电子崩
西南交大网络教育学院《高电压技术》第1~4次作业
《高电压技术》第1~4次作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题)1. 国际电工委员会（IEC）和我国国家标准规定，标准雷电冲击电压波为：________。
(A) 1.2/50μs(B) 1.2/2～5μs(C) 100/2500μs(D) 500/2500μs正确答案：A解答参考：2. 流注理论未考虑的现象。
(A) 碰撞电离(B) 表面电离(C) 光电离(D) 空间电荷对电场的影响正确答案：B解答参考：3. 稍不均匀电场中不可能存在稳定的电晕放电，一旦出现局部放电，即导致整个气隙的击穿，它的冲击系数。
(A) 远大于1(B) 约等于1(C) 远小于1(D) 不确定正确答案：B解答参考：4. 任何电介质都不同程度地具有一定的导电性能，表征电介质导电性能的主要物理量是。
(A) 介电常数(B) 电导率(C) 介质损耗(D) 击穿电场强度正确答案：B解答参考：5. 局部放电的监测方法中，不属于非电监测方法的是。
(A) 噪声检测法(B) 介质损耗法(C) 光检测法(D) 化学分析法正确答案：B解答参考：6. 随着输电线路长度的增加线路的波阻抗将。
(A) 不变(B) 增大(C) 减小(D) 可能增大也可能减小正确答案：A解答参考：7. 波在线路上传播，当末端短路（接地）时，以下关于反射描述正确的是。
(A) 电流为0，电压增大一倍(B) 电压为0，电流增大一倍(C) 电流不变，电压增大一倍(D) 电压不变，电流增大一倍正确答案：B解答参考：8. 220kV输电线路应有的耐雷水平是_________。
(A) 20～30kA(B) 30～60kA(C) 40～75kA(D) 75～110kA你选择的答案： D [正确]正确答案：D解答参考：9. 以下属于操作过电压的是_________。
(A) 工频电压升高(B) 断续电弧接地过电压(C) 变电所侵入波过电压(D) 铁磁谐振过电压你选择的答案： B [正确]正确答案：B解答参考：10. 空载线路合闸的时候，可能产生的最大过电压为_________。
高电压技术
1、电子崩：外界电离因素在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多电子。
依此，电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩2、自持放电： 当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激励因素,放电仍继续发展,成为自持放电3、非自持放电：当外加电压较低时，只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放 电电流，一旦外界电离作用停止，气体放电现象即随之中断，这种放电称为非自持放电。
4、流注：这些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）以及他们不断汇入初崩通道的过程被称为流注。
5、极性效应：在电晕放电时，空间电荷对放电的影响已得到关注。
由于高场强电极极性的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影响也就不同，这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的不同，称为极性效应。
6、50％冲击击穿电压：在工程实际中广泛采用击穿百分比为50％时的电压（U 50% ）来表征气隙的冲击击穿特性。
实际中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可认为是50％冲击击穿电压。
7、伏－秒特性：同一波形，不同冲击电压峰值下，间隙上出现的最高电压和放电时间的关系曲线，称为伏－秒特性。
8、沿面放电：当固体和气体（或液体）介质构成并联放电路径时，放电总是沿着固体表面进行的，这种现象称为沿面放电。
9、闪络：当沿面放电发展到两极击穿时，称为闪络。
10、污闪：由于污秽导致产生的闪络11、极化：介质在电场的作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生了弹性位移或偶极子转向，对外显示出极性。
12、累积效应：多次加电压时，局部损伤会逐步发展，这称为累积效应。
13、介质老化：绝缘在长期的运行过程中发生的一系列物理和化学的变化，致使其电气、机械和其他性能逐步劣化的现象。
高电压技术复习资料要点
⾼电压技术复习资料要点第⼀章电介质的电⽓强度1.1⽓体放电的基本物理过程1.⾼压电⽓设备中的绝缘介质有⽓体、液体、固体以及其他复合介质。
2.⽓体放电是对⽓体中流通电流的各种形式统称。
3.电离：指电⼦脱离原⼦核的束缚⽽形成⾃由电⼦和正离⼦的过程。
4.带电质点的⽅式可分热电离、光电离、碰撞电离、分级电离。
5.带电质点的能量来源可分正离⼦撞击阴极表⾯、光电⼦发射、强场发射、热电⼦发射。
6.带电质点的消失可分带电质点受电场⼒的作⽤流⼊电极、带电质点的扩散、带电质点的复合。
