第一章-气体放电的基本物理过程PPT课件.ppt

第第1 1章章 气体放气体放电的基本物理的基本物理过程程1.1 1.1 带电带电粒子的粒子的粒子的粒子的产产生和消失生和消失生和消失生和消失1.2 1.2 汤逊汤逊理理理理论论1.3 1.3 流注放流注放流注放流注放电电1.4 1.4 放放放放电时间电时间和冲和冲和冲和冲击电压击电压下的气隙下的气隙下的气隙下的气隙击击穿穿穿穿1.5 1.5 电晕电晕放放放放电电和沿面放和沿面放和沿面放和沿面放电电1.6 1.6 污闪污闪放放放放电电1-气隙中气隙中气隙中气隙中带电带电粒子粒子粒子粒子是如何是如何是如何是如何形成形成形成形成的？的？的？的？气隙中的气隙中的气隙中的气隙中的导电导电通道通道通道通道是如何是如何是如何是如何形成形成形成形成的？的？的？的？思考下述思考下述问题：第第1 1章章 气体放气体放电的基本物理的基本物理过程程电荷的定向迁移和泄漏荷的定向迁移和泄漏气体放气体放气体放气体放电电2-1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 带电带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运粒子在气体中的运粒子在气体中的运动动1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 带电带电粒子的粒子的粒子的粒子的产产生生生生1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 负负离子的形成离子的形成离子的形成离子的形成1.1.4 1.1.4 1.1.4 1.1.4 带电带电粒子的消失粒子的消失粒子的消失粒子的消失1.1 1.1 带电粒子的粒子的产生和消失生和消失3-平均自由行程平均自由行程平均自由行程平均自由行程 带电质带电质点的迁移率点的迁移率点的迁移率点的迁移率 激励激励激励激励 电电离离离离 复合复合复合复合1.1.1 1.1.1 带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运动相关学相关学相关学相关学术术语术术语4-质点的平均自由行程点的平均自由行程 ：一一个个带电质点点在在向向前前行行进1 1cm距距离离内内，发生生碰碰撞撞次次数的倒数数的倒数 。1.1.1 1.1.1 带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运动5-质点的平均自由行程点的平均自由行程 受温度和气受温度和气受温度和气受温度和气压压影响影响影响影响电子的子的 要比分子和离子的大得多要比分子和离子的大得多 的性的性质反映了反映了反映了反映了带电质带电质点自由运点自由运点自由运点自由运动动的能力的能力的能力的能力1.1.1 1.1.1 带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运动6-带电质点的迁移率点的迁移率E负负极极极极正极正极正极正极正离子正离子正离子正离子电电子子子子迁移率1.1.1 1.1.1 带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运动7-激励、激励、电离和复合离和复合原子核原子核原子核原子核基基基基态电态电子子子子能量能量能量能量激励激励激励激励电电离离离离电电离能离能离能离能复合复合复合复合1.1.1 1.1.1 带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运动8-激励、激励、电离和复合离和复合1.1.1 1.1.1 带电粒子在气体中的运粒子在气体中的运动气体气体电离能离能N215.5O212.5CO213.7SF615.6H215.4H2O12.79-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生带电带电粒子的来源粒子的来源粒子的来源粒子的来源源于气体内部源于气体内部源于气体内部源于气体内部源于源于源于源于电电极极极极碰撞碰撞碰撞碰撞电电离离离离热电热电离离离离光光光光电电离离离离正离子碰撞正离子碰撞正离子碰撞正离子碰撞光光光光电电子子子子发发射射射射热电热电子子子子发发射射射射强场发强场发射射射射10-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生碰撞碰撞电离离源于气体内部源于气体内部源于气体内部源于气体内部中性原子中性原子电子子E