第二章液体固体介质的电气特性ppt课件.ppt

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1、第二章液体、固体介质的电气特性高电压技术中国石油大学胜利学院第一篇各类电介质在高电场下的特性第一节电介质的极化、电导和损耗一、电介质的极化极化的定义：电介质在电场中所发生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向现象，称为电介质的极化。电介质的相对介电常数εr：是综合反应电介质极化特性的一个物理量。它是表征电介质在电场作用下极化现象强弱的指标，其值是由电介质本身的材料决定的。极化最基本的形式分为电子式、离子式和偶极子式极化。另外还有夹层介质界面极化和空间电荷极化等。综上所述，对具体介质而言，必须说明其相对介电常

2、数εr对应的极化条件：频率和温度。20℃时工频下气体介质由于密度很小，其εr接近于1，而液体和固体介质的εr大多在2~6之间。各种电介质的εr差别是很大的，了解电介质的极化在工程上是很有意义的。比如在几种绝缘材料组合使用时，应注意各种材料的εr的配合，使之电场分布较为合理。在预防性试验中，利用材料的极化性质，有助于判断电气设备的绝缘状态。二、电介质的电导1.电介质电导的定义：在电场作用下，电介质中的带电质点作定向移动而形成电流的现象，称为电介质的电导。电导率是表征介质导电性能的主要物理量，其倒数为电阻

3、率。2.电介质的电导的分类：电介质电导分为离子电导、电子电导.（1）离子电导：电介质在电场或外界因素影响下（如紫外线辐射）本身会产生电离，电介质中的正负离子沿电场方向移动，形成电导电流，这就是离子电导。（2）电子电导：电介质中的自由电子是在高电场作用下，离子和电介质分子碰撞电离激发出来的，这些电子在高电场作用下移动形成电子电导电流。一般很微弱，因为介质中自由电子数极少，当电介质中出现电子电导电流时，表明电介质已被击穿。因此一般电介质的电导都是指离子电导。3.液体电介质的电导》液体电介质分为中性、弱极性和强

4、极性三类。》杂质是液体介质中带电质点的重要来源。》中性液体离子来源于杂质分子的电离；》极性液体除杂质外，其本身分子也易离解，所以相同条件下，其导电率比中性液体要大。4.固体介质的电导分为表面电导和体积电导，构成固体电介质电导的主要因素是离子电导。非极性和弱极性固体电介质的电导主要是由杂质离子造成的，对于偶极性固体电介质，因本身分子能离解，所以其电导是由本身和杂质离子共同造成的。对于离子性电介质，电导的大小和离子本身的性质有关。实践都证明：液体介质电导率γ与温度有以下关系：此公式同样适用于固体介质5.电介质

5、电导在工程中的意义（1）串联的多层电介质在直流电压作用下，各层电压分布与电导成反比，因此设计用于直流的电气设备时要注意所用电介质的电导率，尽量使材料得到合理的使用。（2）工程上有时要设法增大电导，以改善电场分布、消除电晕。（3）设计绝缘结构时，注意环境湿度对固体电介质表面电导的影响，注意亲水性材料的表面防水处理。（4）在绝缘预防性试验中，通过测量介质的绝缘电阻和泄漏电流来判断绝缘是否存在受潮或其他劣化现象。三、电介质的损耗1.基本概念在电场作用下电介质总有一定的能量损耗，电介质的能量损耗简称介质损耗。介质

6、损耗的基本形式由电导引起的损耗，称为电导损耗；由某些有损极化引起的损耗，称为极化损耗。电导损耗：由电介质中的泄漏电流引起，交、直流电压下都存在，一般很小。极化损耗：由有损极化所引起的；仅存在于交流电压下，在直流电场中，极化的建立过程仅在加压瞬间出现一次，可略去。电介质的等效电路2.介质损耗角正切介质损耗有两种：极化损耗、电导损耗直流电压下只有电导损耗交流电压下既有电导损耗，还有周期性极化引起的极化损耗。介质损耗角=功率因素角的余角介质损耗角的正切tg称为介质损耗因数介质损耗角正切tg等于有功电流

7、和无功电流的比值。常用百分数（%）来表示。通常采用功率因数角的正切作为综合反映电介质损耗特性优劣的一个指标，测量各种电力设备绝缘的tg值已成为电力系统中绝缘预防性试验的重要项目之一。判断介质的品质3.气体介质的损耗但当气体中的电场强度达到放电起始电压U0（或E0）时气体将发生局部放电，损耗急剧增加。气体中的损耗主要是电导损耗，损耗极小，且与电压无关。4.液体电介质的损耗中性或弱极性液体介质的损耗，主要为电导损耗，其损耗与温度的关系也和电导一样；与电压的关系和气体是一样的。极性液体介质的损耗除了有电导损耗

8、之外还有极化损耗，因此损耗比中性液体要大，且其大小与温度、外加电压和电压的频率有关。在t>t2以后，由于电导损耗随温度急剧上升、极化损耗不断减小而退居次要地位，因为tg就随时间t的上升而持续增大。介质损耗与频率的关系当电源频率增高时，，由图可见，整个曲线右移这是因为在较高的频率下，偶极子来不及充分转向，要是转向极化充分进行，就必须减小粘度即升高温度。5.固体介质的损耗：固体介质分为：有机绝缘材料和无机绝缘材料。其中有机绝缘材