7.附着：电⼦与⽓体分⼦碰撞时，不但有可能引起碰撞电离⽽产⽣出正离⼦和新电⼦，也可能发⽣电⼦附着过程⽽形成负离⼦。
8.复合：当⽓体中带异号电荷的粒⼦相遇时，有可能发⽣电荷的传递与中和，这种现象称为复合。
（1）复合可能发⽣在电⼦和正离⼦之间，称为电⼦复合，其结果是产⽣⼀个中性分⼦；（2）复合也可能发⽣在正离⼦和负离⼦之间，称为离⼦复合，其结果是产⽣两个中性分⼦。
9.1、放电的电⼦崩阶段（1）⾮⾃持放电和⾃持放电的不同特点宇宙射线和放射性物质的射线会使⽓体发⽣微弱的电离⽽产⽣少量带电质点；另⼀⽅⾯、负带电质点⼜在不断复合，使⽓体空间存在⼀定浓度的带电质点。
因此，在⽓隙的电极间施加电压时，可检测到微⼩的电流。
由图1-3可知：（1）在I-U 曲线的OA 段：⽓隙电流随外施电压的提⾼⽽增⼤，这是因为带电质点向电极运动的速度加快导致复合率减⼩。
当电压接近时，电流趋于饱和，因为此时由外电离因素产⽣的带电质点全部进⼊电极，所以电流值仅取决于外电离因素的强弱⽽与电压⽆关。
（2）在I-U 曲线的B 、C 点：电压升⾼⾄时，电流⼜开始增⼤，这是由于电⼦碰撞电离引起的，因为此时电⼦在电场作⽤下已积累起⾜以引起碰撞电离的动能。
电压继续升⾼⾄时，电流急剧上升，说明放电过程⼜进⼊了⼀个新的阶段。
此时⽓隙转⼊良好的导电状态，即⽓体发⽣了击穿。
（3）在I-U 曲线的BC 段：虽然电流增长很快，但电流值仍很⼩，⼀般在微安级，且此时⽓体中的电流仍要靠外电离因素来维持，⼀旦去除外电离因素，⽓隙电流将消失。
气体电介质的击穿 液体电介质的击穿 固体电介质的击穿
第5章电介质的击穿气体电介质的击穿液体电介质的击穿固体电介质的击穿¾电介质的击穿介质发生击穿时，通过介质的电流剧烈地增加，通常以介质伏安特性斜率趋向于∞（即dI/dU=∞）——击穿发生的标志。
¾击穿电压¾击穿场强：电介质的击穿场强是电介质的基本电性能之一，它决定了电介质在电场作用下保持绝缘性能的极限能力。
5.1 气体电介质的击穿¾正常气体中的载流子(离子和电子)在外电场作用下迁移，形成电流电流随电压增加而增加电离产生的载流子来不及复合，全部到达电极气体中出现碰撞电离，载流子浓度增大，电流不再保持恒定而迅速上升载流子数剧增，气体中的电流无限增大(dI/dU→∞)——丧失绝缘性能。
气体击穿（气体放电）：气体由绝缘状态变为良导电状态的过程。
击穿场强：均匀电场中击穿电压与气体间隙距离之比.击穿场强反映了气体耐受电场作用的能力，即气体的电气强度。
平均击穿场强：不均匀电场中击穿电压与间隙距离之比称¾气体发生击穿时除电流剧增外，通常还伴随有发光及发热等现象。
5.1.1 均匀电场中气体击穿的理论1.气体击穿的汤逊（Townsend）理论电子崩形成过程(电子倍增过程)（1）电子崩与电流倍增外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多的电子。
α如电离系数为，则从阴极出发的一个电子，行经单位距离后增加为2α个电子。
类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。
电子崩模型右图所示，在电子崩发展过程中，崩头最前面集中着电子，其后直到崩尾是正离子。
在强电场中出现电子崩α的过程称为过程。
这样的放电依赖于外界条件的，也称为非自持放电.（2）气体的自持放电实验发现，当气隙不太宽时，放电与电极材料有关，因而导致考虑γ过程的作用，由γ过程和过程一起来决定气隙中的电流。
高电压技术-名词解释题
高电压技术-名词解释题绝缘配合：综合考虑系统中可能出现的各种过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，确定设备的绝缘水平及其使用，从而使设备绝缘故障率或停电事故率降低到经济上和运行上可以接受的水平。
吸收比:指被试品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比。
雷击跳闸率：指每100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数。
雷暴日：指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日。
伏秒特性：对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性。
气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿。
耐雷水平：雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。
自恢复绝缘:发生击穿后，一旦去掉外加电压，能恢复其绝缘性能的绝缘。
输电线路耐雷水平:雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。
进线段保护:进线段保护就是在接近变电所1~2km的一段线路上架设避雷线谐振过电压:当系统进行操作或发生故障时，某一回路自振频率与电源频率相等时，将发生谐振现象，导致系统中某些部分(或设备)上出现的过电压。
电气距离:避雷器与各个电气设备之间不可避免地要沿连接线分开一定的距离。
