2 液体、固体介质的绝缘强度.ppt

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1、第一篇高电压绝缘与试验第二章液体、固体介质的绝缘强度第二章液体、固体介质的绝缘强度液体和固体介质广泛用作电气设备的内绝缘，常用的液体和固体介质为：液体介质：变压器油、电容器油、电缆油。固体介质：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、玻璃、硅橡胶。电介质的电气特性表现在电场作用下的导电性能介电性能电气强度第二章液体、固体介质的绝缘强度表征参数电导率(绝缘电阻率)γ介电常数ε介质损耗角正切tgδ击穿电场强度通过本章的学习要掌握液体和固体介质的极化、电导和损耗；掌握液体和固体介质的击穿特性；了解组合绝缘的意义。第二章液体、固体介质的绝缘强度2-1介质的极化、电导和损耗2-2液体介质的击

2、穿2-3固体介质的击穿2-4组合绝缘2-1电介质的极化、电导和损耗2-2液体介质的击穿2-3固体介质的击穿2-4组合绝缘2.1电介质的极化、电导和损耗一、介质的极化和相对介电常数电介质的极化是电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。介电常数来表示极化强弱。对于平行平板电容器，极间为真空时：真空介质相对介电常数2.1电介质的极化、电导和损耗是反映电介质极化特性的一个物理量。2.1电介质的极化、电导和损耗气体εr接近于1，液体和固体大多在2～6之间。用于电容器的绝缘材料，显然希望选用εr大的电介质，因为这样可使单位电容的体积减小和重量减轻。

3、其他电气设备中往往希望选用εr较小的电介质，这是因为较大的εr往往和较大的电导率相联系，因而介质损耗也较大。采用εr较小的绝缘材料还可减小电缆的充电电流、提高套管的沿面放电电压等。2.1电介质的极化、电导和损耗在高压电气设备中常常将几种绝缘材料组合在一起使用，这时应注意各种材料的εr值之间的配合，因为在工频交流电压和冲击电压下，串联的多层电介质中的电场强度分布与串联各层电介质的εr成反比。2.1电介质的极化、电导和损耗特点：极化时间很短；各种频率下均可发生，与外加频率无关；具有弹性，无损耗；温度影响不大。二、电介质极化的类型在外电场的作用下，介质原子中的电子轨道将相对于原子核

4、发生弹性位移。正负电荷作用中心不再重合而出现感应偶极矩(1)电子式位移极化2.1电介质的极化、电导和损耗特点：极化时间稍长；与频率无关；弹性极化，无损；温度影响：T↑→离子结合力↓→极化↑（主要）T↑→密度↓→极化↓（次要）T↑→极化↑(2)离子式位移极化固体无机化合物大多属离子式结构，无外电场时，晶体的正、负离子对称排列，各个离子对的偶极矩互相抵消，故平衡极矩为零。在出现外电场后，正、负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极矩不再为零，介质呈现极化。2.1电介质的极化、电导和损耗（a）无外电场（b）有外电场特点：极化时间较长；非弹性极化；频率↑→偶极子来不及转向→极化↓；温度

5、影响：T↑→转向容易→极化↑T↑↑→热运动加剧阻碍转向→极化↓(3)偶极子极化极性分子无外电场作用时，极性分子的偶极子因热运动而杂乱无序的排列着，宏观电矩等于零，因而整个介质对外并不表现出极性。出现外电场后，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，作较有规则的排列，如图所示，因而显示出极性。这种极化称为偶极子极化或转向极化。2.1电介质的极化、电导和损耗(4)夹层介质界面极化合闸瞬间：到达稳定：介质不均匀→电压重新分配放电时间：由于G很小，所以极化速度非常缓慢。2.1电介质的极化、电导和损耗各种极化类型的比较极化类型产生场合极化时间(s)极化原因能量损耗电子式任何电介质10-1

6、5束缚电荷的位移无离子式离子式结构电介质10-13离子的相对偏移几乎无偶极子式极性电介质10-10～10-2偶极子的定向排列有夹层介质界面多层介质交界面10-1～数小时自由电荷的移动有2.1电介质的极化、电导和损耗电介质的相对介电常数气体：一切气体的εr都接近1；液体：非极性和弱极性电介质1.8～2.8偶极性电介质3～6固体：非极性和弱极性电介质2～2.7偶极性电介质3～6离子性电介质5～82.1电介质的极化、电导和损耗讨论极化在工程实际中的意义(1)选择绝缘对于电容器，要求相同体积有较大电容量，εr↑对于电缆，为减小电容电流，εr↓(2)多层介质的合理配合在交流及冲击电压下

7、，各层电压分布与其εr成反比，选择εr使各层介质电场分布较均匀。(3)研究介质损耗的理论依据掌握不同极化类型对介质损耗的影响(4)预防性试验项目的理论依据2.1电介质的极化、电导和损耗电导率表征电介质导电性能的主要物理量，其倒数为电阻率。任何电介质都有电导按载流子的不同，电介质电导分为离子电导、电子电导三、电介质的电导2.1电介质的极化、电导和损耗1、电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。2、离子电导：本征离子电导：极性电介质有较大的本征离子电导，电阻率101