自持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别
高电压技术第二章-气体放电
各种粒子在气体中运动时不断地互相碰撞，任一粒子在1cm的 行程中所遭遇的碰撞次数与气体分子的半径和密度有关。 单位行程中的碰撞次数n的倒数 长度。 即为该粒子的平均自由行程
处于电场中的带电质点，在电场E的作用下，沿电场方向不断得到加速并积 累动能。当具有的动能积累到一定数值后，在与其气体原子或分子发生碰撞时， 可以使后者产生游离。由碰撞而引起的游离称为碰撞游离。 电子在场强为E的电场中移过x距离时获得的动能为：
第二章 气体放电的基本物理过程
一、碰撞电离[ionization by collision] ：
4 火花放电[spark discharge ] 定义：放电间隙反复击穿时，在气体间隙中形成贯通两极的断断续续的不稳
定的明亮细线状火花，这种放电形式称为火花放电。
在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太 大，就会出现火花放电，火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内， 只是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。由于气体击穿后突然由绝缘 体变为良导体，电流猛增，而电源功率不够，因此电压下降，放电暂时熄灭，待 电压恢复再次放电。所以火花放电具有间隙性。雷电就是自然界中大规模的火花 放电。
第二章 气体放电的基本物理过程
B. 放电[discharge] 定义：放电指的是电气设备绝缘有电流流过的现象，从带电到不带电的过程。
高电压知识总结(简明版)
1、局部放电：在极不均匀电场中，在间隙击穿之前，只在局部场强很强的地方放电，但在整个间隙并未发生击穿，这种放电称为局部放电2、沿面放电：在气体介质和固体介质的交界面上沿着固体介质表面而发生在气体介质中的放电，称为沿面放电。
当沿面放电发展到使整个极间发生沿面击穿时称为沿面闪烁。
3、吸附效应：某些气体的中性分子或原子对电子具有较强的亲合力，当电子与其碰撞时，便吸附其上形成负离子，同时放出能量，这种现象称为吸附效应。
4、自持放电：不依靠外界电离因素，仅由电场作用维持放电的过程，这种过程称为自持放电。
5、极性效应：对于电极形状不对称的棒板间隙，击穿电压与棒的极性有很大的关系，即极性效应，极性效应是不对称的不均匀电场中的一个明显的特性。
6、电击穿：电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接造成固体绝缘击穿的现象。
7、“小桥理论”：杂质、气泡在电场作用下，在电极之间形成小桥，击穿沿着小桥发生。
8、电子崩：是指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新的电子又与初始电子仪器继续参与碰撞电离，使电离电子剧增犹于高山雪崩。
9、电晕放电：电晕放电是极不均匀电场中特有的一种自持放电形式10、吸收现象：直流电压Ｕ加在固体电介质时，通过介质中的电流将随时间而衰减最终达到某一稳态值，这种现象称为吸收现象。
11、临界波头时间：在气隙的５０％操作冲击电压Ｕ５０％与波前时间Ｔｃｒ的关系曲线中，存在最不利的波前时间Ｔｃ，称为临界波前时间。
（此时击穿电压最小）12、绝缘老化：电介质在电场的长时间作用下，会逐渐发生某些物理化学变化，从而使物理、化学性能产生不可逆转的劣化，导致电介质的电气及机械强度下降，介质损耗及电导增大等，这一现象称为绝缘老化。
13、滑闪放电：当电压超过某一临界值后，放电的性质发生变化，个别火花细线则会突然迅速伸长，转变为分叉的树状明亮火花通道在不同的位置上交替出现，称为滑闪放电。
辉光放电、弧光放电解释
弧光放电arc discharge高温热发射持续弧光放电呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。
无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度），这种气体自持放电的形式就是弧光放电。
通常产生弧光放电的方法是使两电极接触后随即分开，因短路发热，使阴极表面温度陡增，产生热电子发射。
热电子发射使碰撞电离及阴极的二次电子发射急剧增加，从而使两极间的气体具有良好的导电性。
弧光放电的特征是电压不高，电流增大的两极间电压反而下降，有强烈光辉。
还有一种弧光放电叫做冷阴极弧光放电，阴极由低熔点材料（如汞）做成。
阴极表面蒸发出的蒸气被电离，在阴极表面附近堆积成空间正电荷层，此电荷层与阴极间极为狭窄区域内形成的强电场引起场致发射，使电流剧增，产生电弧。
弧光放电应用广泛。
可用作强光光源，在光谱分析中用作激发元素光谱的光源，在工业上用于冶炼、焊接和高熔点金属的切割，在医学上用作紫外线源（汞弧灯），等等。
但是大电流电路开关断开时产生的弧火极其有害，应采取灭弧措施。
辉光放电glow discharge低压气体中显示辉光的气体放电(空气中的电子大概在1000对/cm3,由于高压放电现象在低气压状态下会产生辉光现象）现象。
在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特征是电流强度较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。
辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区。
