高电压气体绝缘 (2)精选文档.ppt

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1、高电压气体绝缘本讲稿第一页，共五十五页第1讲一、绪论一、绪论二、气体放电理论（一）二、气体放电理论（一）2本讲稿第二页，共五十五页1.1.电网发展历史电网发展历史18751875年，法国巴黎北火车站建成世界上第一座火力直流发电厂，年，法国巴黎北火车站建成世界上第一座火力直流发电厂，标志着世界电力时代的到来。标志着世界电力时代的到来。18911891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它发出的三相交流电通过第一条发出的三相交流电通过第一条13.8kV13.8kV输电线将电力输送到远方用电输电线将电力输送到远方用电地区，使电力既用于

2、照明，又用于动力，从而开始了地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始了高压输电高压输电的时代。的时代。18791879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。18821882年，第一家电业年，第一家电业公司公司上海电气公司成立（上海电气公司成立（1 1台台12kW12kW直流直流)。100100多年来，输电电压由最初的多年来，输电电压由最初的13.8kV13.8kV逐步发展到逐步发展到2020，3535，6666，110110，134134，220220，330330，345345，400400，500500，735735，750750，765765，1

3、000kV1000kV。一、高压输电的发展3本讲稿第三页，共五十五页2.中国电网发展历史 中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具体工程决定，电压等级繁多：1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电压等级系列：1989年建成500kV葛洲坝-上海高压直流输电线，实现了华中-华东两大区的直流联网。1984年，国家明确提出500kV以上的输电电压为1000kV特高压、330kV以上的输电电压为750kV。1）2005年9月，中国在西北地区（青海官厅兰州东）建成了一条750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全部为国产。2）2010年1

4、000kV晋东南南阳荆门输电线路工程 4本讲稿第四页，共五十五页电网发展的历史表明电网发展的历史表明：相邻两个电压等级的级差，在一倍以上是经济相邻两个电压等级的级差，在一倍以上是经济合理的。合理的。新的更高电压等级的出现时间一般为新的更高电压等级的出现时间一般为1520年。年。前苏联前苏联1150kV输电线路的运行表明：输电线路的运行表明：特高压输电技术和设备，经过特高压输电技术和设备，经过20年的研究年的研究和开发，到和开发，到20世纪世纪80年代中期，已达到用于实年代中期，已达到用于实际的特高压输电工程的要求。际的特高压输电工程的要求。5本讲稿第五页，共五十五页n高压高压 100kVn超高

5、压超高压 100 1000kVn特高压特高压 1000kV6本讲稿第六页，共五十五页3.特高压输电的优点1 1）提高输送容量）提高输送容量交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：算公式如下：一回一回1000kV1000kV特高压输电线路的自然功率接近特高压输电线路的自然功率接近500500万千万千瓦，约为瓦，约为500kV500kV输电线路的五倍左右。输电线路的五倍左右。800kV800kV直流特高压输电能力可达到直流特高压输电能力可达到640640万千瓦，是万千瓦，是500kV500kV高压直流的高压直流的2.12.1倍

6、，是倍，是620kV620kV高压直流的高压直流的1.71.7倍。倍。7本讲稿第七页，共五十五页自然功率自然功率就是输电线路受端每相接入一个波阻抗的负荷时线路输送的功率，它主要用来分析输电线路的输电能力、电压和无功调节等问题。当线路输送自然功率时，由于线路对地电容产生的无功与线路电抗消耗的无功相等，因此送端和受端的功率因数一致；当输送功率低于自然功率时，由于充电功率大于线路消耗无功，必然导致线路电压升高；相反，当线路输送功率大于自然功率，由于无功不足，需要额外的无功补偿，在没有无功补偿的情况下，线路电压就会下降。所以，线路在输送自然功率的时候，经济性最好、最合理。8本讲稿第八页，共五十五页2

7、2）缩短电气距离，提高稳定极限）缩短电气距离，提高稳定极限 交流线路的输送功率可按下式计算：10001000千伏线路的电气距离相当于同长度千伏线路的电气距离相当于同长度500500千伏线路的千伏线路的1/41/41/51/5。换句话说，在输送相同功率的情况下，。换句话说，在输送相同功率的情况下，1000kV1000kV特高压输电线路的最远送电距离约为特高压输电线路的最远送电距离约为500kV500kV线路的线路的4 4倍。倍。采用采用800kV800kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能，直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到经济输电距离可以达到2500km2500km及