绝缘配合:就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压，合理地确定设备必要的绝缘水平，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。
自持放电:不需要靠外界电力因数的作用，由放电过程本身就可以不断地供给引起后继电子崩的二次电子。
雷电日和雷电小时:雷电日是该地区1年中有雷电的天数。
雷电小时是该地区1年中有雷电的小时数。
击杆率.雷击杆塔次数与雷击线路总次数之比。
50%冲击放电电压U50% ：放电概率为50%时的冲击放电电压避雷线的保护角指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角，用来表示避雷线对导线的保护程度。
保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免遭雷击。
接地电阻接地装置对地电位u与通过接地极流入地中电流i的比值称为接地电阻。
高电压技术 第一章第二节 电子崩
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α过程的分析（电子崩的计算）
第二节 电子崩
设：在外电离因素光辐射的作用下，单位 时间内阴极单位面积产生n0个电子，由于 碰撞电离和电子崩得作用下，在距离阴极x 处，电子数增至n个。 ① 在dx段上产生的新电子dn dn＝nαdx ② 电子增长规律（n0个电子行进x距离产 生的电子数n）
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第二节
电子崩
α过程（电子崩过程）
⑴ 电子崩的形成过程
电场力作用下，电子 由外电离因素产 沿电场做定向移动 与中性粒子发 中性粒子发生电离
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第二节 电子崩
⑶ α的分析
假设电子的平均自由行程为λe，运动1cm碰撞次数为1/λe ，但并不是每次碰撞都引 起电离； 碰撞引起电离的概率为 ，xi 为电子造成碰撞电离而必须飞跃的最小距离。 x
e
根据α定义有：
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α过程的分析（电子崩的计算）
第二节 电子崩
③ 途中新增的电子数或正离子数△n
n na n0 n0 (eαd 1)
na
④ 电子电流增长规律 将式 n n0e x 两边乘以电子电荷qe
式中：I0—初始电子引起的初始 αx
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第一节
本章主要内容
带电粒子的产生和消失
第二节
高电压技术复习
高电压技术复习以下内容对应于老师给的24个考点，黑色粗体为重点1．汤逊理论和流注理论的内容，适用条件？电子崩的形成：外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动又会引起新的碰撞电离，产生更多电子。
依此，电子将按照几何级数不断增多。
这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。
汤逊理论：在外电离（如光源）作用下，在阴极附近产生起始电子。
这些电子在电场作用下，在向阳极运动的途中与中性原子发生碰撞电离，而形成初始电子崩。
电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
汤逊理论适用于低气压、短间隙、均匀电场。
间隙划分：2cm以下的为短间隙、2—100cm为一般间隙、100cm及以上的为长间隙。
流注理论：在外电离（如光源）作用下，在阴极附近产生起始电子。
这些电子在电场作用下，在向阳极运动的途中与中性原子发生碰撞电离，而形成初始电子崩。
当初崩发展到阳极时图示崩头中电子迅速跑到该极进行中和。
暂留的正离子（在电子崩头部其密度最大）作为正空间电荷使原有的电场畸变，加强了的局部电场作用下，又形成新的电子崩叫二次崩，二次崩头部的电子跑向初崩的正空间电荷区域，与之汇合成为充满正负带电离子的混合通道。
这个通道就称为流注。
流注理论认为二次电子的主要来源是本身产生的空间光电离。
流注理论适用于标准大气压、一般间隙情况下出现的放电现象。
流注的发展方向是从阳极到阴极，与初崩的方向相反。
相同点：都有电子崩的产生。
不同点：流注的形成过程中有二次崩的形成、二次电离在气体击穿过程中起了重要作用。
2.带电粒子的产生有哪些方式？电离方式有哪些？气体中电子与正离子的产生：电离方式，分为热电离、光电离、碰撞电离和分级电离；电极表面电子的逸出；气体中负离子的形成：电子与气体分子或原子发生碰撞，并吸附在一起形成负离子。
火花放电闪电原理
电晕放电
当在电极两端加上较高但未达击穿的电 压时，如果电极表面附近的电场很强， 则电极附近的气体会被局部击穿而产生 电晕放电现象。
问题
闪电分支是如何发光的，它们有没有到 达阴极，分支结构是不是方向性导致的 （云端到地面）？