因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。
气体放电基础知识
气体放电基础知识气体击穿理论气体介质是电力系统和电气设备中常用的绝缘介质。
如：空气、 CO2、 N2、SF6、混合气体等。
当电场强度达到一定数值后，气体会失去绝缘能力，从而造成事故。
为了能正确构成气体绝缘，就需要了解气体中的放电过程。
本章着重介绍气体击穿的一些理论分析，如：带电质点的产生、运动和消失的规律；气体击穿过程的发展等。
第一节气体放电主要形式什么是气体放电：气体中出现电流的各种形式统称为气体放电。
处于正常状态并隔绝各种外电离因素作用的气体是完全不导电的。
气体中存在少量带电质点（紫外线、宇宙射线作用，500-1000对/立方厘米正、负离子），在电场作用下，带电质点沿电场方向运动，形成电流，所以气体通常并不是理想绝缘介质。
由于带电质点极少，气体的电导也极小，仍为优良的绝缘体。
击穿：当提高气体间隙上的外施电压而达一定数值后，电流突然剧增，从而气体失去绝缘性能。
气体这种由绝缘状态突变为良导电态的过程，称为击穿。
沿面闪络：当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿面闪络。
击穿电压：气体击穿的最低临界电压称为击穿电压。
击穿场强：气体发生击穿时的电场强度称为击穿场强。
气体放电形式根据气体压力、电源功率、电极形状等因素的不同，击穿后气体放电可具有多种不同形式：1、辉光放电2、电弧放电3、火花放电4、电晕放电1、辉光放电当气体压力不大、电源功率很小（放电回路中串入很大阻抗）时，外施电压增到一定值后，回路中电流突增至明显数值，管内阴极和阳极间整个空间出现发光现象。
这种放电形式称为辉光放电。
辉光放电的特点：电流密度较小，放电区域通常占据整个空间；管端电压较高，不具有短路的特性。
注意：辉光放电仅发生在气压较低的情况下2、电弧放电随着外回路中的阻抗减小，电流增大。
当电流增大到一定值后，放电通道收细，且越来越明亮，管端电压则更加降低，说明通道的电导越来越大，这时的放电形式称为电弧放电。
电弧放电的特点：电流密度很大，管端电压很低，具有短路的特性。
教学参考：自持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别
自持放电:不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。
这是按照气体放电形成条件来区分的一种气体放电类型，与它并列的是非自持放电。
气体放电的形成需要具备两个基本条件，一是外施电压，它使电极间隙的空间范围内呈现一定强度的电场；二是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒子。
外界电离因素有多种方式，例如，天然辐射或人工光源照射会使空间出现带电粒子。
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。
当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激离因素,放电仍继续发展,成为自持放电。
通常所研究的各种气体放电形式如辉光放电、电晕放电、火花放电、电弧放电等都属于自持放电。
形成自持放电的条件可根据汤森理论来确定。
辉光放电稀薄气体中的自激导电现象。
其物理机制是：放电管两极的电压加大到一定值时，稀薄气体中的残余正离子被电场加速，获得足够大的动能去撞击阴极，产生二次电子，经簇射过程形成大量带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特点是电流密度小，温度不高，放电管内产生明暗光区，管内的气体不同，辉光的颜色也不同。
正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。
辉光放电的发光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利用其稳压特性可制成稳压管（如氖稳压管）。
气体在低气压状态下的一种自持放电。
对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压力处于1～0.1托的范围时，由阴极逸出的电子在气体中发生碰撞电离和光电离，此时放电管的大部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜色因气体而异，故称辉光放电。
辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。
1831~1835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。
1858年,J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒子辐射和原子物理研究的先躯。
气体放电的主要形式
气体放电的主要形式一、电晕放电电晕放电是一种在电极周围形成辐射状光晕的放电形式。
当电压升高到电晕放电阈值时，电极周围的电场强度足够强，使电极附近的气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子通过碰撞和俘获电子的过程，导致电晕放电区域内的气体发光，形成光晕。
电晕放电常见于高压线路和电晕灯中，具有稳定性好、能耗低的特点。
二、辉光放电辉光放电是一种在电极附近形成均匀辉光的放电形式。
