高电压技术,第一章第6节不均匀电场的放电过程
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• 操作过电压的幅值受到电晕的抑制。
• 电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭 氧发生器等工业设施中得到广泛应用。
三、极不均匀电场的放电过程
极性效应
在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的 那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发 展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的 极性有密切的关系。极不均匀电场中的放电存在着明 显的极性效应。
所以，当电压进一步 提高时，电晕区不易向外 扩展，整个气隙击穿将是 不顺利的，因而这时气隙 的击穿电压要比正极性时 高得多，完成击穿过程所 需的时间也要比正极性时 长得多。
1.3.2 不均匀电场气隙中的流注放电
负棒—正板放电过程
E'
负极
正极
E''
电子崩
放电
流注
场强不足
流注熄灭
棒极前流 注加强
流注开始 场强增大
• 决定极性要看表面电场较强的那个电极所 具有的电位符号：
• 在两个电极几何形状不同时，极性取决于 曲率半径较小的那个电极的电位符号，如 “棒-板”气隙。
• 在两个电极几何形状相同时，极性取决于 不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒” 气隙。
下面以电场极不均匀的“棒-板”气隙为例， 从流注的概念出发，说明放电的：
电晕放电的危害
➢ 电晕放电引起的光、声、热等效应及使空气 发生化学反应，都会消耗一定的能量。电晕损 耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因素， 坏天气时电晕损耗要比好天气时大得多。
➢电晕放电还会产生可闻噪声，并有可能 超出环境保护所容许的标准。
➢电晕放电中，由于 电子崩和流注不断消 失和重新出现所造成 的放电脉冲会产生高 频电磁波，从而对无 线电RI和电视广播产 生干扰TVI。
第六节 不均匀电场中的放电过程
➢稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征 ➢电晕放电 ➢极不均匀电场的放电过程
一、稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征
为了描述各种结构的电场不均匀程度，可引 入一个电场不均匀系数f，表示为：
f E max Ev
Emax：最大电场强度
E v :平均电场强度
Ev
U d
f<2时为稍不均匀电场， f>4极不均匀电场。
降低电晕的方法： ➢在选择导线的结构和尺寸时，应使好天气时电晕损 耗接近于零，对无线电和电视的干扰应限制到容许水 平以下。
➢对于超高压和特高压线路的分裂线来说，找到最 佳的分裂距，使导线表面最大电场强度值最小。
•从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度。
• 电晕放电的有利之处：
• 在输电线上传播的雷电电压波因电晕放电 而衰减其幅值和降低其波前陡度。
曲尖晕极特式率端光有。不发半状的均生 放径自匀的 电小持场。蓝的放的紫电电一极色形种
1.5.1 电晕放电
电晕放电的起始电压一般用经验公式来推算，流 传最广的是皮克公式，电晕起始场强近似为：
Ec3m 0(10r.3 )k( V/cm )
m—导线表面粗糙系数 ，光滑导线 m1 ，
绞线的 m0.8~0.9
什么样的电场是不均匀电场？
均匀电场：削弱了边缘效应的平行板电极。 稍不均匀电场：球隙、同轴圆筒状电极。 极不均匀电场：棒-板电极，棒-棒电极
=1
电场不均匀系数f
f = E max
<2
E av
>4
二、电晕放电