8、以上。及以上。9本讲稿第九页，共五十五页3）降低线路损耗）降低线路损耗 输电线路损耗可按下式估算：可见，在导线总截面、输送容量均相同，即R、S值相等的情况下，1000kV1000kV交流线路的电阻损耗是交流线路的电阻损耗是500kV500kV交流线路四分之一。交流线路四分之一。800kV800kV直流线路的电阻损耗是直流线路的电阻损耗是500kV500kV直流线路的直流线路的3939，是是620kV620kV直流线路的直流线路的6060。10本讲稿第十页，共五十五页4 4）减少工程投资）减少工程投资1000kV1000kV交流输电方案的交流输电方案的单位输送容量综单位输送容量综合造价合造价约为

9、约为500kV500kV输电方案的四分之三。输电方案的四分之三。800kV800kV直流输电方案的直流输电方案的单位输送容量单位输送容量综合造价综合造价也约为也约为500kV500kV直流输电方案直流输电方案的四分之三。的四分之三。11本讲稿第十一页，共五十五页5 5）提高单位走廊输电能力，节省走廊面积）提高单位走廊输电能力，节省走廊面积交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为度分别为7575米和米和8181米，单位走廊输送能力分别为米，单位走廊输送能力分别为13.313.3万千瓦万千瓦/米和米和6.26.2万千瓦万千瓦/米，约为同类型米

10、，约为同类型500kV500kV线路的线路的三倍。三倍。直流特高压：直流特高压：800kV800kV、640640万千瓦直流输电方案的万千瓦直流输电方案的线路走廊约线路走廊约7676米，单位走廊宽度输送容量为米，单位走廊宽度输送容量为8.48.4万千万千瓦瓦/米，是米，是500kV500kV、300300万千瓦方案的万千瓦方案的1.291.29倍，倍，620kV620kV、380380万千瓦方案的万千瓦方案的1.371.37倍倍。12本讲稿第十二页，共五十五页6 6）改善电网结构，降低短路电流）改善电网结构，降低短路电流 通过特高压实现长距离送电，可以减少在负荷中心地通过特高压实现长距离送电，

11、可以减少在负荷中心地区装设机组的需求，从而降低短路电流幅值。长距离输入区装设机组的需求，从而降低短路电流幅值。长距离输入10001000万千瓦电力，相当于减少本地装机万千瓦电力，相当于减少本地装机1717台台6060万千瓦机组。万千瓦机组。每台每台6060万千瓦机组对其附近区域万千瓦机组对其附近区域500500千伏系统的短路电流约千伏系统的短路电流约增加增加1.8kA1.8kA，如果这些机组均装设在负荷中心地区，对当地，如果这些机组均装设在负荷中心地区，对当地电网的短路电流水平有较大的影响。电网的短路电流水平有较大的影响。通过特高压电网，实现分层分区布局，可以优化包括通过特高压电网，实现分层分

12、区布局，可以优化包括超高压在内的系统结构，从根本上解决短路电流超标问题。超高压在内的系统结构，从根本上解决短路电流超标问题。13本讲稿第十三页，共五十五页7）加强联网能力通过交流特高压同步联网，可以大幅度缩短电网间通过交流特高压同步联网，可以大幅度缩短电网间的电气距离，提高稳定水平，发挥大同步电网的各的电气距离，提高稳定水平，发挥大同步电网的各项综合效益。项综合效益。通过直流特高压异步联网，满足长距离、大容量送电通过直流特高压异步联网，满足长距离、大容量送电的要求，沿线不需要提供电源支撑。的要求，沿线不需要提供电源支撑。通过特高压联网，增强网络功率交换能力，可以在更大范围内优化能源资源配置方式

13、。14本讲稿第十四页，共五十五页4、高电压工程的主要研究的问题 电力电力工业工业与高与高电压电压技术技术密切密切相关相关 过电压与绝缘15本讲稿第十五页，共五十五页1）绝缘问题n绝缘材料绝缘材料 研究各种绝缘材料在高电压下的各种性能、现象以及相应的过程、理论 n绝缘结构（电场结构）绝缘结构（电场结构）同一种材料在不同的绝缘结构下的外在表现 n电压形式电压形式 同样的材料、结构，在不同电压下，绝缘性能不相同 16本讲稿第十六页，共五十五页2）试验问题 n各种经济、灵活的高电压发生装置各种经济、灵活的高电压发生装置 n电气设备各种绝缘试验项目的设计电气设备各种绝缘试验项目的设计 预防性试验预防性试