当电压升高到辉光放电阈值时，电极附近的电场强度足够强，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子经过长距离的自由运动后，与其他气体分子碰撞，再次激发和电离，最终导致整个放电区域内的气体发光。
辉光放电常见于荧光灯、气体放电显示器和气体激光器等装置中，具有均匀亮度和较高的放电稳定性。
三、电弧放电电弧放电是一种高能放电形式，具有强烈的光和热效应。
当电压升高到电弧放电阈值时，电极附近的电场强度足够大，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子在电场的作用下，加速运动，形成电子和离子流，即电弧。
电弧放电常见于焊接、电弧灯和电弧炉等场合，具有高能量密度和高温度的特点。
四、等离子体放电等离子体放电是一种高度电离的气体放电形式，具有丰富的物理和化学特性。
当电压升高到等离子体放电阈值时，电极附近的电场强度足够大，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子在电场的作用下，以及与其他等离子体粒子的碰撞，形成高度电离的等离子体。
等离子体放电广泛应用于等离子体显示器、等离子体喷涂和等离子体刻蚀等领域，具有可控性好和反应速度快的特点。
五、脉冲放电脉冲放电是一种以脉冲形式工作的放电形式，具有高能量和高频率的特点。
脉冲放电通常通过将高电压脉冲施加在电极上，使气体分子电离和激发，产生电子和正离子。
这些电子和离子在电场的作用下，以及与其他气体分子的碰撞，形成脉冲放电。
脉冲放电广泛应用于等离子体切割、等离子体喷涂、光谱分析和生物医学领域，具有高精度和高效率的特点。
辉光放电与弧光放电
辉光放电与弧光放电1汞氩气体放电的全伏—安特性1.1放电管两端刚开始加上电压时，电压很低，放电管中只有微弱电流流过，这个电流只有用非常灵敏的电流计才能测出来，此时电压低，电流小，不能使管内的汞氩气体激发或电离，但由于宇宙线、放射线辐射或光照下，使管内的气体中产生一些原始的电子或正离子，它们的量的很小，称为剩余电离，这些带电粒子在正级电压作用下分别从负极向正级运动（电子流）或从正极向负极运动（离子流）形成电流,随着电压的增加,电流也增大,OA段.1.2当电压继续增加时, 因为带电粒子数目不多,当所有的因为剩余电离产生的带电粒子全部达到电极后，电流就饱和了，这就是说电压升高，电流就不再增加，AB段。
1.3电压再升高时，放电管中电子受电场力加速，管内原始的自由电子速度愈来愈大，它们和汞原子、氩原子、气体分子碰撞时，就能使分子、原子电离，而电子又产生新的自由电子和离子，这些新的自由电子和离子加速后又使更多的原子分子电离，这个过程称雪崩放电，BD段。
1.4当电压升到B点时，由于雪崩放电，电流突然增加，汞离子、氩离子质量大能量高，猛烈轰击阴极，可以使阴极发射出足够多的电子来，电子和汞原子、电子和氩离子碰撞，汞在 4.67V和 5.46V 等能级上和氩在11.53和11.72能级上并不辐射，这些状态称亚稳态，亚稳态在气体放电灯中的启动时可作出重要贡献。
亚稳态原子与电子或其它粒子碰撞时,除了可能产生逐级激发或逐级电离外,也能把激发能交给电子或其它粒子,发生第二类非弹性碰撞.其中,潘宁效应是气体放电中最有用的第二类非弹性碰撞.在适当的两种气体组成的的混合气体中.它的着火电位要低于单种气体的着火电位.这个效应称为潘宁效应,它可用下式来表达.A*+B→A+B*+e+ΔE(ΔE是粒子碰撞后多余的一部分动能)此过程说明,激发态A*原子与B原子相碰, A*原子把自己的激发能转移给B 原子,使B原子电离.这里A*的激发能应大于或至少等于B原子的电离能. A*的激发能越接近于B原子的电离能,这种激发转移的几率就越大.一般来说, A*是亚稳态,因为它能在该能级上停留足够时间长,A*与B原子有足够长的相互作用时间,因此,发生潘宁效应的几率就大了.所以在低压汞荧光灯中,除了Hg以外,还充以适量的氩气,以形成潘宁效应,从而降低灯的启动电压.图D，称为放电着火，相应于D点的电压称为着火电压。
电晕电弧辉光滑闪放电
电晕放电气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。
最常见的一种气体放电形式。
在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电引。
发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。
电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。
低压气体中显示辉光的气体放电(空气中的电子大概在1000对/cm,由于高压放电现象在低气压状态下会产生辉光现象）现象，即是稀薄气体中的自激导电现象。
滑闪放电是绝缘表面气体热电离引起的，沿着绝缘表面的不稳定的树枝状放电，它并没有贯穿两极。
如果滑闪贯穿两极就称为闪络。
闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时，沿固体绝缘子表面放电的现象。
（当在气体或液体电介质中沿固体绝缘表面发生破坏性放电现象，称之为闪络。
）其放电时的电压称为闪络电压。
发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。
闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘。
电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。