由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而当 所加电压达到某一临界值时，曲率半径较小的电极 附近空间的电场强度首先达到了起始场强E0，因而 在这个局部区域出现碰撞电离和电子崩，甚至出现 流注，这种仅仅发生在强场区（小曲率半径电极附 近空间）的局部放电称为电晕放电。
➢发展过程 ➢极性效应
（一）正极性
如图所示，棒极带 正电位时，电子崩头部 的电子到达棒极后即将 被中和 ，棒极附近强 场区内的电晕放电将在 棒极附近空间留下许多 正离子。
Hale Waihona Puke Baidu
No Image
No Image
这些正离子虽朝板 极移动，但速度很 慢而暂留在棒极附 近。
这些正空间电荷削弱 了棒极附近的电场强度， 而加强了正离子群外部空 间的电场，因此当电压进 一步提高，随着电晕放电 区的扩展，强场区亦将逐 渐向板极方向推进，因而 放电的发展是顺利的。
—空气相对密度；
r— 导线半径（cm）
在雨、雪、雾天气时，导线表面会出现许 多水滴，它们在强电场和重力的作用下，将克 服本身的表面张力而被拉成锥形，从而使导线 表面的电场发生变化，结果在较低的电压和电 场强度下就会出现电晕放电。
1.5.1 电晕放电
2、电晕放电的物理过程和效应 效应： 1)、声、光、热 吱吱的响声 蓝紫色的晕光 周围气体温度升高
混合质通道
➢在进行外绝缘的冲击电压实验时，也往往施加正 极性冲击电压，因为此时电气强度较低。
➢输电线路和电气设备外绝缘的空气间隙大都属于 极不均匀电场的情况，所以在工频高电压的作用下， 击穿发生在外加电压为正极性的那半周内。
小结
➢用不均匀系数来描述电场的不均匀程度； ➢电晕放电是发生在小曲率半径电极附近的 放电； ➢电场极不均匀的“棒-板”气隙，负极性击 穿电压高于正极性击穿电压。
不均匀电场气隙中的流注放电
正棒—负板放电过程
E
正极
电子崩
电场加强 ，有利正 流注发展
流注
场强增大
流注加强
负极
放电
如图1-13（a）所示： 棒极负极性时，电子崩 将由棒极表面出发向外 发展，崩头的电子在离 开强场（电晕）区后， 虽不能再引起碰撞电离， 但仍继续往板极运动。
在图1-13（b）中 ：留 在棒极附近的也是大批 正离子，这时它们将加 强棒极表面附近的电场 而削弱外围空间的电场， 电场情况如图1-13（c） 所示。
• 电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭 氧发生器等工业设施中得到广泛应用。
三、极不均匀电场的放电过程
极性效应
在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的 那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发 展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的 极性有密切的关系。极不均匀电场中的放电存在着明 显的极性效应。
所以，当电压进一步 提高时，电晕区不易向外 扩展，整个气隙击穿将是 不顺利的，因而这时气隙 的击穿电压要比正极性时 高得多，完成击穿过程所 需的时间也要比正极性时 长得多。
1.3.2 不均匀电场气隙中的流注放电
负棒—正板放电过程
E'
负极
正极
E''
电子崩
放电
流注
场强不足
流注熄灭
棒极前流 注加强
流注开始 场强增大
• 决定极性要看表面电场较强的那个电极所 具有的电位符号：
• 在两个电极几何形状不同时，极性取决于 曲率半径较小的那个电极的电位符号，如 “棒-板”气隙。
• 在两个电极几何形状相同时，极性取决于 不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒” 气隙。
下面以电场极不均匀的“棒-板”气隙为例， 从流注的概念出发，说明放电的：
电晕放电的危害
➢ 电晕放电引起的光、声、热等效应及使空气 发生化学反应，都会消耗一定的能量。电晕损 耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因素， 坏天气时电晕损耗要比好天气时大得多。
➢电晕放电还会产生可闻噪声，并有可能 超出环境保护所容许的标准。
