第二章液体和固体电介质的ppt课件.ppt

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1、液体和固体电介质的绝缘特性第二章第二章液体和固体电介质的绝缘特性第一节电介质的极化第二节电介质的电导第三节电介质的损耗第四节液体电介质的击穿特性第五节固体电介质的击穿特性第六节电介质的老化一、电介质的极化1、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。Qo=CoU相同情况下不同介质极化的程度不同Q=CUQo=CoUεr——相对介电系数Qo=CoU表征电介质在电场作用下的极化程度。表2——12、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。(2)离子

2、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。(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。(4)夹层式极化其特点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。交界面积聚的异号电荷不等，在交界处显示出极性。(4)夹层式极化P36举例，初始状态时与稳态时的电压分配不同，过度过程就是极化过程。极化使等值电容变大。交界面积聚的异号电荷不等，在交界处显示出极性。工程

3、意义，P36底3点。二、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γ，或它的倒数电阻率ρo表2—1(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。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。(3)泄漏电流ig2、介质中的电流流过介质的电流i由三个分量组成

4、：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”。介质干燥和嘲湿程度不同，吸收现象不一样，据此可判断绝缘性能的好坏。4、固体电介质的体积绝缘电阻和表面绝缘电阻表面泄漏电流的影响三、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、介质损耗角在交流电压作用下，由于存在三种形式的损耗，需引入一

5、个新的物理量来表征介损的特性。用介质损耗角的正切tgδ来表示介损的意义可推导出介质的有功损耗P由于:(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。较高电压下测量tgδ可发现介质的气泡、分层和裂痕等缺

6、陷。描写电介质电性能的四个物理量与对应的四个物理现象1.电介质的极化相对介电系数2.电介质的电导电导率γ3.电介质的损耗介质损失角正切tgδ4.电介质的击穿电场强度E四、液体电介质的击穿特性1、“小桥”理论（即“气泡”击穿理论）变压器油的击穿主要原因，在于杂质的影响,，而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的气泡等构成。在交流电压下，串联介质中的电场分布是与介质的εr成反比的。由于气泡的εr最小（≈1），其电气强度又比液体介质低得多，所以气泡先发生电离。气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小，这促使电离近一步发展。电离产生的带

7、电离子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。如果许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生。如果液体介质的击穿因气体小桥而引起，那么增加液体的压力，就可使其击穿场强有所提高。因此在高压充油电缆中总要加大油压，以提高电缆的击穿场强气泡理论可推广到其他悬浮物所引起的击穿，用来解释工程用变压器油的击穿过程。工程用变压器油是有杂质的，这些杂质的介电常数和电导率均与变压器油不同，从而会畸变油中电场，影响油的击穿。由于水和纤维的εr很大，很易沿电场方向极化定向，并排列成杂质小桥。这时会发生两种情况：（1）

8、如果杂质小桥尚未接通电极，则纤维等杂质与油串联，由于纤维εr大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中电场显著增高并引起电离，于是油分解出气体，气泡扩大，电离增强，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。（2）如果杂质小桥接通电极，因小桥的电导大而导致泄漏电流增大，发热会促使水分汽化，气泡扩大，发展下去也会