高电压技术全套课件590.ppt

海关实务（第二版）-全套课件.ppt

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1、高电压技术全套课件,绪论第一篇 电介质的电气强度第二篇 电气设备绝缘试验第三篇 电力系统过电压及其防护与绝缘配合,高电压技术,第一篇 电介质的电气强度,1.什么是电介质？,2.什么是电介质的电气强度？,电介质作为绝缘材料，分为：气体介质、固体介质和液体介质，常进行组合。,电介质的耐击穿性能（绝缘性能）。,第一章 气体放电的基本物理过程第二章 气体介质的电气强度第三章 液体和固体介质的电气特性,第一篇 电介质的电气强度,本章要求,掌握带电粒子产生和消失的途径；掌握气体放电的汤森理论和流注理论；理解不均匀电场中的放电过程；掌握沿面放电形成机理和预防措施。,第一章 气体放电的基本物理过程,5,第一节

2、 带电粒子的产生与消失第二节 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第六节 不均匀电场的放电过程第七节 放电时间和冲击电压下的气隙击穿第八节 沿面放电与闪络,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,气体放电,一、带电粒子在气体中的运动描述（一）自由行程长度,第一节 带电粒子的产生和消失,当气体中存在电场时，带电粒子具有复杂的运动轨迹：（1）与中性的气体粒子（原子或分子）一样，进行着杂乱无章的热运动；（2）沿着电场作定向漂移。,平均自由行程长度各种粒子在空气中运动时都会不断碰撞。单位行程(1cm)中的碰撞次数Z的倒数即为该粒子的平均

3、自由行程长度。实际的自由行程长度是随机量，粒子的平均自由行程长度等于或大于某一距离x的概率为,可见实际的自由行程长度x等于或大于平均自由行程长度的概率为36.8%.,第一节 带电粒子的产生和消失,电子的平均自由行程长度:由于电子的半径或体积比离子或气体分子小得多，所以电子的平均自由行程长度要比离子或气体分子大得多。由气体动力学可知，电子的平均自由行程长度,式中 r-气体分子的半径；N-气体分子的密度；由于，代入上式即得,式中 p-气压，Pa；T-气温，K；k-波尔茨曼常数，,第一节 带电粒子的产生和消失,结论：电子的平均自由行程与气体种类、气压及温度有关。,（二）带电粒子的迁移率迁移率:带电粒

4、子在电场力的驱动下，将沿着电场方向漂移，其速度v与场强E成正比,其比例系数k=v/E，称为迁移率，它表示该带电粒子在单位场强（1V/m）下沿电场方向的漂移速度。电子更易被加速：由于电子的平均自由行程长度比离子大得多，而电子的质量比离子小得多,更易加速，所以电子的迁移率远大于离子。,第一节 带电粒子的产生和消失,(三)扩散扩散：在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使每种粒子的浓度分布均匀化，这种物理过程叫扩散。影响扩散的因素：气压越低，温度越高（密度小），则扩散进行的越快。电子扩散速度快：电子的热运动速度大，自由行程长度也大，所以其扩散速度也要比离子快得多。,第一节

5、 带电粒子的产生和消失,二、带电粒子的产生,电离：产生带电粒子的过程称为电离（或游离)，它是气体放电的首要前提。激励：气体原子中的电子沿着原子核周围的圆形或椭圆形轨道围绕着带正电的原子核旋转。当原子获得外加能量时，一个或若干个电子可能转移到离核较远的轨道上去。这种现象叫激励。产生激励所需的能量（激励能）等于该轨道和常态轨道的能级差。,第一节 带电粒子的产生和消失,电离：如果原子获得的外加能量足够大，电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，这时原来中性的原子发生了电离，分解成两种带电粒子电子和正离子。电离能：使基态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。,第一节 带电粒子的

6、产生和消失,表1-1 某些气体的激励能和电离能,能量来源：引起电离所需的能量可通过不同的形式传递给气体分子，例如:光能、热能、机械能（动）能，对应的电离过程称为光电离、热电离、碰撞电离。,第一节 带电粒子的产生和消失,（1）光电离 频率为的光子能量为 h普郎克常数=发生空间光电离的条件为 或者式中 光的波长，m;c光速；Wi 气体的电离能，eV。,第一节 带电粒子的产生和消失,通过 的计算可知，各种可见光（波长大于290nm）都不可能使气体直接发生光电离，紫外线也只能使少数几种电离能特别小的金属蒸汽发生光电离，只有那些波长更短的高能辐射线（例如X 射线、射线等）才能使气体发生光电离。,在气体放电中，能导致气体光电离的光源不仅有外界的高能辐射线，而且还可能是气体放电本身，例如带电粒子复合的过程中，就会放出辐射能而引起新的光电离。,第一节 带电粒子的产生和消失,在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这种现象称为热游离。,（2）热电离,第一节 带电粒子的产生和消失,（2）热电离电离度：气体中已发生电离的分子数与总分子的比值m 称为该气体的电