两个辅助电子崩头部被正空间电荷所 吸引。
流注头部伸出两个分枝，它们是子电 子崩的注入而形成的，通道中的电子流入 阳极。围绕着前进中的流注，不断产生光 子，进而产生次电子崩注入，使流注以极 快速度发展，约3-4×10～8cm/s。
只有一个流注继续发展，其他几个 因为没有子电子崩的注入而终止前进了， 即实际上最终只形成了一条单一的放电 通道。
因为α随电场迅速增大，二次电子 崩的产量也增多了。 电子崩产生的电荷 分布非常不均匀，前疏后密。
空间电荷畸变了原来的电场，二次电子 崩的方向也不再与主电子崩相同，同时光 辐射是指向各个方向的，光电子产生的地 点也是随机的，这说明放电通道可能是曲 折。
光电子产生的子电子崩汇集到由阳极 生长的放电通道，并帮助它的发展，形成 由阳极向阴极推进的电离通道，即流注。
火花放电的机制
Leob和Meek等人于1939年左右在汤生放 电理论基础上引入了流注（streamer） 的概念，并提出了火花放电的正流注机 制。
流注（streamer）
流注（流光）: 主电子崩中释放的光子引起二次电离,产 生二次电子崩汇入初始电子崩，主要构成 为大量的正、负带电质点构成的等离子体。 它是放电的丝带通道。
当第一个先导即阶梯先导到达地面后，立即 从地面经过已经高度电离了的空气通道向云 中流去大量的电荷。这股电流是非常强，会 把空气通道被烧得白炽耀眼，出现一条弯弯 曲曲的细长光柱。这个阶段叫做“回击”阶 段，也叫“主放电”阶段。
高电压习题及解答-章节
第一章气体放电的基本物理过程基本内容和知识点带电粒子的产生和消失电子崩自持放电及其条件汤逊理论和流注理论不均匀电场中的放电过程电子崩：设外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间的电场强度足够大，那么该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生出更多的电子。
依次类推，电子将按几何级数不断增多，像雪崩似地发展，因而这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。
电子崩过程是汤逊理论、流注理论的共同基础。
气体游离的类型主要有哪几种？试作解释。
答气体游离的类型有 4 种，具体为：（1）碰撞游离：电子在电场作用下加速向阳极运动的过程中，获得足够的能量，运动加快并不断与途中其他中性原子发生碰撞，从而激发出自由电子。
这种由于碰撞而产生游离的形式称为碰撞游离。
（2）光游离：正、负带电粒子复合时，都以光子的形式释放出能量，其他中性原子内的电子吸收此能量后变为自由电子。
这种由于光辐射而产生游离的形式称为光游离。
（3）热游离：在高温下，气体内的各种粒子动能增加，当动能超过一定值时，粒子相互碰撞而产生游离。
这种由气体热状态引起的游离方式称为热游离。
（4）表面游离气体中带电粒子的消失有哪几种形式？答气体中带电粒子的消失有以下几种形式：（1）在电场驱动下作定向运动，在到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流；（2）因扩散现象而逸出气体放电空间；（3）复合。
气体放电的基本特点是什么？解释气体放电现象常用的理论有哪两个？答（1）气体放电的基本特点是：在外电场作用下，气体间隙中带电粒子数增加，气隙击穿时，其中带电粒子数剧增，而在撤去外电场后，气体间隙中带电粒子又消失并恢复其原有的绝缘强度。
（2）解释气体放电现象常用的理论是：汤逊理论和流注理论。
什么叫流注？流注形成的条件是什么？答（1）初始电子崩头部成为辐射源后，就会向气隙空间各处发射光子而引起光电离，如果这时产生的光电子位于崩头前和崩尾附近的强场区内，那么它们所造成的二次电子崩将以大得多的电离强度向阳极发展或汇入崩尾的正离子群中。
河南理工高电压技术期末 名词解释 简答 计算 总计
河南理工大学高电压技术期末考试总结名词解释1电介质：在电场中能产生极化的物质通常条件下导电性能极差、在电力系统用作绝缘的材料。
2电介质的极化种类：电子位移极化当外加一电场，电场力将使荷正电的原子核像电场方向位移，荷负电的电子云中心向电场反方向位移，但原子核对电子云的引力达到平衡时，感应电距也达到稳定。
离子位移极化在有离子结合成的介质中，外电厂的作用除了促使各个离子内部产生电子位移极化外，还产生正负离子相对位移而形成的极化。
转向极化（偶极子极化）:出现外电场后偶极子沿电场方向转动，作较有规则的排列，因而显出极性，这种极化称为偶极子极化或转向极化。
空间电荷极化(夹层极化)：空间电荷极化常常发生在不均匀介质中，在外电场的作用下，不均匀电介质中的正负间隙离子分别向负、正极移动，引起电介质内各点离子密度的变化，产生电偶极矩，这种极化称为空间电荷极化。
3电介质损耗：任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损耗和某些极化过程引起的损耗。
电介质的能量损耗简称介质损耗。
4碰撞电离：气体介质中粒子相撞，撞击粒子传给被撞粒子能量，使其电离。
5光电离:在光照射下，将光子能量传给粒子，游离出自由电子。
由光电离而产生的自由电子称为光电子必要条件：光子的能量大于气体粒子的电离能。