14、验 在线监测、故障诊断在线监测、故障诊断 状态维修状态维修高电压的测量高电压的测量 高强量、微弱量、快速量高强量、微弱量、快速量 17本讲稿第十七页，共五十五页3）过电压防护问题 n外过电压外过电压（雷电过电压）（雷电过电压）n内过电压内过电压n老化、污秽（在运行电压及过电压下）老化、污秽（在运行电压及过电压下）n保护装置保护装置分析各类过电压的特点及形成条件，研究各种保分析各类过电压的特点及形成条件，研究各种保护装置及其保护特性护装置及其保护特性 工频过电压工频过电压谐振过电压谐振过电压操作过电压操作过电压18本讲稿第十八页，共五十五页4）绝缘配合 n中心问题：中心问题：解解决决电电力力系系

15、统统中中过过电电压压与与绝绝缘缘这这一一对对矛矛盾盾，将电力系统绝缘确定在既经济又可靠的水平将电力系统绝缘确定在既经济又可靠的水平19本讲稿第十九页，共五十五页5）电磁环境问题 n电磁兼容电磁兼容 更更多多的的电电子子及及微微电电子子设设备备对对强强电电系系统统进进行行保保护护和和监监控控，其对暂态干扰具有明显的敏感性和脆弱性其对暂态干扰具有明显的敏感性和脆弱性 强强电电系系统统电电压压高高、容容量量大大，对对弱弱电电系系统统产产生生更更加加强强烈的电磁干扰烈的电磁干扰 开开展展关关于于如如何何限限制制弱弱电电系系统统内内的的暂暂态态干干扰扰电电压压的的试试验验及研究工作及研究工作 n生态效应

16、生态效应 20本讲稿第二十页，共五十五页1 与应用物理的联系紧密2 实验/经验性3 理论探索性4 瞬变性5 与其他学科的交叉与渗透性理工结合的学科内涵21本讲稿第二十一页，共五十五页高电压学科的特点人类最先观察到的电现象是高电压现象人类最初研制出来的电气装置是产生高电压的摩擦起电装置人类最先应用电的实例是利用高压放电给人治病电学的发展史：高电压低电压高电压高电压技术实现远距离大功率输电的前提条件 建立现代大电力系统的前提条件我国西电东送必须解决的关键技术问题 高海拔、沙尘暴、永冻土环境下的高压输电开辟新领域的先锋 22本讲稿第二十二页，共五十五页高电压学科的应用 第二张23本讲稿第二十三页，共

17、五十五页5、高电压技术面临的主要问题n 提高设备可靠性的技术问题提高设备可靠性的技术问题n 设备紧凑化高场强的技术问题设备紧凑化高场强的技术问题 n 新型绝缘材料的开发新型绝缘材料的开发n 大功率电力电子器件在高压中的应用大功率电力电子器件在高压中的应用n 架空线及变电所的电磁环境架空线及变电所的电磁环境24本讲稿第二十四页，共五十五页第一篇电介质的电气强度第一章气体放电的基本物理过程25本讲稿第二十五页，共五十五页26主要内容n气体中带电粒子的产生和消失气体中带电粒子的产生和消失n气体放电的一般描述气体放电的一般描述n 均匀电场中气体击穿的发展过程均匀电场中气体击穿的发展过程 n不均匀电场中

18、气体击穿的发展过程不均匀电场中气体击穿的发展过程本讲稿第二十六页，共五十五页概述概述1 1 用于高压电气设备绝缘的介质用于高压电气设备绝缘的介质气体气体 如绝缘气体：空气如绝缘气体：空气液体液体 如油，变压器等如油，变压器等固体固体 如绝缘子等如绝缘子等不存在老化问题；不存在老化问题；击穿后具有完全的绝缘自恢复特击穿后具有完全的绝缘自恢复特性。性。3 3 气体介质的两大优点气体介质的两大优点2 2 绝缘的击穿：绝缘的击穿：作用在绝缘材料上的电场强度超过某一临界值而使其失去作用在绝缘材料上的电场强度超过某一临界值而使其失去绝缘性能的现象。绝缘性能的现象。本讲稿第二十七页，共五十五页28在电场作用