E电子子动能能电离能离能气体中气体中气体中气体中产产生生生生带电带电粒子的最主要原因粒子的最主要原因粒子的最主要原因粒子的最主要原因11-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生热电离离源于气体内部源于气体内部源于气体内部源于气体内部中性原子中性原子电子子电子子动能能电离能离能高温高温高温高温在大电弧的情况下发生12-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生光光电离离源于气体内部源于气体内部源于气体内部源于气体内部中性原子中性原子光子能量光子能量电离能离能光子光子光子光子X X射射线、线13-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生正离子碰撞阴极正离子碰撞阴极源于源于源于源于电电极极极极E负负极极极极正极正极正极正极正离子正离子正离子正离子电子子正离子的能量与金属正离子的能量与金属电极的逸出功的关系极的逸出功的关系14-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生源于源于源于源于电电极极极极一些金属的逸出功一些金属的逸出功金属金属逸出功（逸出功（eV)铝4.08银4.73铜4.7铁4.48氧化氧化铜5.3415-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生光光电子子发射射源于源于源于源于电电极极极极E负负极极极极正极正极正极正极光光电效效应16-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生热电子子发射射源于源于源于源于电电极极极极E负负极极极极正极正极正极正极加加加加热热17-1.1.2 1.1.2 带电粒子的粒子的产生生强场发射射源于源于源于源于电电极极极极E负负极极极极正极正极正极正极真空中、高真空中、高压气体中、液体中、固体中气体中、液体中、固体中电场阈值18-1.1.3 1.1.3 负离子的形成离子的形成气体分子要有很高的气体分子要有很高的电负性性 E负负极极极极正极正极正极正极19-1.1.3 1.1.3 负离子的形成离子的形成电子子亲和能和能 元素元素电子子亲合能（合能（eV）电负性性值F4.034.0Cl3.743.0Br3.652.8I3.302.520-1.1.4 1.1.4 带电质点的消失点的消失E负负极极极极正极正极正极正极带电带电粒子消失的三条途径：复合、粒子消失的三条途径：复合、粒子消失的三条途径：复合、粒子消失的三条途径：复合、扩扩散和中和散和中和散和中和散和中和复合复合中和中和扩散散21-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.11.2.1、电子崩子崩1.2.21.2.2、自持放、自持放电1.2.31.2.3、巴申定律、巴申定律1.2.41.2.4、汤逊理理论22-1.2 1.2 汤逊理理论E负负极极极极正极正极正极正极1.2.1.1.2.1.电子崩子崩初始初始电子子碰撞碰撞电离离电子倍增子倍增碰撞碰撞电离离电子崩子崩 崩崩头崩尾崩尾23-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.1.1.2.1.电子崩子崩讨论与与电场及气及气压的关系的关系的定的定的定的定义义E E增大，增大，增大，增大，急急急急剧剧增大；增大；增大；增大；p p很大或很小很大或很小很大或很小很大或很小时时，均很小。均很小。均很小。均很小。电子碰撞子碰撞电离系数离系数1 cm1 cm，碰撞碰撞电离平均次数离平均次数24-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.1.1.2.1.电子崩子崩电电子数：子数：子数：子数：25-1.2 1.2 汤逊理理论E负负极极极极正极正极正极正极1.2.2.1.2.2.自持放自持放电电荷泄漏完荷泄漏完毕，放，放电过程完成程完成电子崩子崩放放电形成形成电子倍增子倍增正粒子碰撞阴极正粒子碰撞阴极正粒子碰撞阴极正粒子碰撞阴极产产生生生生电电子子子子26-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.2.1.2.2.自持放自持放电电电子数：子数：子数：子数：正离子数：正离子数：正离子数：正离子数：新新新新电电子数：子数：子数：子数：过过程程程程27-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.2.1.2.2.