6热电离:是热状态下碰撞电离和光电离的综合.7电极表面电离：气体中的电子也可从金属电极表面游离出来。
8电子崩：外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多电子。
依此，电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。
结论：由于碰撞电离引起电子崩过程，导致气隙中电子数迅速增加。
9自持放电：撤除外界电离因素后，能仅由电场的作用而维持的放电.10非自持放电：必须依靠外界电离因素的作用提供自由电子作为电子崩的初始电子，一旦外界电离因素停止发生作用，则放电中止.11极化效应：将电介质放入电场，表面出现电荷。
高电压技术 名词解释 复习
1、电子崩：电子按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。
2、非自持放电：依靠外电离因素来维持的放电，称为非自持放电。
3、自持放电：外施电压达到U0后的放电称为自持放电4、流注：正、负带电粒子的混合通道5、极性效应：不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的不同，称为极性效应。
6、U50：采用击穿百分比为50％时的电压（U 50% ）来表征气隙的冲击击穿特性7、伏秒特性：同一波形，不同冲击电压峰值下，间隙上出现的最高电压和放电时间的关系曲线，称为伏－秒特性。
8、沿面放电：当固体和气体（或液体）介质构成并联放电路径时，放电总是沿着固体表面进行的，这种现象称为沿面放电。
9、闪络：当沿面放电发展到两极击穿时，称为闪络。
10、逆闪络（反击）：11、污闪：由于污秽导致产生的闪络。
12、极化：介质在电场的作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生了弹性位移或偶极子转向，对外显示出极性13、累积效应：一系列不完全击穿的积累，可以导致完全的击穿14、老化：绝缘在长期的运行过程中发生的一系列物理和化学的变化，致使其电气、机械和其他性能逐步劣化的现象。
15、热老化的8 ℃规则：对于A级绝缘材料，如果它们的工作温度超过规定值（105℃）8 ℃时，寿命约缩短一半。
16、操作过电压：由电力系统的操作或故障引起的过渡过程的过电压。
其持续的时间较短（以毫秒计），是一种衰减的振荡。
17、暂时过电压：由电力系统的操作或故障引起，持续的时间较长，具有电源或其谐波的频率，不衰减或弱衰减的过电压。
18、雷暴日：雷暴日Td 是指该地区平均一年内有雷电放电的平均天数，单位d/a19、地面落雷密度：表征雷云对地放电的频繁程度以地面落雷密度（）来表示，是指每一雷暴日每平方公里地面遭受雷击的次数20、工频续流：避雷器在雷电的作用下，间隙被击穿，雷电流消失后，在工作电压的作用下，有一工频电流继续流过已被电离化了的击穿通道，这个电流称之为工频续流21、灭弧电压：灭弧电压-----指避雷器尚能可靠熄灭工频续流电弧时的最高工作电压（指相电压）22、保护比：避雷器的残压与灭弧电压之比。
大气压氩气直流放电一维仿真电子崩分析
• 65•表1 氩气碰撞电离反应反应式子反应类型Δε(eV )1e+Ar→2e+Ar+碰撞电离15.82Ar+=>Ar粘附表2 电子崩计算数据i n t （ns ）t i x i （mm ）λi （mm ）v i （cm/s ）01000.0200120.3950.3950.0707250.050725 1.28E+07240.80.4050.1224750.051750 1.28E+0738 1.210.410.17480.052325 1.28E+07416 1.620.410.2271250.052325 1.29E+07532 2.030.410.2800250.052900 1.28E+07664 2.440.410.332350.052325 1.28E+077128 2.850.410.3846750.052325 1.28E+078256 3.260.410.4370.052325 1.29E+079512 3.670.410.48990.052900 1.28E+07101024 4.080.410.5422250.052325 1.28E+07112048 4.490.410.594550.052325 1.28E+07124096 4.8950.4050.64630.051750 1.28E+07138192 5.3050.410.6986250.052325 1.29E+071416384 5.7150.410.7515250.052900 1.28E+071532768 6.120.4050.8032750.051750 1.28E+071665536 6.530.410.85560.052325 1.28E+0717131072 6.9350.4050.907350.051750 1.29E+0718*******.350.4150.9608250.053475 1.24E+0719*******.7850.435 1.0148750.054050 1.31E+072010485768.3150.53 1.084450.0695755.81E+0617634889.2350.92针对大气压氩气直流放电，建立一维仿真模型，设置了初始电子的密度和确切位置，通过求解，得到如下结果：初始电子崩由阴极的初始电子碰撞电离产生，电子碰撞电离产生17代电子之前，电子每发生一次碰撞电离走过的路程和时间都几乎未发生变化，电子漂移的速度是恒定的，电子崩的发展速度是恒定的，在17代电子到20代电子时，电子每发生一次碰撞电离走过的路程和时间变长，电子漂移速度减慢，且电子在从初始位置走到0.9mm 时，电子数随位置变化曲线呈指数型，在0.9mm 后电子数分布在指数趋势线下，仿真分析结果与reather 相关理论描述的相一致。
