高电压工程 液体和固体放电1.ppt

《高电压工程 液体和固体放电1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）一、液体、固体电介质的极化、电导与损耗（一）电介质的极性和分类偶极子—大小相等、符号相反，彼此相距为d的两电荷（+q、-q）所组成的的系统。偶极子的极性、大小和方向常用偶极矩来表示。偶极矩的方向由负电荷指向正电荷，其大小为每个电荷的电量乘以正、负电荷间的距离。郑州大学电气工程学院第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）（二）电介质的极化1、电介质的极化和相对介电常数极化—电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生的弹性位移现象和偶极子的取向现象。郑州大学电气工程学院第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）2、电介质的极化种类（1

2、）电子式极化物质原子中的电子轨道受到外电场E作用时，它将相对于原子核发生位移而形成极化。特点：a)存在于一切气体、液体及固体介质中；b)极化所需时间短，约10-15s，故εr不随频率变化；c)具有弹性，故没有损耗；d)温度对极化影响小。郑州大学电气工程学院第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）（2）离子式极化外电场作用下，正、负离子发生偏移，使平均偶极矩不再为零，介质呈现极性。特点：a)极化时间短，约10-13s；b)弹性极化，几乎没有损耗；c)在一般的使用频率内，可以认为εr与频率无关；d)温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素。郑州大学电气工程学院第9讲液体

3、和固体电介质的电气性能（1）（3）偶极子极化外电场作用下，偶极子受到电场力的作用而发生转向，顺电场方向作有规则的排列，对外呈现出极性。这种由于极性电介质偶极子分子的转向所形成的极化称~。特点：a)极化时间长，约10-10s~10-2s，εr与频率有较大关系；b)非弹性，消耗能量；c)温度影响大。郑州大学电气工程学院第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）（4）夹层介质界面极化高电压设备的绝缘往往由几种不同材料组成或介质是不均匀的。平行板电极间的双层介质为例。t=0，合闸瞬间：电压分配与各层的电容成反比，达到稳态:各层上电压分配与电导成反比，若为单一介质，即若介质不均匀，

4、即所以合闸以后，两层介质之间有一个电压重新分配的过程，也就是说，C1、C2上的电荷要重新分配。郑州大学电气工程学院第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）特点：a)时间缓慢，10-1s~数小时，只有电源在工频或低频时才有可能。b)有能量损耗。3、讨论电介质极化的意义（1）选用于电容器的绝缘材料，希望材料εr大；用于其他绝缘构的绝缘材料，希望材料εr小；（2）注意各种材料εr的配合，串联介质中场强E的分布与εr成反比；（3）材料的介质损耗与极化类型有关；而介质损耗是影响绝缘劣化和热击穿的一个重要因素；（4）夹层极化现象在绝缘预防性试验中可用来判断绝缘受潮情况。在使用电容器

5、等电容量很大的设备时，必须特别注意吸收电荷可能对人身安全造成的威胁。郑州大学电气工程学院第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）（三）电介质的电导1、电介质电导的概念与电导率在电介质内部或多或少存在数量很小的带电粒子，他们在电场作用下会不同程度地作定向移动而形成传导电流（即电导电流或泄露电流），这即是电介质的电导过程。描述物理量：电导率γ或电阻率ρ。2、电介质电导的特性（1）离子式电导电介质中少量带电粒子主要是离子；金属导体的电导性质为电子式电导，带电粒子为金属中的大量自由电子。（2）温度的影响第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）3、泄漏电流和绝缘电阻i1—纯电容电流

6、（无损极化）i3—电导电流（泄漏电流）泄漏电流对应的电阻R=U/i3称为绝缘电阻。加上直流电压1min后，极化过程结束，仅存在电导过程，流过介质的电流i等于泄漏电流，此时对应的电阻即为绝缘电阻。第9讲液体和固体电介质的电气性能（1）4、固体介质的体积绝缘电阻与表面绝缘电阻5、讨论电介质电导的意义（1）在绝缘预防性试验中，一般要测量绝缘电阻和泄漏电流，以判断绝缘是否受潮或其他劣化现象；（2）串联多层介质在直流电压下稳态分布和各层电导成反比，所以设计用于直流设备时，要注意所用介质的电导率，尽量使材料得到合理使用；（3）设计绝缘结构时要考虑环境条件，特别是湿度的影响；（4）

7、对某些能量较小的电源，如静电发生器等，要注意减小绝缘材料的表面泄漏电流以保证得到高电压；（5）并不是所有情况下都希望绝缘电阻高，有些情况下要设法减小绝缘电阻值。如在高压套管法兰附近涂上半导体釉，高压电机定子绕组出槽口部分涂半导体漆等，都是为了改善电压分布，以消除电晕。郑州大学电气工程学院