电弧放电是气体放电中最强烈的一种自持放电。
当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安）,并发出强烈的光辉,产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。
电弧是一种常见的热等离子体（见等离子体应用）。
电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。
当高压电源的功率不太大时，高电压电极间的气体被击穿，出现闪光和爆裂声的气体放电现象。
火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内，只是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。
关于电晕放电
火花放电是电极间的气体被击穿，形成电流在气体中的通道，即明显的电火花称为火花放电。
电晕放电是电极间的气体还没有被击穿，电荷在高电压的作用下发生移动而进行的放电，放电的现象是：在黑暗中可以看到电极的尖端有蓝色的光晕，称为电晕放电。
火花放电的电流大多都很大，而电晕放电的电流比较小。
电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。
在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。
在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。
电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。
此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。
如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。
电晕电流这一现象是G.W. 特里切尔于1938年发现的，称为特里切尔脉冲。
若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。
电压再升高，出现负流注放电，因其形状又称羽状放电或称刷状放电。
当负流注放电得以继续发展到对面电极时，即导致火花放电，使整个间隙击穿。
正极性电晕在尖端电极附近也分布着正离子，但不断被推斥向间隙空间，而电子则被吸进电极，同样形成重复脉冲式电晕电流。
电压继续升高时，出现流注放电，并可导致间隙击穿。
电晕放电频电晕电流与电压同相，反映出电晕功率损耗。
工程应用中还常以外施电压与电晕电荷量的关系表示电晕特性，称为电晕的伏库特性。
架空输电线路导线电晕起始电场强度E s可由皮克公式计算：（千伏／厘米）式中δ为空气相对密度，m为绞线系数,R为导线半径（厘米）。
当δ=1、m＝0.5、R＝0.9厘米时,E s=19.7千伏／厘米。
实际上,导线表面状况如损伤、雨滴、附着物等,都会使电晕放电易于发生。
电晕放电在工程技术领域中有多种影响。
电力系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电晕（见图），会引起电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰。
自持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别
⾃持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别⾃持放电:不依赖外界电离条件，仅由外施电压作⽤即可维持的⼀种⽓体放电类型，与它并列的是⾮⾃持放电。
⽓体放电的形成需要具备两个基本条件，⼀是外施电压，它使电极间隙的空间范围内呈现⼀定强度的电场；⼆是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒⼦。
外界电离因素有多种⽅式，例如，天然辐射或⼈⼯光源照射会使空间出现带电粒⼦。
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。
当外加电压逐渐升⾼后，⽓体中的放电过程发⽣转变，此时若去掉外界激离因素,放电仍继续发展,成辉光放电稀薄⽓体中的⾃激导电现象。
其物理机制是：放电管两极的电压加⼤到⼀定值时，稀薄⽓体中的残余正离⼦被电场加速，获得⾜够⼤的动能去撞击阴极，产⽣⼆次电⼦，经簇射过程形成⼤量带电粒⼦，使⽓体导电。
辉光放电的特点是电流密度⼩，温度不⾼，放电管内产⽣明暗光区，管内的⽓体不同，辉光的颜⾊也不同。
正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。
辉光放电的发光效应被⽤于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利⽤其稳压特性可制成稳压管（如氖稳压管）。
⽓体在低⽓压状态下的⼀种⾃持放电。
对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压⼒处于1～0.1托的范围时，由阴极逸出的电⼦在⽓体中发⽣碰撞电离和光电离，此时放电管的⼤部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜⾊因⽓体⽽异，故称辉光放电。
辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。