自持放自持放电均匀均匀电场自持放自持放电条件：条件：非自持非自持自持自持对应的的电压起始放起始放起始放起始放电电压电电压28-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.2.1.2.2.自持放自持放电电流随外施流随外施电压的提的提高而增大，因高而增大，因为带电质点向点向电极运极运动的速的速度加快复合率减小度加快复合率减小 电流流饱和，和，带电质点全部点全部进入入电极，极，电流流仅取决于外取决于外电离因素的离因素的强弱（良弱（良好的好的绝缘状状态）电流开始增流开始增大，由于大，由于电子碰撞子碰撞电离离引起的引起的 电流急流急剧上升上升放放电过程程进入入了一个新的了一个新的阶段（段（击穿）穿）外施外施电压小于小于U U0 0时的放的放电是非自持放是非自持放电。电压到达到达U U0 0后，后，电流流剧增，增，间隙中隙中电离离过程只靠外施程只靠外施电压已能已能维持，不再需持，不再需要外要外电离因素。离因素。自持放自持放电起始起始电压29-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.3.1.2.3.巴申定律巴申定律18891889年，巴年，巴申完成了他申完成了他的著名的著名实验。30-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.3.1.2.3.巴申定律巴申定律定性解定性解定性解定性解释释气气压下降下降分子分子间距增大距增大电子累子累积能量大能量大电子崩子崩+击穿穿间距距过大大难以碰撞以碰撞电离离难难！31-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.4.1.2.4.汤逊理理论汤逊汤逊的理的理的理的理论论推推推推导导考考虑过程：程：考考虑自持放自持放电临界条件：界条件：考考虑平均自由程与气平均自由程与气压的关系：的关系：32-1.2 1.2 汤逊理理论1.2.4.1.2.4.汤逊理理论汤逊汤逊的理的理的理的理论论推推推推导导 击穿穿电压U表示表示为：汤逊汤逊理理理理论论的适用条件：的适用条件：的适用条件：的适用条件：均匀均匀电场33-无法解无法解无法解无法解释长间释长间隙放隙放隙放隙放电电的物理的物理的物理的物理现现象象象象汤逊汤逊理理理理论论的不足：的不足：的不足：的不足：放放电时间较长放放电特征呈特征呈丝状状阴极的作用阴极的作用1.2 1.2 汤逊理理论34-1.3 1.3 流注放流注放电1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 均匀均匀均匀均匀电场电场气隙中的流注放气隙中的流注放气隙中的流注放气隙中的流注放电电1.3.2 1.3.2 1.3.2 1.3.2 不均匀不均匀不均匀不均匀电场电场气隙中的流注放气隙中的流注放气隙中的流注放气隙中的流注放电电1.3.3 1.3.3 1.3.3 1.3.3 先先先先导导放放放放电电（补补充知充知充知充知识识）35-什么什么样的的电场是不均匀是不均匀电场？均匀均匀电场：削弱了：削弱了边缘效效应的平行板的平行板电极。极。稍不均匀稍不均匀电场：球隙、同：球隙、同轴圆筒状筒状电极。极。极不均匀极不均匀电场：棒：棒-板板电极，棒极，棒-棒棒电极极电场不均匀系数不均匀系数f f=141.3 1.3 流注放流注放电36-1.3.1 1.3.1 均匀均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电E负负极极极极正极正极正极正极37-1.3.1 1.3.1 均匀均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电初始初始电子崩子崩空空间电荷荷光光电离离二次二次电子崩子崩注入初崩注入初崩空空间电荷作用？荷作用？流注流注自持自持38-1.3.1 1.3.1 均匀均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电汤逊理理论的的问题（长间隙气隙）隙气隙）阴极作用放电时间流注过程放电通道空间电荷+光电离39-1.3.1 1.3.1 均匀均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电E负负极极极极正极正极正极正极正流注：由正极向正流注：由正极向负极极发展的流注放展的流注放电过程。程。