1气体击穿理论

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：辉光放电仅仅发生在气压较低的情况下
激励能We：发生激励过程所需要的能量称为激励能。 激励电位Ue：以电子伏表示的激励能
原子处在激励状态的平均“寿命”通常大致只有10-7—10-8s数量 级，然后就自发地迅速恢复到正常状态。
原子由较高激励能级跃迁至较低激励能级时将以光子的形式释 放出能量。光子（光辐射）的频率由下式决定，即：
h：普朗克常数
：辐射电磁波的频率
亚稳激励状态：原子处于亚稳激励状态时极不容易直接恢复到 正常状态（直接跃迁的概率极小），一般必须先从外界获得能量跃 迁到更高能级后，才能恢复到正常状态。原子处于亚稳状态的平均 寿命较长，可达10-4—10-2s数量级。
（三）原子的电离
原子的电离：原子在外界因素作用下，使其一个或几 个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程 称为原子的电离。
（2）当外回路阻抗很小、电源功率足够大：间隙击穿 后可立即转入电弧放电，形成明亮而电导极大的放电通道。
4、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； 随着电压继续升高，发光层逐渐扩大，放电电流也逐渐增 大。这种放电称为电晕放电。
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。
如电压继续升高，从电晕电极伸展出许多较明亮的 细放电通道，称为刷状放电；
电压再升高，最后整个间隙才被击穿，根据电源功 率的大小而转为电弧放电或火花放电。
第二节 带电质点的产生 气体分子的电离和金属的表面电离
在电场作用下气体间隙中能发生放电现象，说明其中 存在大量带电质点。这些带电质点的产生及消失决定了气 体中的放电现象。因此在分析气体击穿的规律前，首先讨 论在气体空间和从金属电极产生带电质点的一般规律。
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。
气体绝缘要解决的主要问题：如何选择合适wenku.baidu.com绝缘距 离；如何提高气体间隙的击穿电压。
影响气体击穿的主要因素： 电场分布 电压种类 气体状态
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。
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。
3、火花放电
在较高气压（例如大气压力）下，气体击穿后总是 形成收细的发光放电通道，而不再扩散于间隙中的整个空 间，称为火花放电。
电离能Wi：电离过程所需要的能量称为电离能。 同样，电离能也可以用电离电位Ui来表示 分级电离：原子先经过激励阶段（通常是亚稳激励状 态），然后接着发生电离的情况称为分级电离。显然这时 所需外来能量小于使原子直接电离所需的能量。
二、气体中质点的自由行程
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。
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。
两种情况：
（1）当外回路中阻抗很大： （2）当外回路阻抗很小、电源功率足够大：
（1）当外回路中阻抗很大：电极间出现贯通两极的断 续的明亮细火花。火花间断的原因，回路阻抗很大，限制 了放电电流，间隙击穿后形成火花，电流突增，结果外回 路中阻抗上压降增加，导致放电间隙上电压降低，以致火 花不能维持而熄灭；火花熄灭后，回路中电流减小，阻抗 上压降又降低，放电间隙上电压重又增加，使间隙重又击 穿而再形成火花。如此周而复始，形成断续的火花放电。
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
（一）原子的能级
能级：根据其中电子的能量状态，原子具有一系列 可取的确定的能量状态，称为原子的能级。
电子伏（eV）：微观系统中的能量单位为电子伏； 1 eV的能量相当于一个电子在电场作用下行经1V电位差 所获得的能量。电子的电荷为1.610-19C。所以：
（二）原子的激励
激励：在外界因素作用下，原子中的电子从较低能 级跃迁到较高能级的过程。
一、原子的激励和电离 二、气体中质点的自由行程 三、气体中带电质点的产生 四、金属的表面电离
一、原子的激励和电离
（一）原子的能级
原子结构： 电子具有确定的能量（位能和动能），通常轨道半 径越小，能量越小；电子的能量只能取一系列不连续的确 定值（量子化）；原子的位能（内能）取决于其中电子的 能量，当各电子具有最小的能量，即位于离原子核最近的 各轨道上时，原子的位能最小；正常状态下原子具有最小 位能。当电子从其轨道跃迁到标志着能量更高的离原子核 较远的轨道上时，原子的位能也相应增加，反之亦然。