19、下，气隙中带电粒子的形成和运动过程在电场作用下，气隙中带电粒子的形成和运动过程空气介质中性分子（原子）能否变为带电粒子空气介质中性分子（原子）能否变为带电粒子 绝缘状态绝缘状态 导电状态导电状态研究气体放电的主要目的：1、了解气体在高电压（强电场）的作用下逐步由电介质演变成导体的物理过程2、掌握气体介质的电气强度及其提高的方法本讲稿第二十八页，共五十五页29粒子的平均自由行程 ：一个粒子在与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平均行程长度电子在其自由行程内从外电场获得动能，能量除决定于电场强度外，还和其自由行程有关 第一节带电粒子的产生和消失 一、带电粒子在气体中的运动本讲稿第二十九页，共五十

20、五页30n气气体体中中电电子子和和离离子子的的自自由由行行程程是是它它们们和和气气体分子发生碰撞时的行程体分子发生碰撞时的行程n电电子子的的平平均均自自由由行行程程要要比比分分子子和和离离子子的的大大得多得多n气气体体分分子子密密度度越越大大，其其中中粒粒子子的的平平均均自自由由行行程程越越小小。对对于于同同一一种种气气体体，其其分分子子密密度度和该气体的密度成正比和该气体的密度成正比n自自由由行行程程的的分分布布：具具有有统统计计性性的的规规律律。粒粒子的自由行程大于子的自由行程大于x的概率为的概率为 本讲稿第三十页，共五十五页31二、带电粒子的产生 气体分子的电离可由下列因素引起：气体分子

21、的电离可由下列因素引起：（1）光电离）光电离 （2）热电离）热电离 （3）碰撞电离）碰撞电离 （4）电极表面的电离）电极表面的电离 本讲稿第三十一页，共五十五页32光电离 n光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离 自然界、人为照射、自然界、人为照射、气体放电过程气体放电过程n当当气气体体分分子子受受到到光光辐辐射射作作用用时时，如如光光子子能能量量满满足足下下面面条条件件，将引起光电离，分解成电子和正离子将引起光电离，分解成电子和正离子n光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为n对对所所有有气气体体来

22、来说说，在在可可见见光光（400 750nm）的的作作用用下下，一一般般是不能直接发生光电离的是不能直接发生光电离的 本讲稿第三十二页，共五十五页33热电离 n因气体热状态引起的电离过程称为热电离因气体热状态引起的电离过程称为热电离 气体分子的平均动能和气体温度的关系为气体分子的平均动能和气体温度的关系为 在它们相互碰撞时，就可能引起激励或电离在它们相互碰撞时，就可能引起激励或电离 n在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离 n高温下高能热辐射光子也能造成

23、气体的电离高温下高能热辐射光子也能造成气体的电离 本讲稿第三十三页，共五十五页34碰撞电离 n气体放电中，碰撞电离主要是电子和气体分子碰撞而引起的气体放电中，碰撞电离主要是电子和气体分子碰撞而引起的 n在在电电场场作作用用下下，电电子子被被加加速速而而获获得得动动能能。当当电电子子的的动动能能满满足足如如下下条条件时，将引起碰掩电离件时，将引起碰掩电离 me电子的质量；电子的质量；ve 电子的速度；电子的速度；Wi气体分子的电离能。气体分子的电离能。n碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关本讲稿第三十四页，共五十五页35电极表面的电离

24、n阴极发射电子的过程阴极发射电子的过程 逸出功逸出功：金属的微观结构：金属的微观结构、金属表面状态、金属表面状态 n金属表面电离有多种方式，即可以有多种方法供给电子以金属表面电离有多种方式，即可以有多种方法供给电子以逸出金属所需的能量逸出金属所需的能量 （1）正离子撞击阴极）正离子撞击阴极 正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要大于逸出功）正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要大于逸出功）。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，其余的成为自由。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，其余的成为自由电子。因此正离子必须碰撞出两个及以上电子时才能出现自由电子。因此正离子必须碰撞出两个及以

25、上电子时才能出现自由电子电子本讲稿第三十五页，共五十五页36 （2）光电子发射）光电子发射 金金属属表表面面受受到到光光的的照照射射，当当光光子子的的能能量量大大于于逸逸出出功功时时，金属表面放射出电子金属表面放射出电子 （3）强场发射（冷发射）强场发射（冷发射）当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极发射出电子当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极发射出电子 （4）热电子发射）热电子发射 当当阴阴极极被被加加热热到到很很高高温温度度时时，其其中中的的电电子子获获得得巨巨大大动动能能，逸出金属逸出金属本讲稿第三十六页，共五十五页37三、负离子的形成 n有有时时电电子子和和气气体体分分子子碰碰撞撞非非