发展速度：展速度：3-410e6 m/s40-1.3.1 1.3.1 均匀均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电负流注：由流注：由负极向正极极向正极发展的流注放展的流注放电过程程发展速度：展速度：7-810e5 m/sE负负极极极极正极正极正极正极41-1.3.2 1.3.2 不均匀不均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电正极正极正极正极负负极极极极正棒负板放电过程电场加加强，有利正流有利正流注注发展展电子崩子崩流注流注场强增大增大流注加流注加强放放电42-1.3.2 1.3.2 不均匀不均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电正棒负板电场分布43-1.3.2 1.3.2 不均匀不均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电负负极极极极正极正极正极正极负棒正板放电过程电子崩子崩流注流注场强不足不足流注熄流注熄灭棒极前流棒极前流注加注加强混合混合质通道通道场强增大增大流注开始流注开始放电44-1.3.2 1.3.2 不均匀不均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电负棒正板电场分布45-1.3.2 1.3.2 不均匀不均匀电场气隙中的流注放气隙中的流注放电极性效应极性：曲率半径小的极性：曲率半径小的极性：曲率半径小的极性：曲率半径小的电电极所极所极所极所带带的极性。的极性。的极性。的极性。不均匀不均匀电场气隙中，正极性放气隙中，正极性放电较负极性放极性放电更容易更容易发生。生。46-1.3.3 1.3.3 先先导放放电间隙隙过长（超超超超过过1 1 1 1 m m m m），流流注注不不足足以以贯通通时，击穿穿如如何何发生？生？炽热的等离子体通道的等离子体通道热电热电离离离离棒极附近棒极附近热电离的作用离的作用47-1.4 1.4 放放电时间和冲和冲击电压下的放下的放电特性特性1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 放放放放电时间电时间的概念和意的概念和意的概念和意的概念和意义义1.4.2 1.4.2 1.4.2 1.4.2 标标准化冲准化冲准化冲准化冲击电压击电压波形波形波形波形1.4.3 1.4.3 1.4.3 1.4.3 冲冲冲冲击电压击电压下气隙的下气隙的下气隙的下气隙的击击穿特性穿特性穿特性穿特性48-1.4.1 1.4.1 放放电时间的概念和意的概念和意义引发放电的条件：a.强电场 b.种子电子 c.放放电时间电时间放电时间：nss数量级外施电压为直流、交流有充足有充足的放电时间。若为冲击电压，情况将怎样？49-1.4.1 1.4.1 放放电时间的概念和意的概念和意义50-有效有效电子子电极材料极材料外施外施电压光照情况光照情况电场均匀度均匀度击穿穿过程程间隙隙长度度电场均匀度均匀度外施外施电压1.4.1 1.4.1 放放电时间的概念和意的概念和意义51-1.4.2 1.4.2 标准化的冲准化的冲击电压波形波形1 1、标准雷准雷电冲冲击电压波波OCOC为视在波前在波前OFOF为视在波前在波前时间OGOG为视在半峰在半峰值时间国国标规定：定：52-1.4.2 1.4.2 标准化的冲准化的冲击电压波形波形2 2、标准雷准雷电冲冲击截波截波电压波波波前波前时间/截断截断时间53-1.4.2 1.4.2 标准化的冲准化的冲击电压波形波形3 3、标准操作冲准操作冲击电压波波54-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性 持持续电压作用下，气隙的作用下，气隙的击穿特性穿特性为一一确定的数确定的数确定的数确定的数值值。通常用通常用击击穿穿穿穿电压电压或或击击穿穿穿穿场强场强来表征。来表征。冲冲击电压作用下，气隙的作用下，气隙的击穿特性如何表征？穿特性如何表征？55-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性 1.50%1.50%冲冲击击穿穿电压击击穿百分比穿百分比为为50%50%时的电压，称为。工程上采用该值表征气隙的冲击击穿特性，一般认为外施10次冲击电压，发生4-64-64-64-6次次次次击击穿穿穿穿的电压就是该值。冲冲击击系数系数：U50%与Us之比。均匀或稍不均匀电场：=1；极不均匀电场：156-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性 2.2.伏秒特性（曲伏秒特性（曲线）工程上用间隙上出现的电压电压最大最大最大最大值值和放放放放电电时间时间的关系来表征间隙在冲击电压下的击穿特性，称为伏秒特伏秒特伏秒特伏秒特性性性性。