1831~1835年,M.法拉第在研究低⽓压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。
1858年,J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒⼦辐射和原⼦物理研究的先躯。
辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段，放电的整个通道由不同亮度的区间组成，即由阴极表⾯开始，依次为：①阿斯通暗区；②阴极光层；③阴极暗区(克鲁克斯暗区)；④负辉光区；⑤法拉第暗区；⑥正柱区;⑦阳极暗区;⑧阳极光层。
高电压绝缘
高电压技术考点整理
1.电介质按物质形态分为：气体介质、液体介质、固体介质2.电器设备中：外绝缘：由气体介质和固体介质联合构成内绝缘：由液体介质和固体介质联合构成3.气体的电离类型：碰撞电离、光电离、热电离4.气体的放电现象有击穿和闪络两种现象。
5.Ⅰ气体介质的电气特性一．气体放电分为：自持放电和非自持放电非自持放电：当施加电压U<Uc时，需要外界电离因素才能维持。
自持放电：当施加电压U>Uc时，气隙中的电离过程仅靠外施电压就可以维持，不再需要外部电离因素。
常见气体放电形式;电晕放电、火花放电，辉光放电，电弧放电，沿面放点电晕放电（电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式）：（名词解释）若构成气体间隙的电极曲率半径很小，或电极间距离很大，当电压升到一定数值时，将在电场非常集中的尖端电极处发生局部的类似月亮晕光的光层，这时用仪表可以观测到放电电流。
随着电压的升高，晕光层逐渐扩大，放电电流也增大，这种放电形式称为电晕放电。
二． 汤逊理论和流注理论1. 汤逊理论：放电的主要原因是电子电离，二次电子来源于正离子撞击阴极表面溢出电子，溢出电子是维持气体放电的必要条件。
二次电子能否接替起始电子的作用是气体放电的判据。
用于低气压、短气隙——pd<26.66kPa.cm自持放电的条件：2. 流注理论:流注理论认为气体放电的必要条件是电子崩达到某一程度后，电子崩产生的空间电荷使原有电场发生畸变，大大加强崩头和崩尾处的电场。
另一方面气隙间正负电荷密度大，复合作用频繁，复合后的光子在如此强的电场中很容易形成产生新的光电离的辐射源，二次电子主要来源于光电离。
适用于高气压，长间隙——pd>26.66kPa.cm自持放电的条件：流注：在正电荷区域内形成正负带电粒子的混合通道，这个电离通道称为流注。
三． 不均匀电场的放电附：不均匀电场分为少不均匀电场（球状电场）和极不均匀电场（棒-棒，棒-板）1. 极性效应：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不同，这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压和间隙击穿电压的不同。
高电压技术
名词解释1、局部放电：在极不均匀电场中，在间隙击穿之前，只在局部场强很强的地方放电，但在整个间隙并未发生击穿，这种放电称为局部放电2、沿面放电：在气体介质和固体介质的交界面上沿着固体介质表面而发生在气体介质中的放电，称为沿面放电。
当沿面放电发展到使整个极间发生沿面击穿时称为沿面闪烁。
3、吸附效应：某些气体的中性分子或原子对电子具有较强的亲合力，当电子与其碰撞时，便吸附其上形成负离子，同时放出能量，这种现象称为吸附效应。
4、自持放电：不依靠外界电离因素，仅由电场作用维持放电的过程，这种过程称为自持放电。
5、极性效应：对于电极形状不对称的棒板间隙，击穿电压与棒的极性有很大的关系，即极性效应，极性效应是不对称的不均匀电场中的一个明显的特性。
6、电击穿：电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接造成固体绝缘击穿的现象。
7、“小桥理论”：杂质、气泡在电场作用下，在电极之间形成小桥，击穿沿着小桥发生。
8、电子崩：是指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新的电子又与初始电子仪器继续参与碰撞电离，使电离电子剧增犹于高山雪崩。
9、电晕放电：电晕放电是极不均匀电场中特有的一种自持放电形式10、吸收现象：直流电压Ｕ加在固体电介质时，通过介质中的电流将随时间而衰减最终达到某一稳态值，这种现象称为吸收现象。
11、临界波头时间：在气隙的５０％操作冲击电压Ｕ５０％与波前时间Ｔｃｒ的关系曲线中，存在最不利的波前时间Ｔｃ，称为临界波前时间。
（此时击穿电压最小）12、绝缘老化：电介质在电场的长时间作用下，会逐渐发生某些物理化学变化，从而使物理、化学性能产生不可逆转的劣化，导致电介质的电气及机械强度下降，介质损耗及电导增大等，这一现象称为绝缘老化。
13、滑闪放电：当电压超过某一临界值后，放电的性质发生变化，个别火花细线则会突然迅速伸长，转变为分叉的树状明亮火花通道在不同的位置上交替出现，称为滑闪放电。
1-1 气体放电基础知识
高压电气设备绝缘预防试验及电气设备状态检修参考教材：电力系统状态检修技术气体放电基础知识关于气体击穿常用气体绝缘介质：空气、SF6、CO2、N2、混合气体（SF6+ CO2、SF6+N2）等。
气体击穿：正常情况下气体是良好的绝缘介质，但当电场强度达到一定数值后，气体会失去绝缘能力（气体击穿）。
气体击穿是气体绝缘失败的最后表现形式，深入了解气体击穿的发展过程，对于提高分析问题、解决问题的能力更有意义。
平均电场强度与最大电场强度尖端效应或边缘效应电极表面的电场强度与其表面电荷密度成正比。
