《电介质理论》PPT课件(I)

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1、电介质的电气性能（二）1四、电介质的电导特性电介质的电导讨论电介质电导的意义2气体离子的浓度约为500~1000对/cm3气体电介质的电导电介质的电导3分成三个区域区域1：E1≈5×10-3V/cm，电流密度j随着E增加而增加区域2：场强进一步增大，j趋向饱和以上两者的电阻率约1022Ω•cm量级区域3：场强超过E2≈103V/cm时，气体电介质将发生碰撞电离，从而使气体电介质电导急剧增大气体电介质中的电流密度—场强特性4电导构成：离子电导、电泳电导非极性电介质的电导率1018Ω•cm弱极性电介质的电导率1015Ω•cm极性电介质的电导率1010Ω•cm~1012Ω•cm，由于

2、损耗太大，实际上不使用强极性如水、乙醇等实际上已是离子性导电液，不能用作绝缘材料离子性电导随温度的升高而增加液体电介质的电导5分成三个区域区域1：液体电介质的电导在电场比较小的情况下，遵循欧姆定律区域2：随着场强的增大，与气体相似，有一平坦区域区域3：场强继续增大超过某一极限，因Shottky效应电极发射电子引起电流激增，最终击穿液体电介质中电压－电流特性6产生固体电介质电导的机理和规律和液体类似，只是没有电泳电导对于离子性电介质，电导的大小和离子本身的性质有关单价小离子（Li+,Na+,K+）束缚弱，易形成电流，因而含单价小离子的固体电介质的电导较大固体电介质的电导除了和微观

3、结构有关外，还和材料的宏观结构有关纤维性材料或多孔性材料因易吸水，一般电阻率较小固体电介质的电导7固体介质的电阻率结构紧密，洁净的离子性电介质，电阻率为1017Ω•cm~1019Ω•cm结构不紧密且含单价小离子的离子性电介质的电阻率仅达1013Ω•cm~1014Ω•cm非极性或弱极性介质主要由杂质离子造成电导。纯净介质的电阻率可达1017Ω•cm~1019Ω•cm偶极性电介质，因本身能解离，此外还有杂质离子共同决定电导，故电阻率较小，较佳者可达1015Ω•cm~1016Ω•cm8分三个区域区域1：符合欧姆定律，也称低场强领域区域2：电流随场强非线性增加区域3：出现破坏先导电流区

4、域2、3也称高场强领域。和液体、气体不同，固体中的电压－电流特性没有饱和状态固体电介质的电压－电流特性9固体介质的表面电导固体介质除了体积电阻外，还存在表面电导。干燥清洁的固体介质的表面电导很小，表面电导主要由表面吸附的水分和污物引起。介质吸附水分的能力与自身结构有关，所以介质表面电导也是介质本身固有的性质10绝缘预防性试验的理论依据，预防性试验时，利用绝缘电阻、泄漏电流及吸收比判断设备的绝缘状况直流电压下分层绝缘时，各层电压分布与电阻成正比，选择合适的电阻率，实现各层之间的合理分压注意环境湿度对固体介质表面电阻的影响，注意亲水性材料的表面防水处理讨论电导的意义11五电介质能

5、量损耗及介质损失角正切介质损失角正切工程介质的介质损耗讨论介质损耗的意义12(一)介质损失角正切介质的能量损耗：电导引起的损耗周期性极化引起的损耗直流——电导损耗——R、G交流——电导和极化损耗——介质损耗介质损耗定义：介质在交流电压下的有功功率损耗13对同类试品绝缘电介质的等效电路电介质中的电流和电压矢量14定义为介质损失角，是功率因数角的余角介质损失角正切值tg，如同r一样，取决于材料的特性，而与材料尺寸无关，可以方便地表示介质的品质15电介质的并联与串联等值电路并联等值电路16串联等值电路17（二）工程介质的介质损耗当电场强度小于使气体分子电离所需的值时，气体介质

6、中的损耗极小（tg<10-8），工程中可以略去不计。所以常用气体（如空气，N2；CO2，SF6等）作为标准电容器的介质当外施电压U超过起始放电电压U0时，将发生局部放电，损耗急剧增加气体电介质中的损耗18中性液体固体电介质中的损耗主要由漏导决定介质损耗与温度、电场强度等因素的关系决定于电导与这些因素之间的关系液体电介质中的损耗中性液体或中性固体电介质的tg与温度的关系示意图中性液体或中性固体电介质的tg与电场的关系示意图19极性液体介质中的损耗主要包括电导式损耗和电偶式损耗两部分损耗与温度、频率等因素有较复杂的关系松香油的tg与温度的关系极性电介质中的损耗与频率的关系2

7、0中性介质如石蜡、聚苯乙烯等，其损耗主要由电导引起，通常很小，在高频下也可使用极性的纤维材料（纸、纤维板等）和含有极性基的有机材料（聚氯乙烯、有机玻璃、酚醛树脂、硬橡胶等），tg值较大，高频下更为严重。与温度、频率的关系与极性液体相似固体电介质中的损耗21离子式结构的介质，其tg与结构特性有关结构紧密的不含杂质的离子晶体，如云母，其tg主要是由电导引起，tg极小，且云母的电气强度高，耐热性能好，耐局部放电性能也好，故云母是优良的绝缘材料，在高频下也可使用结构不紧密的离子结构中，有极化