保持波形不保持波形不变仅改改变幅幅值57-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性 2.2.伏秒特性（伏秒特性（带）伏秒特性是一个有上上下包下包络线络线的的带带状区域状区域状区域状区域。工程上通常取平均伏取平均伏取平均伏取平均伏秒特性秒特性秒特性秒特性或50%50%50%50%伏秒特性伏秒特性伏秒特性伏秒特性表示气隙的击穿特性。58-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性 2.2.伏秒特性伏秒特性1 1）极不均匀）极不均匀电场（大（大间隙）隙）平均平均击穿穿场强较低，放低，放电时延延较长，只有大大提高，只有大大提高电压，才能，才能缩短放短放电时延。延。S S向左上角上向左上角上翘2 2）较均匀均匀电场（小（小间隙）隙）间隙各隙各处场强相差不大，相差不大，一但出一但出现电离，很快离，很快贯穿整穿整个个间隙，放隙，放电时延短。延短。S S只能在很小的只能在很小的时间内内向上向上翘 59-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性 2.2.伏秒特性伏秒特性60-1.4.3 1.4.3 冲冲击电压下气隙的下气隙的击穿特性穿特性50%50%冲冲击击穿穿电压与伏秒特性曲与伏秒特性曲线比比较U50%直观简单，但粗略伏秒特性曲线精确明晰，但繁琐61-1.5 1.5 电晕放放电和沿面放和沿面放电 1.5.1 1.5.1 电晕放放电 1.1.概念概念 2.2.物理物理过程和效程和效应 3.3.直流直流输电线上的上的电晕 4.4.交流交流输电线上的上的电晕 5.5.输电线路路电晕的抑制方法的抑制方法 6.6.电晕的的应用用 1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电 1.1.概念概念 2.2.类型及特点型及特点 3.3.放放电电压提高方法提高方法 4.4.湿湿闪现象象 5.5.污闪放放电62-1.5.1 1.5.1 电晕放放电1 1、电晕放放电的概念的概念曲率半径小的曲率半径小的电电极极极极尖端尖端尖端尖端发生的生的蓝蓝紫色紫色紫色紫色晕晕光状光状光状光状放放电。极不均匀极不均匀场的一种的一种特有的自持放特有的自持放电形形式。式。63-1.5.1 1.5.1 电晕放放电1 1、电晕放放电的概念的概念64-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应负极极正极正极电离离正空正空间电荷作用荷作用电离加离加强正正电荷荷电子子65-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应正极正极负极极电离离正空正空间电荷作用荷作用电离减弱离减弱正正电荷荷电子子66-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应极性效极性效应：负电晕较正正电晕容易容易发生生电晕电流的数量流的数量级：一般：一般为微安微安级67-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应效效效效应应：1)、声、光、声、光、声、光、声、光、热热 吱吱的响声 蓝紫色的晕光 周围气体温度升高68-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应效效效效应应：2)、电风电风的作用的作用的作用的作用 电子和离子高速运动与气体交换能量形成电风空气对电风的反作用使电晕电极舞动69-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应效效效效应应：3)、高高高高频频脉冲作用脉冲作用脉冲作用脉冲作用 电晕引发的高频脉冲是造成无线电干扰的原因之一。70-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应效效效效应应：4)、化学作用化学作用化学作用化学作用 形成臭氧、一氧化氮、二氧化氮和氨气等。产物会腐蚀金具、有机绝缘材料，使其老化，使用寿命减少。71-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应效效效效应应：5)、能量损耗 电晕损耗是电力管理部门最重视的现象之一。在有些场合，电晕损耗的程度非常可观。72-1.5.1 1.5.1 电晕放放电2 2、电晕放放电的物理的物理过程和效程和效应效效效效应应：6)、环境效应 电晕噪声影响人类的正常工作。