在电极尖端或边缘的曲率半径小，表面电荷密度大，电力线密集，电场强度高，容易发生局部放电。
这种现象称为尖端效应或边缘效应。
尖端效应或边缘效应是极不均匀电场的重要标志。
工程上常需改善电极形状，避免电极表面曲率过大或出现尖锐边缘。
分析绝缘结构的击穿电压时，不仅要考虑绝缘距离，而且还要考虑电场不均匀程度的影响。
对于同样距离的间隙，电场愈不均匀，通常击穿电压愈低。
茹柯夫斯基电极任一等位面上电场强度最大值：12211222C UU C C =+静电感应现象电容分压导体受邻近带电体的影响，在其表面不同部位出现正负电荷的现象称为静电感应。
气体放电的几个概念：气体放电：气体中出现电流的各种形式统称为气体放电。
气体击穿：由于外施电压升高，电流突然剧增，气体失去绝缘性能。
气体由绝缘状态突变为良导电态的过程，称为击穿。
沿面闪络：当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿面闪络。
气体放电的基本形式包括：1、电晕放电（局部放电）；2、辉光放电；3、电弧放电；4、火花放电。
气体击穿后的放电形式受气体压力、电源功率、电极形状等因素的影响。
1、电晕放电：随着电压升高，在电极附近电场最强处出现发光层。
发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用。
2、辉光放电：当气体压力不大、电源功率很小（放电回路中串入很大阻抗），外施电压增到一定值后，回路中电流突增至明显数值，管内阴极和阳极间整个空间出现发光现象。
不同放电方式比较
射频（Radio Frequency - RF）是指在一定频率波段，其定义比较模糊。广义的 射频指从声波波段到光波波段之间的所有电磁波，频率为10KHz-300GHz。也有 定义RF频段为300KHz～30GHz。在无线通信领域，由于有基带，中频，射频， 微波的划分，射频通常指几百MHz到几个GHz之间的信号。所以可以说 13.56MHz这个频率属于射频波段，但是射频波段不是单指这一个频率。
放电就会出现在间隙中，这种放电的外观特征远看貌似低气压下的辉光放电，发出
接近兰色的光。近看，则由大量呈现细丝状的细微快脉冲放电构成。只要电极间 的气隙均匀，则放电是均匀、漫散和稳定的。这些微放电是由大量快脉冲电流细丝
组成，而每个电流细丝在放电空间和时间上都是无规则分布的，放电通道基本为圆
柱状，其半径约为0.1~0.3mm，放电持续时间极短，约为10~100ns，但电流密度却 可高达0.1~1kA/cm2，每个电流细丝就是一个微放电，在介质表面上扩散成表面放 电，并呈现为明亮的斑点。这些宏观特征会随着电极间所加的功率、频率和介质的 不同而有所改变。如用双介质并施加足够的功率时，电晕放电会表现出“无丝状”、 均匀的兰色放电，看上去像辉光放电但却不是辉光放电。这种宏观效应可通过透明 电极或电极间的气隙直接在实验中观察到。当然，不同的气体环境其放电的颜色 是不同的。
的电子雪崩。因此，在放电开始前间隙中必须存在大量的种子电子，而长寿命的亚稳态 及其彭宁电离可以提供这些种子电子。根据10ns暴光的ICCD拍摄的放电图像，Radu小组 发现，在大气压惰性气体He、Ne、Ar、Krypton的DBD间隙中，可以实现辉光放电。除了 辉光放电和丝状放电之外，还存在介于前两者之间的第三种放电模式--柱状放电。
介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD) 介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻 挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常 的工作气压为104～106。电源频率可从50Hz至1MHz。电极结构的设计形式多种多样。 在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也 可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够 高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实 际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构
气体放电
气体放电干燥气体通常是良好的绝缘体。
但在某种特定条件下，当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。
如在气体中安置两个电极并加上一定的电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。
主要的形式有辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电等。
辉光放电低压气体中显示辉光的气体放电现象，是稀薄气体中的自激导电现象。
在置有电极的玻璃管内充入低压气体，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特征是电流较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。
辉光放电各区域中最早被利用于制作霓虹灯。
近代微电子技术中的等离子体涂覆、等离子体刻蚀，也是利用辉光放电过程。
电弧放电如将辉光放电的限流电阻减小，则放电电流增大，并转入电弧放电。
电弧放电的特点是电流密度大而极间电压低，其自持依赖于新的电子发射机制，即热发射和冷发射。
