液体、固体电介质的电气性能

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1、第二章液体和固体介质的电气性能电介质按物态分气态液态固态按分子结构分非极性电介质偶极性电介质离子性电介质电介质在电场作用下的电气特性弱电场极化电导损耗强电场击穿第一节电介质的极化、电导和损耗一、电介质的极化及相对介电常数电介质在电场中发生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向现象。2.电介质的相对介电常数设平板电极处于真空中，其电容量为C0，则：1.极化的定义其中Q0---极板上的电荷量ε0---真空的介电常数当平板电极间用介质取代真空时，其电容量为C，则：ε---介质的介电常数同一电极下充满介质电容器的电容量和真空电容器的电容量之比，即为相对介电常数，反映极化现象强弱的指标，与

2、温度和频率有关。3.极化的基本形式(1)无损极化根据极化过程中是否伴随能量损耗，极化可分为：无损极化有损极化1)电子位移极化：由电子轨迹偏移引起，存在于一切电介质中。特点：a、瞬时建立b、完全弹性的，不消耗电场能量2)离子位移极化：由束缚的正负离子间的相对位移引起，存在于离子性电介质中。特点：a、瞬时建立；b、弹性极化；c、随温度升高，极化稍有增加。(2)有损极化1)转向极化：由极性分子的转向、排列引起，存在于极性电介质中。特点：a、存在于极性电介质中；b、极化建立需要一定时间；c、非弹性的，有能量损耗；d、温度对其有影响，不是单值关系，有最大值。2)夹层极化：由分层介质之间

3、的电荷重新分配引起，存在于复合介质或不均匀介质中。两种不同介质串联，突然加上直流电压，两层介质的电容和电导分别用C1、G1和C2、G2表示，合闸瞬间：绝缘层上的电压将与介质的电容成反比分配，即：稳态时：绝缘层上的电压将与介质的电导成反比分配，即：特点：a、极化过程缓慢；b、有能量损耗。4.极化在工程实际中的应用（1）选择绝缘。（2）多层介质的合理配合。（3）介质损耗与极化类型有关，而介质损耗是绝缘老化和热击穿的一个重要影响因素。（4）夹层极化现象在绝缘预防性试验中，可用来判断绝缘状况。二、电介质的电导1.电导的定义电场作用下，电介质中的带电质点作有向移动而形成电流的现象。2.

4、电介质电导与金属电导的本质区别(1)电介质电导是离子性的，而金属电导是电子性的；(2)电介质电导很小，金属电导很大；(3)电介质电导具有正的温度系数，金属电导具有负的温度系数。3.吸收现象加直流电压U于介质时，其中流过的电流可分解为三个分量：ic---电容电流分量：电源对几何电容充电及无损极化所引起的电流；存在时间短，很快衰减至零；ia---吸收电流分量：由有损极化所引起的电流；衰减较慢，存在时间长---此缓慢衰减过程称为吸收现象；Ig---泄漏电流分量：由电介质中的离子移动引起；不随时间改变。电介质的绝缘电阻：4.电介质的电导（1）气体电介质的电导:（2）液体电介质的电导:

5、构成液体电介质电导的主要因素有两种：离子电导和电泳电导。离子电导是由液体本身分子或杂质的分子离解出来的离子造成的；电泳电导是由荷电胶体质点造成的。所谓荷电胶体质点即固体或液体杂质以高度分散状态悬浮于液体中形成了胶体质点，例如变压器油中悬浮的小水滴，它吸收离子后成为荷电胶体质点。离子电导的大小和分子极性及液体的纯净程度有关。（3）固体电介质的电导分为体积电导和表面电导，构成固体电介质电导的主要因素是离子电导。非极性和弱极性固体电介质的电导主要是由杂质离子造成的，对于偶极性固体电介质，因本身分子能离解，所以其电导是由本身和杂质离子共同造成的。对于离子性电介质，电导的大小和离子本身

6、的性质有关。RV---体积泄漏电阻RS---表面泄漏电阻固体电介质的表面电导主要由表面吸附的水分和污物引起，介质表面干燥、清洁时电导很小。介质吸附水分的能力与自身结构有关。有亲水性介质和憎水性介质。所以，介质的绝缘电阻实际上是体积电阻和表面电阻两者的并联值5.影响电介质电导的主要因素(1)温度离子电导随温度的升高而增加。(2)杂质由于杂质中的离子数较多，因此当介质中的杂质增多时，其电导会明显增加。各类杂质中水分的影响最大。A、B---常数T—绝对温度6.电介质电导在工程实际中的应用（1）串联的多层电介质在直流电压作用下，各层电压分布与电导成反比，因此设计用于直流的电气设备时要

7、注意所用电介质的电导率，尽量使材料得到合理的使用。（2）注意环境湿度对固体电介质表面电导的影响，注意亲水性材料的表面防水处理。（3）在绝缘预防性试验中，通过测量介质的绝缘电阻和泄漏电流来判断绝缘是否存在受潮或其他劣化现象。三、电介质的损耗1.定义在外加电压作用下，电介质在单位时间内消耗的能量称为介质损耗。2.介质损耗的基本形式（1）电导损耗：由电介质中的泄漏电流引起，交、直流电压下都存在，一般很小。（3）游离损耗：（2）极化损耗：由有损极化所引起的；仅存在于交流电压下，在直流电场中，极化的建立过程仅在加