Лавина электронов. Условия самостоятельного разряда в газах. Механизмы пробоя воздушного промежутка с однородным полем. Барьеры и барьерный эффект в резконеоднородном поле воздушных промежутков. Молния как источник атмосферных перенапряжений

ТВН

1. Лавина электронов. Условия самостоятельного разряда в газах. Разрядное напряжение закон Пашена и его практическое применение. Лавина электронов – это непрерывный рост числа свободных электронов в межэлектродном промежутке в объеме газа, посредством ионизации газа. Рис: 1 – средняя напряженность без лавины; 2 - напряженность эл. поля создаваемая лавиной.  Интенсивность увеличения электронов в лавине характеризуется коэф. ударной ионизации α. Когда свободный электрон е образуется от внешних ист. то разряд несамостоятельный. Несамостоятельный разряд перейдет в самостоят. если повысить напряжение. После прохождения первичной лавины в промежутках между электродами образуется хотя бы один вторичный эффективный электрон. Процесс образования вторич. электронов из катода характеризуется коэф. вторичной ионизации γ он зависит от состава газа. γ[e^(α-n)S-1]≥1- условие самостоятельного разряда в газах, где e^(α-n)S - число электронов в лавине; [e^(α-n)S-1]- число ионов; γ[e^(α-n)S-1]- число вторичных  е на катоде. Закон Пашена: При неизменной температуре разрядное напряжение  в однородном поле является функцией произведений давления газа на расстояние между электродами. U=f(PS)- закон Пашена. При уменьшении PS разрядное напряжение сначала уменьшается проходит через минимум, а затем снова возрастает. Вывод из закона: 1) Повысить пробивное напряжение можно увеличивая давление газа больше чем Рmin; 2) Повысить пробивное напряжение можно уменьшая давление газа меньше чем Рmin.

2. Механизмы пробоя воздушного промежутка с однородным полем. Стримерная теория. Факторы влияющие на разрядное напряжение в газах.Воздушный промежуток с однородным полем – это промежуток между проводами ЛЭП. Под влиянием напряженности электрического поля возможна ударная ионизация газа (воздуха) в промежутке вследствие чего может произойти перекрытие этой  газовой изоляции.  Если в однородном поле появился электрон, то двигаясь  катоду при достаточной напряженности электрического поля он может ионизировать молекулу газа в результате появится новый свободный электрон, который вместе с начальным электроном ионизирует новые молекулы и число свободных электронов непрерывно нарастает. Процесс нарастания числа электронов движущихся к аноду получил название лавина электронов. 

Процесс образования вторич. электронов из катода характеризуется коэф. вторичной ионизации γ он зависит от состава газа. γ[e^(α-n)S-1]≥1- условие самостоятельного разряда в газах, где где e^(α-n)S - число электронов в лавине; [e^(α-n)S-1]- число ионов; γ[e^(α-n)S-1]- число вторичных  е на катоде. Стримерная теория: Важным понятием является понятие критического числа носителей заряда в лавине, Nкр=10⁸. Если на некоторой длине х число носителей достигает Nкр, то электрическое поле искажается пространственным зарядом. Электронная лавина способна самотрансформироваться в узкий слабопроводящий канал. Когда число носителей заряда в лавине приближается к Nкр=10⁸ из головки лавины развивается волна ионизации – анодонаправленный стример. Из хвоста лавины в сторону катода развивается – катодонаправленный стример. В результаае промежуток оказывается перекрытым узким слабопроводящим каналом. Рост проводимости этого канала приводит к формированию искрового разряда, т.о. для стримерного пробоя характ.закономерности: 1)однолавинный механизм пробоя; 2)канальный разряд(искра); 3) t_{формирования}=d/V ,где d – расстояние между электродами, см; V – скорость дрейфа, см/с. Факторы влияющие на разрядное напряжение в газах: На разрядное напряжение влияет давление при различных расстояниях между электродами.

3. Барьеры и барьерный эффект в резконеоднородном поле воздушных промежутков. Использование барьеров в качестве изоляции высоковольтных конструкций. Барьер – это пластина из электроизоляционного материала, которая имеет плоскую или цилиндрическую форму и устанавливается в газовом промежутке для увеличения его электрической прочности. Объемному заряду отводится главная роль (барьерный эффект), который оседает на барьер, в результате развития ионизационных процессов и оказывающих влияние на развитие разряда в промежутке. При «+» стержне положительные ионы задерживаются барьером и располагаются по его поверхности равномерно, чем больше S1тем равномернее  располагаются  ионы, что способствует равномерному распределению поля в промежутке.  Существует оптимальное расстояние S1, при котором разрядное