热发射是因正离子轰击阴极出现局部高温而产生的；冷发射则是因阴极表面存在局部强电场而引起的。
前者称为热电子电弧，后者称为冷阴极电弧。
作为强光源的碳极电弧就是热电子电弧；电力工业用的汞弧整流管则利用冷阴极电弧。
碳极电弧是最早的强光光源。
各种高气压放电灯如高气压汞灯、氙灯、钠灯，是在管泡内进行电弧放电的光源。
电弧焊接、电弧切割在工业上有广泛应用；电弧的高温可作为电炉的热源。
电晕放电在气压较高而极间距离大时，不易得到自持放电。
但是，如果一个或两个电极很尖（即曲率半径很小），形成很强的局部电场，则能导致气体的强烈激发和电离，并出现发光的薄层，称电晕层；电晕层外的区域，电场不足以激发和电离，呈黑暗状，称电晕外区。
这种放电称电晕放电，是一种不完全击穿的自持放电。
负离子发生器就是电晕放电的一种应用。
火花放电这是在电源电压较高,足以击穿气体,但电源功率不够大，不能维持持续放电时产生的一种放电。
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自持放电:
不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的
一种气体放电类型，与它并列的是非自持放电。
气体放电的形成需要具备两个基本条件，一是外施电压，它使电极间隙的空间范围内呈现一定强度的电场；二是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒子。
外界电离因素有多种方式，例如，天然辐射或人工光源照射会使空间出现带电粒子。
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。
当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激离因素,放电仍继续发展,成
辉光放电
稀薄气体中的自激导电现象。
其物理机制是：放电管两极的电压加大到一定值时，稀薄气体中的残余正离子被电场加速，获得足够大的动能去撞击阴极，产生二次电子，经簇射过程形成大量带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特点是电流密度小，温度不高，放电管内产生明暗光区，管内的气体不同，辉光的颜色也不同。
正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。
辉光放电的发光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利用其稳压特性可制成稳压管（如氖稳压管）。
气体在低气压状态下的一种自持放电。
对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压力处于1～0.1托的范围时，由阴极逸出的电子在气体中发生碰撞电离和光电离，此时放电管的大部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜色因
气体而异，故称辉光放电。
辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。
1831~1835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。
1858年,J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒子辐射和原子物理研究的先躯。
辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段，放电的整个通道由不同亮度的区间组成，即由阴极表面开始，依次为：①阿斯通暗区；②阴极光层；
③阴极暗区(克鲁克斯暗区)；④负辉光区；⑤法拉第暗区；⑥正柱区;⑦阳极暗区;⑧阳极光层。
其中以负辉光区、法拉第暗区和正柱区为主体。
这些光区是空间电离过程及电荷分布所造成的结果，与气体类别、气体压力、电极材料等因素有关，这些都可以从放电理论上作出解释。
辉光放电时，在两个电极附近聚集了较多的异号空间电荷，因而形成明显的电位降落，分别称为阴极压降和阳极压降。
阴极压降又是电极间电位降落的主要成分，在正常辉光放电时，两极间的电压不随电流变化，即具有稳压的特性。
辉光放电的主要应用是：①利用它的发光效应（如霓虹灯）和正常辉光放电的稳压特性(如氖稳压管)。
②利用辉光放电的正柱区产生激光的特性，制做氦氖激光器。
电晕放电(corona discharge)
气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。
是最常见的一种气体放电形式。
在曲率半径很大的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。
发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。
电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。
电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。
在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。
在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间,并形成负离子,在靠近电极表面则聚集起正离子。
