高电压技术 第一章第五节 气体放电的流注理论

第一章

气体放电的基本物理过程第一节

带电粒子的产生和消失第二节

电子崩第三节自持放电条件第四节起始电压与气压的关系第五节气体放电的流注理论电第六节不均匀电场中的放电过程第七节放电时间和冲击电压下的气隙击穿第八节沿面放电和污闪事故本章主要内容汤逊理论的适用范围⑴适用范围均匀场、低气压、短气隙［pd<36.66kPa·cm(20mmHg·cm)］⑵局限性pd较大时，解释现象与实际不符放电外形汤逊理论解释：放电外形均匀，如辉光放电；

pd大时的实际现象：外形不均匀，有细小分支；放电时间：Tpd大<<T汤逊击穿电压：Ub·pd大<<Ub·汤逊阴极材料影响汤逊理论解释：阴极材料对放电有影响(γ过程）；

pd大时的实际现象：阴极材料对放电无影响；第五节气体放电的流注理论气体击穿的流注放电理论对象：工程上感兴趣的压力较高的气体击穿，比如雷电放电并不存在金属电极，因而与阴极上的γ过程和二次电子发射根本无关。特点：认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场（使原来均匀的电场变成了不均匀电场）的作用放电过程

电子崩阶段流注阶段气体击穿电离形成二次电子崩，等离子体空间电荷畸变外电场第五节气体放电的流注理论返回⒈流注理论中的电子崩过程⑴电子崩外形x-+电子崩外形好似球头的锥体，空间电荷分布极不均匀，电子崩中的电子数：n＝eαxx(cm)0.20.30.40.50.60.70.80.91.0n92781245735220866341993059874例如，正常大气条件下，若E＝30kV／cm，则α≈11cm-1，计算随着电子崩向阳极推进，崩头中的电子数电子崩中空间电荷的浓度分布第五节气体放电的流注理论返回⑵空间电荷对原有电场的影响-+xx空间电荷的电场合成电场电子崩均匀电场E0电子崩头部电场明显增强，电离过程强烈，有利于发生分子和离子的激励现象，当它们回复到正常状态时，发射出光子。崩头内部正负电荷区域电场大大削弱，但电子和正离子浓度却是最大，有助于发生复合过程，发射出光子。大大加强了崩头及崩尾的电场，削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场第五节气体放电的流注理论⒉流注的形成流注—电离强度和发展速度远大于初始电子崩的新放电区（二次电子崩）以及它们不断汇入初崩通道的过程。1：主电子崩2：二次电子崩⑴二次电子崩的形成主崩走完整个间隙后，大密度的头部正离子空间电荷大大加强了后部的电场，并向周围放射出大量光子光子引起空间光电离，其中电子被主电子崩头部的正空间电荷所吸引，在畸变而加强了的电场中，造成了新的电子崩，称为二次电子崩光子第五节气体放电的流注理论返回⑵正流注条件：当外加电压＝击穿电压二次电子崩中的电子进入主电子崩头部的正空间电荷区（电场强度较小），大多形成负离子。大量的正、负带电质点构成了等离子体，这就是正流注①正流注体的形成1：主电子崩；2：二次电子崩；3：流注流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的正电荷，因此流注头部前方出现了很强的电场第五节气体放电的流注理论返回②正流注向阴极推进流注头部的电离，放射出大量光子，继续引起空间光电离。流注前方出现新的二次电子崩，它们被吸引向流注头部，延长了流注通道流注不断向阴极挺进，且随着流注接近阴极，其头部电场越来越强，因而其发展也越来越快流注发展到阴极，间隙被导电良好的等离子通道所贯通，间隙的击穿完成，这个电压就是击穿电压第五节气体放电的流注理论返回⑶苦负流仪注1：主舟电子敞崩；2：二坐次电局子崩呆；3：流坏注条件浇：当外井加电泼压＞摇击穿饱电压电压属较低茅时，年电子释崩需汪经过笋整个奋间隙艘才能训积聚植到足盟够的松电子通数形盏成流渣注；电压挑较高鞋时，歼电子庸崩不晴需经急过整姐个间泉隙，侍其头需部电孕离程放度已另足以鞠形成池流注主电砖子崩备头部解的电端离很博强烈坚，光狭子射撞到主乐崩前蹦方，阵在前换方产闷生新债的电铃子崩劫，主视崩头矩部的趋电子咐和二批次崩吩尾的离正离胁子形陪成混僻合通忧道，效形成尽向阳顿极推抱进的竟流注项，称荒为负流恒注间隙射中的鞋正、垫负流船注可咽以同抗时向会两极六发展痛。第五节气体俭放电摘的流体注理科论返回电子雅崩是泪沿着垫电力起线直选线发予展，瘦流注念会出吃现曲宽折的保分支电子隙崩可照以同仅时有倘多个武互不栽影响蠢地向踢前发颤展汤逊涌放电芽是弥羊散的恳一片棕，流趁注放纠电有烛明亮填的细流通道第五节气体伶放电级的流宪注理窝论返回⒊川流注羡理论讲击穿千过程区的总唇结由阳虫极向赛阴极(正流闯注)或由慕阴极烤向阳意极(负流佳注)击穿强电怜场作煮用下发生介碰撞乐电离畸变页电场发射封光子流注非高速荡的向电极嫂挺进电子冲崩气隙勉间有龄效电饥子形成逐等离版子通套道（流脊注）产生怠新电尝子崩（二寒次崩闭）二次办崩不秃断汇陪入主广崩第五节气体恋放电义的流泽注理昌论返回⒋床流注距理论焰在均狱匀电围场中器的自朗持放苗电条昌件流注剩形成胃的条瓦件就颈是自军持放盈电条鹅件初崩麻头部翅空间野电荷岗数必原须达龙到某象一临雅界值既:eαd＝常数或αd＝常数（eαd为电子涂崩头更部的琴电子午数）实验咸所得轰初崩坊头部皱的电贤子数铸要达钞到108时，拳放电衔才能筛转为练自持餐。一旦墙形成飘流注嗽，放匹电就食进入野了新局的阶创段，势放电东可以尸由本它身产肾生的嗽空间环光电迅离而朱自行邮维持栗，即牌转入摄自持续放电叙；如果岂电场某均匀彩，间牺隙就森将被危击穿首。所垂以流阔注形怜成的蔑条件瓶就是冶自持角放电仓条件是，在柱均匀精电场概中也虫就是吩导致袖击穿绵的条贺件。流注朵形成眠的条隐件第五节气体窄放电伸的流马注理页论返回⒌肯流注朱理论末对pd较大源时放脑电现隙象的饥解释⑴钥放电灰外形现象戚：pd较大纺时，宵放电科不均策匀，找有分仰支，谋有细互小的知通道解释线：二次山电子巷崩在雪空间铸的形患成和恒发展滔带有抄统计荷性，纵所以抗火花建通道饺常是漂曲折危的，峡并带南有分纹枝⑵忘放电抖时间现象菊：放电失时间甚极短解释：光子顺以光到速传您播，度所以导流注缺发展芽速度撑极快贸，这闻就可朗以说危明pd很大