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1、高电压技术,李卫国,第二章 气体放电的物理过程,2,汤森德放电理论和流注理论的推导和分析是在均匀电场中进行的，但这两种理论并不局限在均匀电场。S0.26cm时，按汤森进行，否则按流注。不均匀电场，分为稍不均匀电场和极不均匀电场，稍不均匀电场大部分，按流注机理进行，即不均匀电场几乎全是按流注机理进行。极不均匀电场的分析电极采用棒棒、棒板。稍不均匀一般指球状电极。,3,一、极不均匀电场中的放电过程（短间隙）,1.非自持放电阶段当棒具有正极性时 棒极附近电场强度大，产生电子崩，崩头的电子进入棒极，崩尾的正空间电荷积聚在棒的前方，由于正电荷的作用，减少了紧贴棒极附近的电场，而加强了前方的电场。造成棒极
2、附近难以造成流注，使得自持放电、即电晕放电难以形成；而前方却容易产生新的电子崩。,4,当棒具有负极性时,电子崩中电子离开强电场区后，不再引起电离，正离子逐渐向棒极运动，在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，使电场畸变棒极附近的电场得到增强，因而自待放电条件就易于得到满足、易于转入流注而形成电晕放电；前方的电场削弱使得前方产生电子崩的几率减小。,5,当棒具有正极性时由于前方电场加强产生新电子崩，其电子向正棒移动时要经过电场减弱后的正电荷区，形成等离子通道；其尾部的正离子构成等离子通道前方的的正电荷区，于是在等离子通道前方与正电荷区之间又形成弱电场区，以及正电荷区前方的强电场区。（曲线3）上述过程
3、持续进行，移促进等离子通道进一步发展，逐渐向板极推进,2.流注发展阶段,6,棒极的强电场区产生大量的电子崩，汇入围绕棒极的正空间电荷，由于此处的电场强度大，等离子体形成困难，电子跑出正电荷区，消失在间隙中。（曲线2）升高电压待前方电场足够强后，发展新电子崩，其正电荷密度增大，棒极附近的强电场区产生的大量电子，与其混合，混合密度越大，导电性越好，电场下降，达到一定程度时，等离子体形成（曲线3），相当于棒极板极推进。,当棒具有负极性时,7,当等离子通道向板极推进时（不论正负，只是正极推进容易，负极推进困难），由于通道的电压降，前方的电场越来越弱，深入间隙一段距离后，就停止不前了，形成电晕放电或刷状
4、放电，电压越高，等离子通道越长。外电压足够高时，等离子通道逼近板极，电场逐步升高，导致放电加剧，形成正反馈，从而导致间隙完全击穿 极性效应正棒电晕起始电压高，击穿电压低负棒电晕起始电压低，击穿电压高,3.放电及极性效应,8,二、极不均匀电场中的放电过程（长间隙）,1先导放电,1）由于场强逐渐减弱，放电停顿。2）空间电荷汇入等离子区，向根部流动，造成根部热游离。3）热游离的根部电导加大，相当于电阻更小的等离子通道电极代替了原通道的一部分。在头部引起又一次放电过程。,9,特点,流注根部温度升高,热电离过程,先导通道,电离加强，更为明亮,电导增大,轴向场强更低,发展速度更快,长空气间隙的平均击穿场强
5、远低于短间隙,10,2主放电,当先导通道头部极为接近板极时，间隙场强可达极大数值，引起强烈的电离，间隙中出现离子浓度远大于先导通道的等离子体 新出现的通道大致具有极板的电位，在它与先导通道交界处保持极高的电场强度，继续引起强烈的电离高场强区（强电离区）迅速向阳极传播，强电离通道也迅速向前推进，这就是主放电过程。,主放电通道 主放电和先导通道的交界区 先导通道,11,长短间隙放电过程的对比分析,均为等离子通道向棒极推进，均在推进到板极附近时由于电场增大的因素导致放电发展加速；长间隙时，由于根部的热电离使得等离子体的密度增大，因而导致放电的二次发展，短间隙不足以产生根部的热电离；长间隙时产生的高密
6、度等离子通道（先导）使得通道接近板及时的电场增大十分显著，从而发生强场电离（主放电），而短间隙时，由于通道的电阻大，压减大，接近板极时的前方电场不足以引起强场电离，只是使流注发展加速，在贯穿电极后，电导电流才足以引起热电离，发展成电弧。,12,三、电晕,电晕放电现象 电离区的放电过程造成。咝咝的声音，臭氧的气味，回路电流明显增加(绝对值仍很小)，可以测量到能量损失 脉冲现象,(a)时间刻度T=125s(b)0.7A电晕电流平均值(c)2A电晕电流平均值,13,电晕起始电压和电晕起始场强 电晕是一种自持放电形式，起始电压在原理上可由自持放电条件求得 对工程实践有重要意义 不利影响：能量损失；放电脉冲引起的高频电磁波干扰；化学反应引起的腐蚀作用等 有利方面：电晕可削弱输电线上雷电冲击电压波的幅值及陡度；利用电晕放电改善电场分布，提高击穿电压；利用电晕放电除尘等,14,谢谢!,Q&A,