73-1.5.1 1.5.1 电晕放放电3 3、直流、直流输电线上的上的电晕输电线输电线路路路路导线导线：两平行两平行两平行两平行导线导线：4 4、交流、交流输电线上的上的电晕单导线对单导线对地：地：地：地：74-1.5.1 1.5.1 电晕放放电5 5、输电线路路电晕的抑制方法的抑制方法对策策：（限制：（限制导线的表面的表面场强 ）采用分裂采用分裂导线。对330kV及以上的及以上的线路路应采用分裂采用分裂导线，例如，例如330，500和和750kV的的线路可分路可分别采用二分裂、四分裂和六分裂采用二分裂、四分裂和六分裂导线。75-1.5.1 1.5.1 电晕放放电6 6、电晕的的应用用n过电压波波在传输线上行进时，电晕可削弱其幅值及陡度；n电晕在静静电除除尘、臭氧臭氧发生器生器的应用。n电晕在驻驻极体制极体制极体制极体制备备上的应用。76-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电1 1、沿面放、沿面放电的一般概念的一般概念为什么要什么要讨论沿面放沿面放电？复合复合绝缘子上的爬子上的爬电现象；象；GISGIS支撑支撑绝缘子上的放子上的放电；开关柜中的爬开关柜中的爬电；77-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电1 1、沿面放、沿面放电的一般概念的一般概念n沿固体-气体交界面交界面交界面交界面发生的放电现象。n贯贯通两通两通两通两电电极极极极的沿面放电称为沿面沿面沿面沿面闪络闪络。78-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电1 1、沿面放、沿面放电的一般概念的一般概念 沿面闪络的基本特性：无机介质（陶瓷、玻璃）：闪络后电气强度可恢复。有机介质：电痕破坏。79-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电1 1、沿面放、沿面放电的一般概念的一般概念 沿面闪络的基本特性：沿面沿面闪络电压闪络电压要比等间隙下的固体及气体固体及气体固体及气体固体及气体击穿电压低，因此，设备绝缘的性能通常由沿面闪络电压决定。沿面闪络受绝缘表面状况表面状况表面状况表面状况的影响很大，干燥，潮湿和干燥，潮湿和干燥，潮湿和干燥，潮湿和污秽污秽条件条件条件条件下，闪络过程的差别很大。因此有干干干干闪络电压闪络电压、湿、湿、湿、湿闪络电压闪络电压和污污秽闪络电压秽闪络电压之分。沿面放电的过程受电场电场型式型式型式型式影响较大。80-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电2 2、沿面放、沿面放电的的类型和特点型和特点界面界面界面界面处处的的的的电场电场分布：分布：分布：分布：a.固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行。81-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电2 2、沿面放、沿面放电的的类型和特点型和特点界面界面界面界面处处的的的的电场电场分布：分布：分布：分布：b.固体介质处于极不均匀电场中，界面的法向分量远大于切向分量。82-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电2 2、沿面放、沿面放电的的类型和特点型和特点界面界面界面界面处处的的的的电场电场分布：分布：分布：分布：c.固体介质处于极不均匀电场中，且界面处的切向电场远大于法向电场。83-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电2 2、沿面放、沿面放电的的类型和特点型和特点沿面放沿面放电：均匀电场中，固体介质的引入似乎并不影响电极间的电场分布，但放放电总是是发生在界面生在界面，且闪络电压比空气比空气间隙的隙的击穿穿电压要低得要低得多多。不同介质的沿面闪络电压空气间隙石蜡瓷与电极接触不紧密的瓷 特点：特点：（1）沿面闪络电压与固体绝缘材料特性有关；（2）介质表面粗糙，也会使电场分布畸变，从而使闪络电压降低；均匀均匀电场中的沿面放中的沿面放电84-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电2 2、沿面放、沿面放电的的类型和特点型和特点均匀均匀电场中的沿面放中的沿面放电（3）固体介质是否与电极紧密接触对闪络电压有影响。