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1、电介质的极化、电导及损耗任务一1.1.1.电介质的极化1.定义电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移Qo=CoU2.相对介电系数εr表征电介质在电场作用下的极化程度3.极化的基本形式(1)电子式极化其特点:a.极化所需时间极短b.极化时没有能量损耗c.温度对极化影响极小(2).离子式极化其特点:a.极化过程极短b.极化过程无能量损耗c.温度对极化有影响,极化随温度升高而增强(3).偶极子式极化其特点a.极化所需时间较长,因而与频率有关b.极化过程有能量损耗c.温度对极化影响很大,温度很高和很低时,极化均减弱(4).夹层式极化在两
2、层电介质的界面上发生电荷的移动和积累,极化过程缓慢,并有损耗，其极化过程缓慢，有能量损耗1、选择电容器中的绝缘材料时，在相同耐电强度的情况下，要选择εr较大的材料。在其绝缘结构里，希望其小些2、3、材料的介质损耗与极化形式有关，而介质损耗是影响绝缘劣化和热击穿的一个重要因素。4、在绝缘预防性实验中，夹层极化现象可用来判断绝缘受潮情况3、讨论介质极化在工程实际中的意义2.1.2电介质的电导1.定义介质在电场作用下,使其内部联系较弱的带电粒子作有规律的运动形成电流,即泄漏电流.这种物理现象称为电导.表征电导过程强弱程度的物理量为电导率γ，或它的
3、倒数电阻率ρo2.介质中的电流(1).电容电流ic在加压初瞬间介质中的电子式极化和离子式极化过程所引起的电流,无损耗,存在时间极短(2).吸收电流ia有损极化所对应的电流,即夹层极化和偶极子极化时的电流,它随时间而衰减.(3)泄漏电流绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流,它不随时间而变化.流过介质的电流i由三个分量组成：3.吸收现象固体电介质在直流电压作用下,观察到电路中的电流从大到小随时间衰减,最终稳定于某一数值,称为“吸收现象”。4、讨论电介质的意义（1)、介质干燥和嘲湿,吸收现象不一样,据此可判断绝缘性能的好坏.（2）、多层介质
4、在直流电压作用下面，电压分布与电导成反比，故设计用于直流的设备要注意介质的电导。（3）、设计是应该考虑绝缘的使用环境，特别是湿度影响。（4）、并非所有的情况都要求绝缘电阻值高，有些情况下要设法减小绝缘电阻值。2.1.3.电介质的损耗1.损耗的形式(1).电导损耗由泄漏电流引起的损耗.交直流下都存在.(2).极化损耗由偶极子与夹层极化引起,交流电压下极明显(3).游离损耗指气体间隙的电晕放电以及液固体介质内部气泡中局部放电所造成的损耗.2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损的意义在交流电压作用下,由于存在三种形式的损耗,需引入一个新的物理量来
5、表征介损的特性.经推导,介质损耗P为经推导,介质损耗P为因为:(1).P值与试验电压U的高低等因素有关;(2).tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。(3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量.所以表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示,而不是用有功损耗P来表示.3.影响tgδ的因素（1）温度的影响（2）频率的影响（3）电压的影响在电场强度不很高时，tgδ不变；在电场强度较高时，tgδ随电场强度升高而迅速增大2.2.1.液体电介质的击穿特性1、液体击穿机理（1）电击穿理论在外电场足够强时，电子在碰撞液体分子可引起
6、电离，使电子数倍增，形成电子崩。同时正离子在阴极附近形成空间电荷层增强了阴极附近的电场，使阴极发射的电子数增多，导致液体介质击穿。纯净液体介质的击穿理论与气体放电汤逊理论中的作用有些相似。但液体密度比气体密度大得多，电子的平均自由行程很小，必须大大提高场强才开始碰撞电离。（2）“小桥”理论变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响,而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的气泡等构成，它们在电场的作用下，在电极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。2.影响液体电介质击穿电压的因素（1）自身品质因素：杂质的多少（含水量、纤维量、气量）通过标准油杯中变压器油
7、的工频击穿电压来衡量油的品质（2）温度（3）电压作用时间加压后短至几个微秒时，表现为电击穿，击穿电压很高当电压作用时间大于毫秒级时，表现为热击穿，击穿电压随作用时间增加而降低电场愈均匀，杂质对击穿电压的影响愈大分散性也愈大，击穿电压也愈高（4）电场均匀程度3.提高液体电介质击穿电压的措施（1）过滤（2）防潮（3）脱气（4）覆盖层（5）绝缘层（6）屏障
