况。(2)表面放电的类型和特征，(3) 75。放电特性将分别在以下三种情况下介绍。在第一种情况下，尽管界面平行于电力线，但沿表面的闪络电压仍远低于气隙的击穿电压。这说明电场是畸变的，其主要原因如下：(1)均匀和稍不均匀电场中的表面放电。76、固体介质与电极表面接触不良，气隙小。小气隙中的电场强度非常大。首先，放电发生。产生的带电粒子沿着固体介质的表面移动，扭曲了原来的电场。(2)大气湿度的影响。大气中的水分被吸附在固体介质表面形成水膜，水膜中的离子被电场驱动沿介质表面移动，从而降低闪络电压。它还与固体介质对水的吸附有关。(3)固体介质表面电阻的不均匀性和表面粗糙度也会引起电极的变形干闪络电压随着极间距离的增加而增加，平均闪络场强大于滑动闪络放电的前一种情况。(1)固体电介质材料主要取决于材料的亲水性或疏水性。(2)具有相同表面闪络距离的均匀和稍不均匀电场具有最高的闪络电压和最弱的垂直分量，而极不均匀电场具有最低的(距离、绝缘体)界面电场。在垂直分量很强的极不均匀电场中，闪络电压较低(最强电场时的厚度，套管)，(3)当极不均匀电场的垂直分量很弱时，表面放电。79、主要是增加极间距离(横向)，防止或延缓闪络放电。以瓷套为例，增加法兰处瓷套的外径和壁厚，或涂半导体漆或半导体釉，以防止过早出现滑闪放电。四、固体表面用水膜沿表面放电，这里讨论的是干净的瓷面被雨水浸湿后沿表面放电，相应的电压称为湿闪电压。绝缘子表面有湿污垢层时的闪络电压称为污闪电压，将在后面具体讨论。改进方法(具有强垂直分量的极不均匀电场):80，局部潮湿，绝缘子表面水膜不连续(AB湿BCA 干)，水膜覆盖的表面电导大，无水膜处的表面电导小，大部分外加电压将由图中的干表面(BCA )部分承受。或者气隙BA先击穿，或者干表面BCA先闪，但结果是形成了ABA电弧放电通道。如果降雨量特别大，伞室(BB)被雨水短路，形成弧形通道闪络。沿湿面AB和干面BCA发展。沿湿表面AB和气隙BA方向发展。沿湿面AB和水流BB发育。然而，81、湿闪仅仅是干闪电压的40% 50%,而且还受到雨水传导性的影响。绝缘体的湿闪电电压不会降低太多。湿闪电压将降低到非常低的值。在设计过程中，应仔细考虑和合理选择伞的数量、伞的倾角和伞的直径。绝缘子污染一般可分为四个阶段：污染积累、吸湿、干区形成、局部电弧发生和发展。通过采取措施抑制或阻止任何阶段的