低气压下均匀电场自特放电的汤逊理论和巴申定律用电常识
低气压下均匀电场自特放电的汤逊理论和巴申定律 - 用电常识一、汤逊理论1.非自恃放电与自持放电OA:电压电流AB:稳定，外电离因素产里的带电质点分部落入电极，少隙和电流密度小，绝缘状态。
BC：新的电离——电子碰撞电离。
非自恃放电：外施电压小于Uo,间隙电流微小，取消外电离因素，电流消逝。
自恃放电：Uo以后的放电，Uo后气体猛烈电离，且电离过程可只靠电场作用自行维恃，不再需要光照等外电离因素。
C分界点，Uo击穿电压。
2.电子崩及电子电离系数外电离因素使明极消灭一个自由电子（光电效应），电场作用加建——碰撞电离——正离子；两自由电子，新的碰撞电离。
电子数20,21,22……2n雪崩增加。
电子崩：因碰撞电离使自由电子数不断增加的想象。
电子崩过程——a过程，a碰撞电离系数定义：一个电子沿电场方向行径1cm长度,平均发生的碰撞电离次数。
曲路电流 I=Ioe2d I1=Ioe2d1 I2=Ioe2d2 I2-I1取对图1-5单对数坐标，I-d直线，斜率每次碰撞产生一个新电子，则a为单位行程内新电高出的电子数。
非自恃放电电流变化规律用电子碰撞电离过程解释。
分析a假设：①电子动能小于气体电离能，碰撞的产生电离。
②电子动能大于气体电离能，碰撞产生电离。
③每次碰撞，不论是否造成电离，电子都失去全部动能，从0开头重新加速，两次碰撞间电子沿电场方风吹草动直线运动。
1cm内，140平均碰撞次数，行程x≥xi发生电离，碰撞电离条件≥Wi 即自由行程分布听从统计规律，关于xi概率，或记为则电离系数自由行程，空气相对密度Po.To标准参考大气条件下的气体压力和气体分子温度则A常数的单变量函数又因此：令常数得反映每次碰撞平均产生的电子数，电离概率反映电子在平均自由行程上由电场获得的能量过程——正离子引起电离3.过程与自恃放电条件过程：电极空间的碰撞电离过程：正离子及光子在阴极表面激发出电子，引起阴极表面电离阴极材料逸出功比气体分子电离能小得多，正负离子复合，分子由激励态跃迁回常态，产生光子，引起阴级表面电离：折算到每个碰撞阴极的正离子中在阴极释出的自由电子数。
电子崩
电子崩：外界电离因子在阴极附近产生一个初始电子如果空间的电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生出一个新电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生出更多的电子。
依次类推，电子数将按几何级数不断增多，像雪崩似的发展,这种急剧增大的空间电流被称为电子崩。
非自持放电：当场强小于某个临界值Ecr时候，电子崩有赖于外界电离因素的原始电离才能持续和发展，如果外界电离因素消失，则这种电子崩也随之逐渐衰减以至消失，称这种放电为非自持放电。
自持放电：当场强大于某个临界值Ecr时，电子崩可以仅由电场的作用而自行维持和发展，不再依赖外界电离的因素，这种性质的放电称为自持放电流注理论：电子崩发展到一定程度发生光电离，引起新的强烈电离和二次电子崩，二次电子崩以更大的多的电离强度向阳极发展或混入崩尾的正离子群中。
这些电离强度和发展速度远大于初始电子崩的新放电区以及它们不断汇入初崩通道的过程称为流注。
极性效应：冲击电压：冲击电压是指变化速度很快作用时间极短的电压，如雷电冲击电压或操作冲击电压。
伏特特性:工程上常用在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性，表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线。
沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象闪络：沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿。
反击：雷电击中接地物体（杆塔），雷击点对地电位（绝对值）大大增加，引起线路发生逆向闪络的情况。
污闪：污层被湿润，电导增大，电流增大发热使水分蒸发，电压集中到干区，电场强度很大引起表面空气碰撞电离，开始电晕放电，出现局部电弧。
局部电弧不断延伸至贯通两极所必须的外加电压值只要能维持弧道就够了，干净表面的闪络需要有很大的电场强度来使空气碰撞电离。
（1.调整爬距；2.定期不定期清扫；3.涂料；4.新型合成绝缘子，玻璃钢芯棒和硅橡胶。