26、但但没没有有电电离离出出新新电电子子，反反而而是是碰碰撞电子附着分子，形成了负离子撞电子附着分子，形成了负离子 n有有些些气气体体形形成成负负离离子子时时可可释释放放出出能能量量。这这类类气气体体容容易易形形成成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、负离子，称为电负性气体（如氧、氟、SF6等）等）n负离子的形成起着阻碍放电的作用负离子的形成起着阻碍放电的作用 本讲稿第三十七页，共五十五页38 （一）电场作用下气体中带电粒子的运（一）电场作用下气体中带电粒子的运动动 （二）带电粒子的扩散（二）带电粒子的扩散 （三）带电粒子的复合（三）带电粒子的复合 四、气体中带电粒子的消失本讲稿第三十八页，共五十五

27、页39电场作用下气体中带电粒子的运动n带带电电粒粒子子产产生生以以后后，在在外外电电场场作作用用下下将将作作定定向向运运动动，形形成成电电流流 本讲稿第三十九页，共五十五页40带电粒子的扩散 n带带电电粒粒子子的的扩扩散散和和气气体体分分子子的的扩扩散散一一样样，都都是是由由于于热热运运动动造造成成，带电粒子的扩散规律和气体的扩散规律也是相似的带电粒子的扩散规律和气体的扩散规律也是相似的 n气气体体中中带带电电粒粒子子的的扩扩散散和和气气体体状状态态有有关关，气气体体压压力力越越高高或或者者温温度度越低，扩散过程也就越弱越低，扩散过程也就越弱n电电子子的的质质量量远远小小于于离离子子，所所以以

28、电电子子的的热热运运动动速速度度很很高高，它它在在热热运运动动中中受到的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多受到的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多 本讲稿第四十页，共五十五页41带电粒子的复合 n正正离离子子和和负负离离子子或或电电子子相相遇遇，发发生生电电荷荷的的传传递递而而互互相相中中和和、还还原为分子的过程原为分子的过程n在在带带电电粒粒子子的的复复合合过过程程中中会会发发生生光光辐辐射射，这这种种光光辐辐射射在在一一定定条条件下又可能成为导致电离的因素件下又可能成为导致电离的因素 n正正、负负离离子子间间的的复复合合概概率率要要比比离离子子和和电电子子间间的

29、的复复合合概概率率大大得得多多。通常放电过程中离子间的复合更为重要通常放电过程中离子间的复合更为重要 n一定空间内带电粒子由于复合而减少的速度决定于其浓度一定空间内带电粒子由于复合而减少的速度决定于其浓度 本讲稿第四十一页，共五十五页气体中带电粒子的产生与消失气体中带电粒子的产生与消失中性的气体中性的气体能量能量电离电离电离电离去电离过程去电离过程带电粒子的扩散带电粒子的扩散 带电粒子的复合带电粒子的复合 定向运动形成电流定向运动形成电流电离的方式电离的方式碰撞电离碰撞电离光电离光电离热电离热电离表面电离表面电离本讲稿第四十二页，共五十五页第二节第二节 电子崩电子崩汤逊放电理论（又名电子崩理论

30、）汤逊放电理论（又名电子崩理论）.适用条件适用条件:实验装置：实验装置：均匀电场均匀电场,低气压低气压,短间隙短间隙如右图所示如右图所示本讲稿第四十三页，共五十五页均匀电场中气体的伏安特性均匀电场中气体的伏安特性试验图形分析：试验图形分析：oa段:随着电压升高，到达阳极的随着电压升高，到达阳极的带电质点数量和速度也随之增大。带电质点数量和速度也随之增大。ab段：电流不再随电压的增大而增大因电流不再随电压的增大而增大因为这时由外界电离因素在极间产生的为这时由外界电离因素在极间产生的带电离子已全部参加导电，所以电流带电离子已全部参加导电，所以电流趋于饱和。电流密度是极小的，一般趋于饱和。电流密度是

