电介质的极化电导和损耗.ppt

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1、高电压技术赵来军电力工程系HighVoltageTechnology绪论课程地位：电气工程专业平台课之一课程学时安排：讲课40学时，实验16学时(独立开课)成绩评定：考试70％＋(考勤＋课堂回答问题+作业)30％教材：《高电压技术》（第四版）沈其工等编参考书：《高电压工程》，中国电力，林福昌《电网过电压教程》，中国电力，陈维贤《高电压试验技术》，清华，张仁豫《高电压技术》，中国电力，赵智大高压（HV）：35～220KV超高压（EHV）：330～750KV特高压（UHV）：1000KV及以上一．输电电压等级的划分：二．高电压技术的研究对象高电压绝缘与试验：1.绝缘材料(电介质)的电气物理性能和击

2、穿的理论、规律（实践到理论）。2.高压试验：判断、监视绝缘质量的主要试验方法。电力系统的过电压：3.过电压的成因与限制措施。三、高电压学科的特点6四、研究课题1输变电设备的状态及绝缘监测预报2OVT&OCT3输变电设备的介质损耗、局部放电测量4系统谐振及防止方法5电磁兼容问题6Lightning的研究、防护方法7气体放电理论与应用8新绝缘材料研究9接地网的优化、地中电流的研究10污秽及防止方法、新型绝缘子的研究11其他领域：环境保护、表面处理、可再生能源、国防领域等7第一篇：高电压绝缘及试验第一章电介质的极化、电导和损耗第二章气体放电的物理过程第三章气隙的电气强度第四章固体、液体和组合绝缘的电

3、气强度§1-1电介质的极化(dielectricpolarization)极化：在外加电场的作用下，电介质中的正、负电荷沿电场方向作有限位移或转向，形成电矩（偶极矩）第一章电介质的极化、电导与损耗10固体介质表面出现束缚电荷相对介电常数反映极化、储能特性极化的基本形式电子式极化离子式极化偶极子极化空间电荷极化（夹层极化）11电子位移极化特点：存在于一切电介质建立极化时间：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电子位移极化2.离子位移极化极化机理：正负离子位移介质类型：离子性介质建立极化时间：极短，10-12~10

4、-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）极化弹性：弹性消耗能量：极微偶极子极化3.转向极化极化机理：极性分子转向介质类型：偶极性及有离子弛豫性极化的离子性介质建立极化时间：需时较长，10-610-2s极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（有关）温度（低温段随温度增加，温度较高时降低）极化弹性：非弹性消耗能量：有4.空间电荷极化极化机理：正负离子移动介质类型：含离子和杂质离子的介质建立极化时间：很长极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（低频下存在）温度（有关）极化弹性：非弹性消耗能量：有夹层式（界面）极化当t=0:当t=∞:18一般情况下：

5、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（界面）极化。极化的时间常数：高压绝缘介质的电导G通常都很小，因此夹层极化只有在低频时才有意义。同样，去掉外加电压后，释放极化电荷的时间也很长。注意安全。19为便于比较，将上述各种极化列为下表极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因电子位移极化任何电介质10-15s无束缚电子运行轨道偏移离子位移极化离子式结构电介质10-13s几乎没有离子的相对偏移转向极化极性电介质10-6～10-2s有偶极子的定向排列夹层极化多层介质的交界面10-1s～数小时有自由电荷的移动讨论极化的意义：不同应用场合，对大小的要求不

6、同选择电容器的介质时，希望大；选择电缆绝缘结构的材料时，希望小。组合绝缘的配合对于多层介质，在交流及冲击电压下，各层电压分布与其成反比，要注意选择，使各层介质的电场分布较均匀，从而达到绝缘的合理应用21极化类型影响介质损耗，从而影响绝缘劣化和热击穿极化形成和介质损失有关，要掌握不同极化类型对介质损失的影响。电气预防性试验项目的理论根据在绝缘预防性试验中，夹层极化可用来判断绝缘受潮情况。例如，水分侵入电介质后，使材料的介电常数增大，同时水分能增强夹层式极化作用，因此，通过测量材料的相对介电常数，就能判断电介质受潮程度。§1-2电介质的介电常数相对介电常数及其物理意义相对介电常数是反映电介

7、质极化程度的物理量气体分子间的距离很大，密度很小，气体的极化率很小，一切气体的相对介电常数都接近1气体的介电常数随温度的升高略有减小，随压力的增大略有增加，但变化很小1气体电介质的介电常数部分气体的相对介电常数（环境条件20℃,1atm）气体种类相对介电常数氦1.000072氢1.000027氧1.00055氮1.00060甲烷1.00095二氧化碳1.00096乙烯1.00138空气1.0005