）极化：累积效应：固体介质在不均匀电场中以及幅值不是很高的过电压、特别是雷电冲击电压下，介质内部可能出现局部损伤并留下局部碳化、烧焦或裂缝等痕迹。
(完整版)电子崩.ppt
优选
7
电子崩形成的电流
• 1 为了分析电子碰撞电离和电子崩形成的电流， 引入电子碰撞电离系数α。
• 2 α的意义：表示一个电子沿电场方向运动1cm 的行程 所完成的碰撞电离次数平均值。
优选
8
如图1-5为平板电极气 隙，板内电场均匀，设外 界电离因子每秒钟使阴极 表面发射出来的初始电子 数为n0。
概率为e e，所以也就是碰撞电离的概率。
根据碰撞电离系数 的定义，即可得出：
1
xi
e e
1
Ui
e eE
e
e
(1-10)
优选
16
由第一节公式
e
k T 内容可知，电子的平均自
r 2 p
由长度e与气温 T成正比、与气压 p成反比，即：
e
T p
优选
17
当气温不变时，式(1-10)即可改写为：
Bp
优选在曲线oa段电流随电压的提高而增大这是由于电极空间的带电粒子向电极运动加速而导致复合数的减少所致优选当电压接近a点电流时电流趋向于饱和值因为这时外界电离因子所产生的带电粒子几乎能全部抵达电极所以电流值仅取决于电离因子的强弱而与所加电压无关优选一电子崩的形成外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子如果空间电场强度足够大该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离产生一个新的电子初始电子和新电子继续向阳极运动又会引起新的碰撞电离产生更多电子
Ape E
(1-11)
式中A、B是两个与气体种类有关的常数。
由上式不难看出：
➢电场强度E增大时， 急剧增大;
➢ p很大或很小时， 都比较小。
优选
18
➢高气压时， e 很小，单位长度上的碰撞次数很多，但能引
电子崩
电子崩：外界电离因子在阴极附近产生一个初始电子如果空间的电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生出一个新电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生出更多的电子。
依次类推，电子数将按几何级数不断增多，像雪崩似的发展,这种急剧增大的空间电流被称为电子崩。
非自持放电：当场强小于某个临界值Ecr时候，电子崩有赖于外界电离因素的原始电离才能持续和发展，如果外界电离因素消失，则这种电子崩也随之逐渐衰减以至消失，称这种放电为非自持放电。
自持放电：当场强大于某个临界值Ecr时，电子崩可以仅由电场的作用而自行维持和发展，不再依赖外界电离的因素，这种性质的放电称为自持放电流注理论：电子崩发展到一定程度发生光电离，引起新的强烈电离和二次电子崩，二次电子崩以更大的多的电离强度向阳极发展或混入崩尾的正离子群中。
这些电离强度和发展速度远大于初始电子崩的新放电区以及它们不断汇入初崩通道的过程称为流注。
极性效应：冲击电压：冲击电压是指变化速度很快作用时间极短的电压，如雷电冲击电压或操作冲击电压。
伏特特性:工程上常用在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性，表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线。
沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象闪络：沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿。
反击：雷电击中接地物体（杆塔），雷击点对地电位（绝对值）大大增加，引起线路发生逆向闪络的情况。
污闪：污层被湿润，电导增大，电流增大发热使水分蒸发，电压集中到干区，电场强度很大引起表面空气碰撞电离，开始电晕放电，出现局部电弧。
局部电弧不断延伸至贯通两极所必须的外加电压值只要能维持弧道就够了，干净表面的闪络需要有很大的电场强度来使空气碰撞电离。
（1.调整爬距；2.定期不定期清扫；3.涂料；4.新型合成绝缘子，玻璃钢芯棒和硅橡胶。
）极化：累积效应：固体介质在不均匀电场中以及幅值不是很高的过电压、特别是雷电冲击电压下，介质内部可能出现局部损伤并留下局部碳化、烧焦或裂缝等痕迹。
电子崩的名词解释
电子崩的名词解释电子崩是一种在电子元件或电路中发生的现象，由于能量的聚集和释放导致电子的不受控制运动。
它是由于电压或电流过高超过了电子元件或电路的承受能力而引起的。
电子崩通常会导致元件或电路的破坏，甚至可能引发其他严重的故障。
电子崩现象在电子工程领域中经常出现，它对电子设备的正常运行产生了不可忽视的影响。
了解电子崩的原理和如何避免它的发生，对于保证电子设备的稳定性和可靠性至关重要。
在电子电路中，电子崩通常与PN结相关。
PN结是一种由P型材料和N型材料组成的半导体结构。
当对PN结施加正向偏置时，即P端接正极，N端接负极，电子会从N区域流向P区域，而空穴则从P区域流向N区域。
这种流动产生的电流被称为正向电流。
然而，当施加反向偏置时，即P端接负极，N端接正极，发生的情况却不同。
