高电压技术课件最终版

二．气隙击穿电压的理论计算
均匀电场小气隙击穿电压的计算公式为：
——气体的相对密度； ——电子所在点的气体的电场强度。 S ——极板之间的距离(cm)。 ——汤申德第三游离系数 A、B——均为与气体性质有关的常数，对空气： A=109．61／kPa，B＝2738.40kV／kPa；
由此看出，气隙的击穿电压不仅与气 隙的大小有关，还与气隙的中性质点的 密度有关，且是二者乘积的函数，这个 规律称为巴申定律。 因 为 它 的 曲 线 与 在 此 公 式 推 导 出 （1890年）的前一年（1889年）由巴申 通过实验得出，所以此规律被命名为巴 申定律。同时气隙的击穿电压还与阴极 材料有关。
b~c段 带电质点在外界电场的作用下，获得很大的加速度， 以致在与中性质点碰撞时，具有很高的速度，使电子的动 能较大，可以使部分中性质点产生碰撞游离，使气隙中移 动的带电质点增多，所以电流随外加电压的增高而急剧增 大。
C～ 外电场使移动的电荷（主要是指电子）具有很大的 动能，是所撞击的中性质点产生剧烈的碰撞游离，气隙电 荷急剧增多，导致其失去绝缘性能而击穿。
雷电过电压的特点
作用时间短 峰值高 是电力系统特别是110kV及以下系统
的最危险的过电压。
短时过电压
这是由单相接地、突然甩负荷及由 谐振引起的电力系统内部过电压。 其特点是过电压的数值一般不太高， 由于110kV及以下的电力系统绝缘裕 度高，一般不会造成电气设备的损 坏，这种过电压却是过电压保护装 置动作条件的重要依据，在系统设 计时应对这种过电压加以限制。
操作过电压
由系统操作或故障引起的过渡性质 的过电压。过电压时间短，衰减快， 过电压辐值一般不超过电气设备额 定电压的3.5倍。这种过电压一般不 会对电气设备的绝缘造成危害，但 对绝缘较弱的电气设备及直配电机 的绝缘威胁较大，必须予以重视。
电介质
一、导体和绝缘体 二、电介质的概念 三、电介质的物质形态 四、电介质的电导
2. 光游离
短波射线的光子具有很大的能量，它以光 的速度运动，当它射到中性介质的分子或 原子上时，所产生的游离称为光游离。
光子的能量：
式中
W h
h 普朗克常数，等于6.6260755 1034 J.s
－光的频率（Hz）
紫外，X射线，是引起光游离的主要因素。
3. 热游离
在高温下，气体的质点热运动加 剧，相互碰撞而产生的游离称为 热游离。
带电质点的消失的形式：
1、带电质点的扩散：由于不同区域种的带 电质点的浓度不同，电荷从浓度高的区 域向浓度低的区域运动的现象称为带电 质点的扩散。
2、电质点的复合：正离子与负离子相遇发 生电荷的传递，而相互综合还原成中性 质点的现象称为带电质点的复合。
第二节 均匀电场小气隙的放电
一．气隙放电的伏安特性曲线 二．气隙击穿电压的理论计算 三．巴申曲线
一．气隙放电的伏安特性曲线：
十九世纪九十年代，英国物理学家汤深 德（Townsend）采用图1 的实验装置测 出了气体小间隙的伏安特性曲线如图2所 示。
汤深德放电理论
o～a段 外加电压上升，导致气隙的电场强度上升，在自由 行程内，电子的加速度增加，使移动电子的速度加快，所 以电流增大。
a~b段 虽然外加电压上升，但由于电子在运动中与其它中 性质点相碰撞，使电子损失能量，导致电子的移动速度趋 于饱和，所以电流几乎不随电压的变化而变化。
1 碰撞游离
运动的质点（可以是带电的，也可以是 中性质点）撞击另一个质点，且使其分 解成为 两个带电质点的现象称为碰撞 游离。
发生碰撞游离的条件：撞击质点的总能 量（动能＋位能）大于被撞击质点的游 离能；有一定的相互作用时间。
特点：可以一次完成，也可以分级完成。
1.游离能：质点游离所需的最小能量称为游 离能。 2.激励：当撞击质点的能量小于被撞质点的 游离能时，使电子跃迁到更高的能级的现象 称为质点的激励。处于激励状态的质点易游 离。 3.反激励：处于激励状态的质点如果没有其 它质点撞击时，恢复到原来的运行状态的现 象称为质点的反激励。反激励将把激励时所 吸收的能量以光的状态释放出来。
本课程的主要内容
➢ 高电压绝缘理论：研究如何利用电介质 的电气性能为电力系统服务，预防事故 的发生；
➢ 高电压试验技术：研究如何应用通过给 设备绝缘施加较高电压的方法来检查设 备是否有安全隐患的技术；
➢ 过电压及其防护技术：讨论电力系统过 电压的产生，发展机理，及其如何限制 其发展和限制其产生的措施。
前言
设备在运行中可能承受的过电压 电介质 本课程的主要内容 本课程的主要任务
设备在运行中可能承受的过电压
雷电过电压 短时过电压 操作过电压
雷电过电压的产生
雷电过电压也称大气过电压，是由 雷电直击电气设备或输电线路，雷 电流流过设备或线路 引起的过电压， 这个过电压称为直击雷过电压；也 可能雷落在输电线路附近，由于电 磁场的突然变化，在设备或线路上 产生的感应电压，这个过电压称为 感应雷过电压。
只有在5000～10000K的高温下 才能产生热游离。
4.表面游离
金属表面的电子受外界能量的作用后逸 出金属表面而成为自由电子的现象称为 表面游离。
表面游离的条件：外界能量大于金属的 逸出功。
二．带电质点的消失
去游离：带电质点从游离区消失或 游离的作用被削弱的现象称为带电
去游离。
带电质点的消失是由于游离作用小 于去游离的作用。
2.1 气体中带电质点的产生和消失 2.2 均匀电场小气隙的放电 2.3 均匀电场大气隙的放电 2.4 不均匀电场气隙的击穿 2.5 冲击电压下空气的击穿特性 2.6 提高气隙抗电强度的措施 2.7 沿面放电
第一节 气体中带电质点的产生与消失
一．带电质点的产生 碰撞游离 光游离 热游离 表面游离 二. 带电质点的消失 质点的扩散 质点的复合
本课程的主要任务
使学习者通过本课程的学习，基本掌握 各种绝缘介质的基本特性，如何正确的 利用它的基本方法；基本掌握应用高电 压试验技术对电气设备的绝缘进行预防 性试验的基本方法；能在通过工程设计， 预防和保护电气设备免受过电压的危害。 为从事有关方面的工作奠定必要的理论 基础。
第一章 气体电介质的电气性能