➢电晕放电中，由于 电子崩和流注不断消 失和重新出现所造成 的放电脉冲会产生高 频电磁波，从而对无 线电RI和电视广播产 生干扰TVI。
第六节 不均匀电场中的放电过程
➢稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征 ➢电晕放电 ➢极不均匀电场的放电过程
一、稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征
为了描述各种结构的电场不均匀程度，可引 入一个电场不均匀系数f，表示为：
f E max Ev
Emax：最大电场强度
E v :平均电场强度
Ev
U d
f<2时为稍不均匀电场， f>4极不均匀电场。
降低电晕的方法： ➢在选择导线的结构和尺寸时，应使好天气时电晕损 耗接近于零，对无线电和电视的干扰应限制到容许水 平以下。
➢对于超高压和特高压线路的分裂线来说，找到最 佳的分裂距，使导线表面最大电场强度值最小。
•从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度。
• 电晕放电的有利之处：
• 在输电线上传播的雷电电压波因电晕放电 而衰减其幅值和降低其波前陡度。
曲尖晕极特式率端光有。不发半状的均生 放径自匀的 电小持场。蓝的放的紫电电一极色形种
1.5.1 电晕放电
电晕放电的起始电压一般用经验公式来推算，流 传最广的是皮克公式，电晕起始场强近似为：
Ec3m 0(10r.3 )k( V/cm )
m—导线表面粗糙系数 ，光滑导线 m1 ，
绞线的 m0.8~0.9
什么样的电场是不均匀电场？
均匀电场：削弱了边缘效应的平行板电极。 稍不均匀电场：球隙、同轴圆筒状电极。 极不均匀电场：棒-板电极，棒-棒电极
=1
电场不均匀系数f
f = E max
<2
E av
>4
二、电晕放电
由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而当 所加电压达到某一临界值时，曲率半径较小的电极 附近空间的电场强度首先达到了起始场强E0，因而 在这个局部区域出现碰撞电离和电子崩，甚至出现 流注，这种仅仅发生在强场区（小曲率半径电极附 近空间）的局部放电称为电晕放电。
➢发展过程 ➢极性效应
（一）正极性
如图所示，棒极带 正电位时，电子崩头部 的电子到达棒极后即将 被中和 ，棒极附近强 场区内的电晕放电将在 棒极附近空间留下许多 正离子。
Hale Waihona Puke Baidu
No Image
No Image
这些正离子虽朝板 极移动，但速度很 慢而暂留在棒极附 近。
这些正空间电荷削弱 了棒极附近的电场强度， 而加强了正离子群外部空 间的电场，因此当电压进 一步提高，随着电晕放电 区的扩展，强场区亦将逐 渐向板极方向推进，因而 放电的发展是顺利的。
—空气相对密度；
r— 导线半径（cm）
在雨、雪、雾天气时，导线表面会出现许 多水滴，它们在强电场和重力的作用下，将克 服本身的表面张力而被拉成锥形，从而使导线 表面的电场发生变化，结果在较低的电压和电 场强度下就会出现电晕放电。
1.5.1 电晕放电
2、电晕放电的物理过程和效应 效应： 1)、声、光、热 吱吱的响声 蓝紫色的晕光 周围气体温度升高
混合质通道
➢在进行外绝缘的冲击电压实验时，也往往施加正 极性冲击电压，因为此时电气强度较低。
➢输电线路和电气设备外绝缘的空气间隙大都属于 极不均匀电场的情况，所以在工频高电压的作用下， 击穿发生在外加电压为正极性的那半周内。
小结
➢用不均匀系数来描述电场的不均匀程度； ➢电晕放电是发生在小曲率半径电极附近的 放电； ➢电场极不均匀的“棒-板”气隙，负极性击 穿电压高于正极性击穿电压。
不均匀电场气隙中的流注放电
正棒—负板放电过程
E
正极
电子崩
电场加强 ，有利正 流注发展
流注
场强增大
流注加强
负极
放电
如图1-13（a）所示： 棒极负极性时，电子崩 将由棒极表面出发向外 发展，崩头的电子在离 开强场（电晕）区后， 虽不能再引起碰撞电离， 但仍继续往板极运动。
在图1-13（b）中 ：留 在棒极附近的也是大批 正离子，这时它们将加 强棒极表面附近的电场 而削弱外围空间的电场， 电场情况如图1-13（c） 所示。