固体、液体的放电特性

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1、第2章液体、固体介质的电气特性液体、固体在电场下的四个行为特征参数液体、固体的击穿特性组合绝缘的性能延缓绝缘衰老的方法第1节电介质的极化、电导和损耗主要内容：一、介质的极化二、电介质的电导三、介质的损耗在电场强度比介质的击穿场强小得多的电场下，各类电介质都有极化、电导、损耗等电气物理现象,主要注意液体和固体介质在这些方面的特性。一、电介质的极化介电常数（εr）：反映电介质的极化特性。1.极化类型相对介电常数εr的定义：极板间为真空时：当极板间充满一块电介质，极板上的电荷增加为Q0+ΔQ。相对介电常数的定义为

2、：2、εr与f、T的关系电子式极化：εr与f、T几乎无关离子式极化：εr与f无关，具有正的温度系数偶极子式极化：极性气体介质εr具有负的温度系数；液体、固体介质εr—T、f：先上升，后下降夹层介质界面极化：其各层电位最初按介电常数εr分布，逐步过渡到稳态按电导率分布空间电荷：极化缓慢，当f很高时没有极化现象对具体介质而言，必须说明其相对介电常数εr对应的极化条件：频率和温度。3.常用电介质的介电常数在20℃时工频下，气体介电常数接近1，液体和固体的介电常数大多在2～6之间。了解电介质的介电常数在工程上具有很

3、大的意义。电缆可选择较小介电常数材料，电容器可选择较大的介电常数材料。二、电介质的电导1.电导的概念2.电导的形式（1）离子电导：在电场或外界因素影响下（紫外线辐射）本身产生电离，正负离子沿电场方向移动，形成电导电流——即离子电导。（2）电子电导：在高电场作用下，离子与电介质分子碰撞电离，激发出电子。这些电子在电场作用下移动形成电子电导电流。当电子电导电流出现→电介质已被击穿（电介质的电导一般指离子电导）。3.液体介质中性极性强极性分子的离解度小，电导率小电导率较大液体介质的电导率γ：A：常数，与介质性质有

4、关T：绝对温度，单位为Kφ：导电率的活性化能量，对矿物油、硅油φ≈0.41eVk：玻尔兹曼常数在测量电介质的电导或绝缘电阻时，必须记录环境温度，以便对测量结果进行分析。4.固体介质（1）J-E关系（电导电流密度-电场强度关系）Ⅰ区：离子电导区，J-E成正比Ⅱ区：离子电导区，J-E成指数关系Ⅲ区：电子电导区：J-E成指数关系（2）固体电介质的表面电导固体电介质的表面电导，主要决定于它表面吸附导电杂质(水、污染物等)的能力及其分布状态。在实际测试中，有时表面电导远大于体积电导。（3）电介质电导的意义电压稳态分布

5、与电导成反比→绝缘配合问题在预防性实验中→测试介质的绝缘电阻（电导）、泄漏电流→以判断绝缘是否受潮或劣化二、电介质的损耗1.电介质的损耗种类电导引起的损耗某些有损极化引起的损耗（偶极子极化、夹层极化）直流电压作用下的损耗用体积电阻率和表面电阻率描述，只有电导损耗交流电压下的损耗电导损耗周期性极化引起的能量损耗介质在交流电压下的向量图和功角特性不能用介质损耗P作为比较各种介质品质好坏的依据。为什么？介质损耗角的正切tgδ：作为综合反映电介质损耗特性优劣的依据。用三个并联支路等效有损介质的电导损耗和极化损耗。等

6、值电路交流电压下特性直流电压下特性C1：介质的无损极化（电子式和离子式极化）电容电流C2-R2：各种有损极化，吸收电流R3：代表绝缘电阻，反映电导损耗i-t曲线：吸收曲线施加直流电，极化过程结束后，仅存电导过程，此时流过介质的电流就是泄漏电流，相应电阻就是绝缘电阻；泄漏电流、绝缘电阻可以来判断绝缘的好坏，绝缘电阻越大，泄漏电流越小，电介质的绝缘越好；吸收曲线也可用来判断电介质绝缘的好坏，绝缘越好，吸收曲线衰减越慢；绝缘越差，吸收曲线衰减越快。电介质的损耗，包括电导损耗、极化损耗，还有介质气隙中气体电离引起的

7、损耗。2.气体介质的损耗损耗角正切值与场强关系E=E0：气体局部放电，损耗急剧增加，常发生在固体或液体介质中含有气泡的场合。3.液体介质的损耗中性或弱极性液体介质主要为电导损耗，因此tgδ较小，损耗与温度的关系和电导相似，有正温度系数。极性液体介质（蓖麻油、氯化联苯、松香油）除电导损耗外，还有极化损耗，因此tgδ较大，而且和T、f有关。（1）温度的影响tt2：随温度升高，电导损耗

8、增加。（2）频率的影响当f在一定范围内，随f的增加，损耗增加；当f超过一定的范围后，损耗减小。（3）电压的影响E=E0：由于存在弱点或气泡发生局部放电，tgδ急剧增加。采用较高的电压测量损耗角正切值，可以发现介质中夹杂的气隙、龟裂等缺陷。4.固体介质的损耗有机绝缘材料极性介质：聚氯乙烯、纤维素、酚醛树脂、胶木、绝缘纸tgδ=0.1%～1.0%，与T、f的变化关系与极性液体介质