31、极小的，一般只有只有10-19 A/cm2，间隙仍处于良好，间隙仍处于良好的绝缘状态。的绝缘状态。首先，大气中少量的正负离子存在；首先，大气中少量的正负离子存在；其次，在极间加上电压后，带电离子分别向两极其次，在极间加上电压后，带电离子分别向两极移动，形成电流；移动，形成电流；本讲稿第四十四页，共五十五页均匀电场中气体的伏安特性均匀电场中气体的伏安特性试验图形分析：试验图形分析：bc段：电流又再随电压的增大而增大，电流又再随电压的增大而增大，到达到达b b点后，电流又重新随电压升高点后，电流又重新随电压升高而增大。间隙中出现新的电离因素，而增大。间隙中出现新的电离因素，这就是电子的这就是电子的

32、碰撞电离碰撞电离。c点:电流急剧突增随着电压的升高，电流越来越大。随着电压的升高，电流越来越大。最后达到最后达到c c点时，电流更急剧增加到必点时，电流更急剧增加到必须依靠外电路的电阻来限制的地步。放须依靠外电路的电阻来限制的地步。放电的这一阶段叫电的这一阶段叫自持放电自持放电。电子雪崩。电子雪崩。本讲稿第四十五页，共五十五页均匀电场中气体的伏安特性均匀电场中气体的伏安特性试验图形分析：试验图形分析：电子在电场作用下从阴极奔向阳极，电子在电场作用下从阴极奔向阳极，并与中性分子碰撞产生电离，由此产生的并与中性分子碰撞产生电离，由此产生的新电子也加入其中，使电子的数目迅速增新电子也加入其中，使电子

33、的数目迅速增加，这种迅猛发展的碰撞电离过程被称为加，这种迅猛发展的碰撞电离过程被称为电子雪崩电子雪崩。本讲稿第四十六页，共五十五页(1).(1).电子崩电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子。在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子。(2).(2).非自持放电非自持放电 去掉外界游离因素的作用后去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止。放电随即停止。(3).(3).自持放电自持放电 不需要外界游离因素存在不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去。放电也能维持下去。相关的概念相关的概念本讲稿第四十七页，共五十五页-+d电子雪崩的示意图电子雪崩的示意图本讲稿第四十八页，共五

34、十五页电子崩的电荷分布电子崩的电荷分布+-+d-+本讲稿第四十九页，共五十五页设设单单个个电电子子在在电电场场方方向向走走过过单单位位距距离离产产生生的的碰碰撞撞电电离离数数为为 ，假假设设由由于于外外界界的的作作用用从从阴阴极极发发出出一一个个电电子子，经经过过距距离离x x后后电电子子数数增增加加到到n n，再再经经过过距距离离dxdx，增增加加的电子数为的电子数为dndn。均匀电场、气压一定时均匀电场、气压一定时(is constant)VA+dxdx 汤逊理论分析：汤逊理论分析：本讲稿第五十页，共五十五页 汤逊理论分析：汤逊理论分析：新产生的电子参加电离过程1If x=10Then e

35、x=2.2104本讲稿第五十一页，共五十五页碰撞电离系数碰撞电离系数 取决于单位距离电子产生碰撞的次数每次碰撞产生电离的概率自由行程自由行程 ：单位距离电子产生碰撞的次数等于平均自由行程的倒数 （=距离/次数）。汤逊理论分析：汤逊理论分析：它表示电子在电场作用下由阴极移动过程中在单位行程里所它表示电子在电场作用下由阴极移动过程中在单位行程里所发生的碰撞游离系数发生的碰撞游离系数本讲稿第五十二页，共五十五页若要产生碰撞电离，则此能量至少应等于气体分子的电离能若要产生碰撞电离，则此能量至少应等于气体分子的电离能w wi i。电子的平均自由行程为电子的平均自由行程为 e e，可以证明，自由行程等于和大于，可以证明，自由行程等于和大于x xi i的概率为的概率为 ，这就是每次碰撞产生电离的概率。，这就是每次碰撞产生电离的概率。汤逊理论分析：汤逊理论分析：电子在强场电子在强场E E作用下走过自由行程作用下走过自由行程 x xi i 所积累的能量为所积累的能量为本讲稿第五十三页，共五十五页A is constant,p is 气压/p 是E/p的函数碰撞电离系数碰撞电离系数 汤逊理论分析：汤逊理论分析：1.E增大，急剧增大2、P很大或很小，都很小本讲稿第五十四页，共五十五页55本讲稿第五十五页，共五十五页