充充SFSF6 6气体的同气体的同轴圆柱柱电极中支撑与极中支撑与电极极接触的好坏接触的好坏对沿面沿面闪络电压的影响的影响 纯SFSF6 6接触良好接触良好接触不良接触不良 对于支柱绝缘子，内屏蔽电极可以提高沿面闪络电压。内屏蔽电极有一最佳深度，约10 cm左右。支柱支柱绝缘子的内屏蔽子的内屏蔽电极深度极深度对雷雷电冲冲击闪络电压的影响的影响 正极性正极性负极性极性85-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电2 2、沿面放、沿面放电的的类型和特点型和特点极不均匀极不均匀电场中的沿面放中的沿面放电 表面具有表面具有强垂直垂直电场分量分量沿套管表面放沿套管表面放电的示意的示意图（a）电晕放放电（b）细线状状辉光放光放电（c）滑）滑闪放放电86-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电3 3、沿面放、沿面放电电压的影响因素和提高方法的影响因素和提高方法 1).固体介固体介质材料种材料种类:根据固体材料的憎水性或亲水性，选择适当的材料。87-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电 表面具有表面具有强垂直垂直电场分量分量 提高套管的电晕起始电压和滑闪放电电压的方法：2.改善改善电场 （1）减小比减小比电容容，例如增大固体介质的厚度，特别是加大法兰处套管的外径；也可采用介电常数较小的介质，例如用瓷油组合绝缘代替纯瓷介质。（2）减小减小绝缘表面表面电阻阻，即减小介质表面电阻率。例如在套管靠近接地法兰处涂半导体釉；在电机绝缘的出槽口部分涂半导体漆等。等等值电路路3 3、沿面放、沿面放电电压的影响因素和提高方法的影响因素和提高方法88-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电4 4、湿、湿闪现象象输电线路或路或变电站的站的户外外绝缘子，运行条件子，运行条件恶劣，复劣，复杂a.a.雨：大雨，毛毛雨雨：大雨，毛毛雨雨：大雨，毛毛雨雨：大雨，毛毛雨。b.b.雪：大雪，雨雪：大雪，雨雪：大雪，雨雪：大雪，雨夹夹雪雪雪雪。c.c.冰：冰灾，冰：冰灾，冰：冰灾，冰：冰灾，雾凇雾凇。d.d.风风：大：大：大：大风风，污污染，粉染，粉染，粉染，粉尘尘89-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电4 4、湿、湿闪现象象绝缘子表面被雨水淋湿被雨水淋湿被雨水淋湿被雨水淋湿时时的沿面闪络现象称为湿湿湿湿闪现闪现象象象象。典型典型典型典型绝缘绝缘子湿子湿子湿子湿闪闪的放的放的放的放电电路径路径路径路径途径途径途径途径1 1 1 1：若工业水导电率很高，湿闪电压可以下降至干闪电压的40%-50%。途径途径途径途径2 2 2 2：击穿特性以气隙为主，不会比干闪电压下降太多。途径途径途径途径3 3 3 3：连续的水柱使得闪络电压大幅下降。90-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电工工工工业业粉粉粉粉尘尘、废废气、自然气、自然气、自然气、自然盐盐碱、灰碱、灰碱、灰碱、灰尘尘、鸟粪鸟粪等等等等n干燥干燥条件下，污染物一般不导电：n大雨滂沱时，污染物会被冲刷掉；n毛毛雨时污染物被润湿，电导率增大，泄漏电流随之增大产生干干干干带带,最先放电局部电弧继续烘烘烘烘干干干干污污染物染物染物染物，使放电延续局部电弧贯穿两极形成沿面闪络。这个电弧增大的过程，称为爬爬爬爬电电。5.5.污闪放放电91-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电污闪污闪放放放放电过电过程程程程积聚污秽受潮干区形成局部电弧高压接地闪络闪络92-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电污秽污秽程度的表征程度的表征程度的表征程度的表征 等等值附附盐密度：密度：绝缘子表面每平方厘米面子表面每平方厘米面积上沉上沉积的等效的等效NaClNaCl的的质量数量数(mg)(mg)。所所谓等效：是在等效：是在电导率上等效。率上等效。