固体电介质特性1

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1、高电压技术高电压工程系李黎leeli@mail.hust.edu.cn1.9沿面放电含义：沿空气与固体介质表面发生的气体放电现象称为沿面放电。研究意义：一个绝缘装置的实际耐压水平由沿面放电电压决定。研究范围：表面干燥、清洁时的沿面放电电压表面潮湿、污秽时的沿面放电电压21.9沿面放电沿面放电的几种典型电场分布形式均匀电场强垂直分量弱垂直分量31.9.1均匀电场中的沿面放电在平行平板中放置瓷柱，虽然瓷柱不影响电场分布，但放电总发生在瓷柱表面，且击穿电压比纯空气的低很多。41.9.1均匀电场中的沿面放电机理分析：1）固体介质与电极接触不良，空气间隙发生局放，形成

2、的带电粒子沿介质表面移动。在连接处涂导电粉末或者导电胶2）潮气形成水膜，其中的离子在电场下运动，造成沿面电压分布不均，畸变电场。憎水性材料3）在瓷柱表面的凸凹处，发生电场畸变，产生空气间隙击穿。带电粒子分布在固体表面，畸变原有电场，降低了闪络电压。4）固体表面电阻不均，造成泄漏电流的压降分布不均，使电场畸变，降低沿面闪络电压。51.9.1均匀电场中的沿面放电61.9.2极不均匀场具有强垂直分量的沿面放电沿套管表面的放电电晕放电细丝状的辉光放电滑闪放电71.9.2极不均匀场具有强垂直分量的沿面放电第一阶段：由于接地法兰附近电力线密集，首先出现电晕。第二阶段

3、：随着电压升高，出现平行的许多火花细线，具有辉光放电的特征。第三阶段：电压继续升高，带电粒子的运动造成介质表面局部发热，引起气体热电离，出现树枝状火花，位置不固定，称为滑闪放电。第四阶段，电压再升高，滑闪贯通两级，形成沿面闪络。81.9.2极不均匀场具有强垂直分量的沿面放电滑闪放电在交流和冲击下表现明显。随电压增加，滑闪长度增长变快，因此单靠加长距离提高闪络电压效果不明显。玻璃管壁变薄，滑闪电压降低。91.9.3极不均匀场具有弱垂直分量的沿面放电没有热电离和明显的滑闪放电；介质表面电荷聚集对电场畸变影响不大；沿面闪络电压与空气击穿电压差别不大。实验表明：

4、这种绝缘子的干式闪络电压基本上随极间距离的增加而增加。101.9.3极不均匀场具有弱垂直分量的沿面放电11三种情况比较：均匀场中的沿面闪络电压最高，有垂直分量的沿面放电电压低得多；具有强垂直分量的沿面放电电压很低，因为出现了热电离和滑闪放电。12提高沿面放电电压的方法以套管型结构为例，也即强垂直分量下的沿面放电链形等值回路为:略去了介质的体积电阻13提高沿面放电电压的方法链性等值回路的方程：边界条件：14提高沿面放电电压的方法定性来看，电压分布的不均匀性在于靠近法兰处的Rs流过的电流大于远离法兰处的Rs中流过的电流。措施：1减小比电容C0可加大瓷套外径、壁

5、厚，或减小介电常数2减小电场较强处的表面电阻。可涂半导体釉、半导体漆等，采用电容式套管、充油式套管151.9.4固体介质表面有水膜时的沿面放电湿闪电压闪络途径：1AB－BCA’：闪络电压下降到40%-50%2AB－BA’：下降不多3AB－水流：湿闪电压降到很低值。161.9.5绝缘子污染状态下的沿面放电污闪电压发展过程：积污受潮电导增加，电流增大烘干，形成干区干区电阻大，压降大，电场强，开始放电辉光（电晕）转为电弧局部电弧烘干周围，干区扩大，电弧伸长爬电到一定程度，自动延伸，贯穿两极防止污闪：1改善环境，减小污染的可能性2改进绝缘子结构设计，

6、降低污秽积累的可能17液体、固体电介质的绝缘特性特点电气强度高液体兼做灭弧；固体兼做支撑电气强度不受外界影响不可自恢复会逐渐老化182.1电介质的极化、电导与损耗极化的概念固体介质表面出现束缚电荷相对介电常数反映极化、储能特性19极化的基本形式电子式极化离子式极化偶极子极化夹层（界面）极化空间电荷极化20极化机理：电子偏离轨道介质类型：所有介质建立极化时间：极短，10-1410-15s极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（无关）温度（无关）极化弹性：弹性消耗能量：无1.电子式极化21极化机理：正负离子位移介质类型：离子性介质建立极化时间：极短，10

7、-12~10-13s极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（无关）温度（随温度升高而增加，离子结合力）极化弹性：弹性消耗能量：无2.离子式极化22极化机理：偶极子定向排列介质类型：具有永久性偶极子的极性介质建立极化时间：需时较长，10-1010-2s极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（有关，频率升高，极化减弱）温度（低温段增加，高温段降低（热运动））极化弹性：非弹性消耗能量：有3.偶极子极化234.夹层式（界面）极化当t=0:当t=∞:24一般情况下：电荷从t=0到t=∞时会重新分配，在介质的交界面处积累电荷。这些电荷形成的极化形式称夹层式（界

8、面）极化。极化的时间常数：高压绝缘介质的电导G通常都