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1、第2章液体、固体介质的电气特性液体电介质又称绝缘油，在常温下为液态，在电气设备中起绝缘、传热、浸渍及填充作用，主要用在变压器、油断路器、电容器和电缆等电气设备中。在断路器和电容器中的绝缘油还分别有灭弧和储能作用。固体介质广泛用作电气设备的内绝缘，常见的有绝缘纸、纸板、云母、塑料等，而用于制造绝缘子的固体介质有电瓷、玻璃、硅橡胶等。液体电介质电气强度比气体的高；用液体介质代替气体介质制造的高压电气设备体积小，节省材料；液体介质大多可燃，易氧化变质，导致电气性能变坏。电气设备对液体介质的要求：电气性能好，如绝缘强度高、电阻率高、介质损耗及介电常数小（电容器则要
2、求介电常数高）；散热及流动性能好，即粘度低、导热好、物理及化学性质稳定、不易燃、无毒等。液体电介质有矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油三大类。实际应用中，也常使用混合油，即用两种或两种以上的绝缘油混合成新的绝缘油，以改善某些特性，例如耐燃性、析气性、自熄性、局部放电特性等。电介质的电气特性，主要表现为它们在电场作用下的导电性能、介电性能和电气强度，它们分别以四个主要参数，即电导率（或绝缘电阻率）、介电常数、介质损耗角正切和击穿电场强度（简称击穿场强）来表示。一切电介质在电场作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理现象。电介质极化的种类：电子式极化离子式极化偶极
3、子极化夹层极化视频链接视频链接视频链接液体和固体介质的电气特性第二章2.1.1.电介质的极化1.定义1.极化定义：电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移。视频链接2.极化的基本形式(1)电子式极化其特点:a.极化所需时间极短b.极化时没有能量损耗c.温度对极化影响极小图a极化前图b极化后视频链接(2).离子式极化其特点:a.极化过程极短b.极化过程无能量损耗c.温度对极化有影响,极化随温度升高而增强视频链接(3).偶极子式极化其特点a.极化所需时间较长,因而与频率有关b.极化过程有能量损耗c.温度对极化影响很大,温度很高和很低时,极化均减弱视频
4、链接(4).夹层式极化在两层电介质的界面上发生电荷的移动和积累,极化过程缓慢,并有损耗，其极化过程缓慢，有能量损耗3、讨论介质极化在工程实际中的意义1)选择电容器中的绝缘材料时，在相同耐电强度的情况下，要选择εr较大的材料。在其绝缘结构里，希望其小些2)3)材料的介质损耗与极化形式有关，而介质损耗是影响绝缘劣化和热击穿的一个重要因素。4)在绝缘预防性实验中，夹层极化现象可用来判断绝缘受潮情况2.1.2电介质的电导1.定义介质在电场作用下,使其内部联系较弱的带电粒子作有规律的运动形成电流,即泄漏电流.这种物理现象称为电导.表征电导过程强弱程度的物理量为电导率
5、γ，或它的倒数电阻率ρ。2.介质中的电流(1).电容电流ic在加压初瞬间介质中的电子式极化和离子式极化过程所引起的电流,无损耗,存在时间极短。(2).吸收电流ia有损极化所对应的电流,即夹层极化和偶极子极化时的电流,它随时间而衰减。(3)泄漏电流绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流,它不随时间而变化。流过介质的电流i由三个分量组成：3.吸收现象固体电介质在直流电压作用下,观察到电路中的电流从大到小随时间衰减,最终稳定于某一数值,称为“吸收现象”。4、讨论电介质电导的意义（1)、介质干燥和嘲湿,吸收现象不一样,据此可判断绝缘性能的好坏.（2）、多层介质
6、在直流电压作用下面，电压分布与电导成反比，故设计用于直流的设备要注意介质的电导。（3）、设计时应该考虑绝缘的使用环境，特别是湿度影响。（4）、并非所有的情况都要求绝缘电阻值高，有些情况下要设法减小绝缘电阻值。2.1.3.电介质的损耗1.损耗的形式(1).电导损耗由泄漏电流引起的损耗.交直流下都存在。(2).极化损耗由偶极子与夹层极化引起,交流电压下极明显。(3).游离损耗指气体间隙的电晕放电以及液固体介质内部气泡中局部放电所造成的损耗.2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损的意义在交流电压作用下,由于存在三种形式的损耗,需引入一个新的物理量来表征介损的特性
7、。经推导,介质损耗P为经推导,介质损耗P为因为:(1).P值与试验电压U的高低等因素有关;(2).tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。(3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量。所以：表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示,而不是用有功损耗P来表示。3.影响tgδ的因素（1）温度的影响（2）频率的影响（3）电压的影响在电场强度不很高时，tgδ不变；在电场强度较高时，tgδ随电场强度升高而迅速增大2.2.1.液体电介质的击穿特性1、液体击穿机理（1）电击穿理论在外电场足够强时，电子在碰撞液体分子时可引起电离，使电子数倍增，形成电
8、子崩。同时正离子在阴极附近形成空间电荷层增强了阴极附近的电场，使阴