在反向偏置下，由于正极电位高于负极，电子会从P区域流向N区域，空穴则从N区域流向P区域。
这种流动的电流被称为反向电流。
在反向偏置的情况下，当电压越来越高时，反向电流也会随之增加。
而当电压超过一定临界值时，电子崩就会发生。
电子崩的基本原理是，当反向电场增强到一定程度时，它能够撕裂原子中的共价键，从而释放出自由电子和空穴。
这些自由电子和空穴能够带动更多的电荷，形成一种正反馈的过程，导致电流急剧增大。
电子崩不仅会破坏元件本身，还可能对整个电路产生负面影响。
当电子崩发生时，瞬间产生的高能电子和离子可能会碰撞到材料结构中的原子或分子，导致元件热失控、过热甚至熔化。
同时，由于电压或电流的超过设计范围，电路中其他部分也可能受到影响，如发生电压崩溃、短路等故障。
这对于电子设备的运行和性能都会产生严重的副作用。
为了避免电子崩的发生，工程师们通常会采取一些保护措施。
首先，正确选择并使用合适的元件是预防电子崩的基础。
不同的元件在电压和电流方面都有一定的限制，必须按照规格书上的要求使用。
其次，设计电路时要合理布局，避免电压和电流的集中与过载。
加装保护电路、过压继电器、过流保险丝等装置也是常见的措施。
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Wi U i xi = = qe E E
由第一节公式，实际自由行程长度等于或大于xi的 概率为e
−
λe
xi
，所以也就是碰撞电离的概率。
根据碰撞电离系数 α 的定义，即可得出：
α=
1
−
λe
e
λe
xi
=
1
−
λe
e
Ui λe E
(1-10)
kT 内容可知，电子的平均自 2 πr p 由长度 λ 与气温 T 成正比、与气压 p 成反比，即：
在高气压和高真空下，气隙不易发生放电现 象，具有较高的电气强度。
小 结
所有气体放电都有一个电子碰撞电离导致电子崩 的阶段； 电子崩将产生急剧增大的空间电子流； 在高气压和高真空的条件下，气隙都不易发生放 电现象。
电子崩
电子崩的原理及其形成过程 电子崩形成的电流 电子崩相关系数及其计算
• 气体放电的现象与发展规律与气体种类、气压大 小、气隙中的电场型式、电源容量等一系列因素 有关。但气体放电都有从电子碰撞电离开始发展 到电子崩的阶段 • 电子崩会在所加电压达到一定数值时出现。
• 电子崩过程或称α过程
图1-3表示实验所得平板电极 (均匀电场)气体中的电流I与 所加电压的关系：即伏安特 性。
由第一节公式 λ e =
e
T λe ∝ p
当气温不变时，式(1-10)即可改写为：
α = Ape
−
Bp E
(1-11)
式中A、B是两个与气体种类有关的常数。
由上式不难看出： 电场强度E增大时， 急剧增大; α
p很大或很小时，α 都比较小。
高气压时， e 很小，单位长度上的碰撞次数很多，但能引 λ 起电离的概率很小； 低气压和真空时， e 很大，总的碰撞次数少，所以 α 也 λ 比较小。
依此，电子将按照几何 级数不断增多，类似雪崩似 地发展，这种急剧增大的空 间电子流被称为电子崩。
电子崩形成的电流
• 1 为了分析电子碰撞电离和电子崩形成的电流， 引入电子碰撞电离系数α。 • 2 α的意义：表示一个电子沿电场方向运动1cm 的行程 所完成的碰撞电离次数平均值。
如图1-5为平板电极气 隙，板内电场均匀，设外 界电离因子每秒钟使阴极 表面发射出来的初始电子 数为n0。
式(1-9) I = I eαd 表明：虽然电子崩电流按指数规律 0 随极间距离d而增大，但这时放电还不能自持，因为一旦 除去外界电离因子(令 I 0 = 0 )，I 即变为零。
电子崩相关系数及其计算
设电子平均自由行程为 λ ，电子运动1cm距离内将 与气体分子发生 1 / λe次碰撞。
e
只有电子积累的动能大于分子电离能 Wi 时,才产生 电离，此时分子至少运动的距离为：
n = n0 e
αxΒιβλιοθήκη 抵达阳极的电子数应为：na = n0 e
αd
(1-7)
途中新增加的电子数或正离子数应为：
∆n = na − n0 = n0 (e − 1)
流关系式：
αd
(1-8)
将式(1-7)的等号两侧乘以电子的电荷 qe ，即得电
I = I 0e
式(1-9)中，
αd
(1-9)
I 0 = n0 qe
由于碰撞电离和电子崩的 结果，在它们到达x处时， 电子数已增加为n，这n个 电子在dx的距离中又会产 生dn个新电子。。
根据碰撞电离系数α 的定义，可得：
dn = α ndx
分离变量并积分之
∫0αdx n = n0 e
x
对于均匀电场来说，气隙中各点的电场强度相同， 值 α 不随x而变化，所以上式可写成：
在曲线 oa 段,电流随电压的 提高而增大，这是由于电极 空间的带电粒子向电极运动 加速而导致复合数的减少所 致
当电压接近a点电流时，电流 趋向于饱和值，因为这时外 界电离因子所产生的带电粒 子几乎能全部抵达电极，所 以电流值仅取决于电离因子 的强弱而与所加电压无关
一 电子崩的形成
外界电离因子在阴极附近产 生了一个初始电子，如果空间电 场强度足够大，该电子在向阳极 运动时就会引起碰撞电离，产生 一个新的电子，初始电子和新电 子继续向阳极运动，又会引起新 的碰撞电离，产生更多电子。