电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。
此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。
如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。
电晕电流这一现象是G.W.特里切尔于1938年发现的，称为特里切尔脉冲。
若电压继续升高,电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大,转变为负辉光放电。
电压再升高，出现负流注放电（见流注理论），因其形状又称羽状放电或称刷状放电。
当负流注放电得以继续发展到对面电极时，即导致火花放电，使整个间隙击穿。
正极性电晕在尖端电极附近也分布着正离子，但不断被推斥向间隙空间，而电子则被吸进电极,同样形成重复脉冲式电晕电流。
电压继续升高时,出现流注放电，并可导致间隙击穿。
工频交流电晕在正、负半周内其放电过程与直流正、负电晕基本相同。
工频电晕电流与电压同相，反映出电晕功率损耗。
工程应用中还常以外施电压与电晕电荷量的关系表示电晕特性，称为电晕的伏库特性。
架空输电线路导线电晕起始电场强度E s可由皮克公式计算：
（千伏／厘米）
式中δ为空气相对密度，m为绞线系数,R为导线半径（厘米）。
当δ=1、m＝0.5、R＝0.9厘米时,E s=19.7千伏／厘米。
实际上,导线表面状况如损伤、雨滴、附着物等,都会使电晕放电易于发生。
电晕放电在工程技术领域中有多种影响。
电力系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电晕（见图），会引起电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰。
进行线路设计时，应选择足够的导线截面积，或采用分裂导线降低导线表面电场的方式,以避免发生电晕。
对于高电压电气设备,发生电晕放电会逐渐破坏设备绝缘性能。
电晕放电的空间电荷在一定条件下又有提高间隙击穿强度的作用。
当线路出现雷电或操作过电压时，因电晕损失而能削弱过电压幅值。
利用电晕放电可以进行静电除尘、污水处理、空气净化等。
地面上的树木等尖端物体在大地电场作用下的电晕放电是参与大气电平衡的重要环节。
海洋表面溅射水滴上出现的电晕放电可促进海洋中有机物的生成，还可能是地球远古大气中生物前合成氨基酸的有效放电形式之一。
针对不同应用目的研究，电晕放电是具有重要意义的技术课题。
电弧放电（arc discharge）
气体放电中最强烈的一种自持放电。
当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安）,并发出强烈的光辉,产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。
电弧是一种常见的热等离子体（见等离子体应用）。
电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。
电弧的重要特点是电流增大时,极间电压下降,弧柱电位梯度也低，每厘米长电弧电压降通常不过几百伏，有时在1伏以下。
弧柱的电流密度很高,每平方厘米可达几千安，极斑上的电流密度更高。
电弧放电可分为3个区域：阴极区、弧柱和阳极区。
其导电的机理是：阴极依靠场致电子发射和热电子发射效应发射电子；弧柱依靠其中粒子热运动相互碰撞产生自由电子及正离子，呈现导电性，这种电离过程称为热电离；阳极起收集电子等作用，对电弧过程影响常较小。
在弧柱中，与热电离作用相反，电子与正离子会因复合而成为中性粒子或扩散到弧柱外，这一现象称为去电离。
在稳定电弧放电中，电离速度与去电离速度相同，形成电离平衡。
此时弧柱中的平衡状态可用萨哈公式描述。
能量平衡是描述电弧放电现象的又一重要定律。
能量的产生是电弧的焦耳热，能量的发散则通过辐射、对流和传导三种途径。
改变散热条件可使电弧参数改变，并影响放电的稳定性。
电弧通常可分为长弧和短弧两类。
长弧中弧柱起重要作用。
短弧长度在几毫米以下，阴极区和阳极区起主要作用。
根据电弧所处的介质不同又分为气中电弧和真空电弧两种。
液体(油或水)
中的电弧实际在气泡中放电，也属于气中电弧。
真空电弧实际是在稀薄的电极材料蒸气中放电。
这二种电弧的特性有较大差别。
电弧是一束高温电离气体，在外力作用下，如气流，外界磁场甚至电弧本身产生的磁场作用下会迅速移动（每秒可达几百米），拉长、卷曲形成十分复杂的形状。
电弧在电极上的孳生点也会快速移动或跳动。
在电力系统中，开关分断电路时会出现电弧放电。
由于电弧弧柱的电位梯度小，如大气中几百安以上电弧电位梯度只有15伏/厘米左右。
在大气中开关分
断100千伏5安电路时，电弧长度超过7米。
电流再大，电弧长度可达30米。
因此要求高压开关能够迅速地在很小的封闭容器内使电弧熄灭，为此，专门设计出各种各样的灭弧室。
灭弧室的基本类型有：①采用六氟化硫、真空和油等介质；②采用气吹、磁吹等方式快速从电弧中导出能量；③迅速拉长电弧等。
直流电弧要比交流电弧难以熄灭。
电弧放电可用于焊接、冶炼、照明、喷涂等。
这些场合主要是利用电弧的高温、高能量密度、易控制等特点。
在这些应用中，都需使电弧稳定放电。
火花放电（spark discharge）
当高压电源的功率不太大时，高压电极间的气体在强电场的作用下被击穿，产生明亮、曲折、狭窄且有分叉的电火花，并伴随爆裂声，这种形式的自激导电叫火花放电。
火花放电的击穿电压与气体的性质和压强、电极的形状和大小以及电极间距离等因素有关。
雷电就是一种强大的火花放电现象。