300 ml300 ml93-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电线线路和路和路和路和发电发电厂、厂、厂、厂、变电变电所所所所污秽污秽等等等等级级污秽等级污湿特征盐密(mg/cm2)线路发电厂变电所0大气清洁地区及离海岸盐场50km以上无明显污染地区0.03大气轻度污染地区，工业区和人口低密集区，离海岸盐场10km50km地区，在污闪季节中干燥少雾（含毛毛雨）或雨量较多时0.030.060.06大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km10km地区，在污闪季节中潮湿多雾（含毛毛雨）但雨量较少时0.060.100.060.10大气污染较严重地区，重雾和重盐碱地区，近海岸盐场13km地区，工业与人口密度较大地区，离化学污源和炉烟污秽300m1500m的较严重污秽地区0.100.250.100.25大气特别严重污染地区，离海岸盐场1km以内，离化学污源和炉烟污秽300m以内的地区0.250.350.250.3594-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电污闪污闪事故的事故的事故的事故的对对策策策策a.a.调调整爬距整爬距整爬距整爬距爬爬爬爬电电比距比距比距比距：外绝缘相相相相对对地的爬地的爬地的爬地的爬电电距离距离距离距离与系统最高工作线电压的有效值之比。污秽等级爬电比距（cm/kV）线路发电厂、变电所220kV及以下330kV及以上220kV及以下330kV及以上01.39（1.60）1.45（1.60）1.391.74（1.602.00）1.451.82（1.602.00）1.60（1.84）1.60（1.76）1.742.17（2.002.50）1.822.27（2.002.50）2.00（2.30）2.00（2.20）2.172.78（2.503.20）2.272.91（2.503.20）2.50（2.88）2.50（2.75）2.783.30（3.203.80）2.913.45(3.203.80)3.10（3.57）3.10（3.41）95-1.5.2 1.5.2 沿面放沿面放电污闪污闪事故的事故的事故的事故的对对策策策策b.b.b.b.定期清定期清定期清定期清扫扫c.c.c.c.涂料：在涂料：在涂料：在涂料：在绝缘绝缘子表面添涂憎水性的涂料，如子表面添涂憎水性的涂料，如子表面添涂憎水性的涂料，如子表面添涂憎水性的涂料，如RTVRTVRTVRTV。d.d.d.d.半半半半导导体釉体釉体釉体釉绝缘绝缘子：流子：流子：流子：流过过的泄漏的泄漏的泄漏的泄漏电电流大，不易吸流大，不易吸流大，不易吸流大，不易吸潮。但同潮。但同潮。但同潮。但同时时釉釉釉釉层层的老化的老化的老化的老化问题问题有待解决。有待解决。有待解决。有待解决。e.e.e.e.合成合成合成合成/复合复合复合复合绝缘绝缘子：子：子：子：优优点是点是点是点是憎水性好憎水性好憎水性好憎水性好，耐，耐，耐，耐污污性能性能性能性能好，耐好，耐好，耐好，耐电电弧性能好；缺点是价格弧性能好；缺点是价格弧性能好；缺点是价格弧性能好；缺点是价格较贵较贵，并且有，并且有，并且有，并且有老化老化老化老化问题问题。96-气体放气体放电复复习电子平均自由行程子平均自由行程 、带电质点的迁移率点的迁移率激励、激励、电离、复合离、复合气体中气体中带电质点的点的产生生 碰撞碰撞电离、光离、光电离、离、热电离离、阴极、阴极电子子发射射气体中气体中带电质点的消失点的消失 中和、中和、扩散、复合散、复合97-汤逊汤逊放放放放电电理理理理论论 电电子子子子崩崩崩崩、过过程程程程、过过程程程程 (自自自自持持持持放放放放电电条条条条件件件件)汤逊汤逊理理理理论论的适用条件的适用条件的适用条件的适用条件 巴申定律巴申定律巴申定律巴申定律流注放流注放流注放流注放电电理理理理论论 光光光光电电离、空离、空离、空离、空间电间电荷作用荷作用荷作用荷作用 均匀均匀均匀均匀电场电场气隙的流注放气隙的流注放气隙的流注放气隙的流注放电电 极不均匀极不均匀极不均匀极不均匀电场电场气隙的流注放气隙的流注放气隙的流注放气隙的流注放电电（极性效（极性效（极性效（极性效应应）气体放气体放电复复习98-放放放放电时间电时间/冲冲冲冲击电压击电压下的下的下的下的击击穿特性穿特性穿特性穿特性 放放放放电时间电时间概念概念概念概念 标标准化冲准化冲准化冲准化冲击电压击电压波形参数波形参数波形参数波形参数 50%50%50%50%击击穿穿穿穿电压电压/伏秒特性伏秒特性伏秒特性伏秒特性 电晕电晕放放放放电电 电电晕晕放放放放电电的的的的概概概概念念念念、现现象象象象与与与与特特特特征征征征/高高高高压压输输电电线线防治防治防治防治电晕电晕的措施的措施的措施的措施沿面放沿面放沿面放沿面放电电 沿沿沿沿面面面面闪闪络络的的的的概概概概念念念念/表表表表面面面面有有有有强强法法法法向向向向分分分分量量量量时时的的的的放放放放电过电过程程程程/外外外外绝缘污闪绝缘污闪的概念与防治方法的概念与防治方法的概念与防治方法的概念与防治方法气体放气体放电复复习99-