第二章液體和固體的絕緣特性

1、 液體和固體電介質(zhì)的電氣特性液體和固體電介質(zhì)的電氣特性 _絕緣特性絕緣特性 第三章第三章*描寫電介質(zhì)電氣特性的四個物理量 與對應(yīng)的四個物理現(xiàn)象2.電介質(zhì)的極化(介電性能) 相對介電系數(shù)r1.電介質(zhì)的電導(dǎo)(導(dǎo)電性能) 電導(dǎo)率 3.電介質(zhì)的損耗(介電性能) 介質(zhì)損失角正切 tg4.電介質(zhì)的擊穿(電氣強度) 擊穿電場強度 Eb 一、電介質(zhì)極化 外電場作用下，電介質(zhì)顯示電性的現(xiàn)象。理想的絕緣介質(zhì)內(nèi)部沒有自由電荷，實際的電介質(zhì)內(nèi)部總是存在少量自由電荷，它們是造成電介質(zhì)漏電的原因。 一般情形下，未經(jīng)電場作用的電介質(zhì)內(nèi)部的正負(fù)束縛電荷平均說來處處抵消，宏觀上并不顯示電性。在外電場的作用下，束縛電荷的局部移動

2、導(dǎo)致宏觀上顯示出電性，在電介質(zhì)的表面和內(nèi)部不均勻的地方出現(xiàn)電荷，這種現(xiàn)象稱為極化，出現(xiàn)的電荷稱為極化電荷。這些極化電荷改變原來的電場。充滿電介質(zhì)的電容器比真空電容器的電容大就是由于電介質(zhì)的極化作用。1.極化定義電介質(zhì)中的帶電質(zhì)點在電場作用下沿電場方向作有限位移2. 相對介電系數(shù)r表征電介質(zhì)在電場作用下的極化程度Qo=CoUdAC00rdAdACCUCCUQQ000003. 極化的基本形式(1) 電子式極化(2) 離子式極化(3) 偶極子式極化(4) 夾層極化(1).電子式極化(適用用任何電介質(zhì))(1).電子式極化的特點a. 極化所需時間極短b. 極化時沒有能量損耗c.溫度對極化影響極小(2).

3、 離子式極化(針對離子結(jié)構(gòu)電介質(zhì))(2). 離子式極化的特點a. 極化過程極短b. 極化過程無能量損耗c. 溫度對極化有影響,極化隨溫度升高而增強(3). 偶極子式極化(針對極性電介質(zhì))(3). 偶極子式極化特點a. 極化所需時間較長,因而與頻率有關(guān)b. 極化過程有能量損耗c. 溫度對極化影響很大,溫度很高和很低時, 極化均減弱(4). 夾層式極化(針對多層介質(zhì)的交界面)(4). 夾層式極化特點在兩層電介質(zhì)的界面上發(fā)生電荷的移動和積累,極化過程緩慢,并有損耗4.四種電介質(zhì)極化比較4見教材P54表3-2二.電介質(zhì)的電導(dǎo)1. 定義介質(zhì)在電場作用下,使其內(nèi)部聯(lián)系較弱的帶電粒子作有規(guī)律的運動形成電流,

4、即泄漏電流.這種物理現(xiàn)象稱為電導(dǎo).表征電導(dǎo)過程強弱程度的物理量為電導(dǎo)率，或它的倒數(shù)電阻率o2. 介質(zhì)中的電流(1). 電容電流ic在加壓初瞬間介質(zhì)中的電子式極化和離子式極化過程所引起的電流,無損耗,存在時間極短。(2). 吸收電流ia有損極化所對應(yīng)的電流,即夾層極化和偶極子極化時的電流,它隨時間而衰減。(3)泄漏電流ig絕緣介質(zhì)中少量離子定向移動所形成的電導(dǎo)電流,它不隨時間而變化。流過介質(zhì)的電流i由三個分量組成：gaciiii電介質(zhì)三支路等值電路3.吸收現(xiàn)象固體電介質(zhì)在直流電壓作用下,觀察到電路中的電流從大到小隨時間衰減,最終穩(wěn)定于某一數(shù)值,稱為“吸收現(xiàn)象”*介質(zhì)干燥和嘲濕,吸收現(xiàn)象不一樣,據(jù)

5、此可判斷絕緣性能的好壞。如：介質(zhì)絕緣嚴(yán)重受潮或出現(xiàn)導(dǎo)電性缺陷時，吸收電流ia迅速衰減，電導(dǎo)電流ig大大增加。小結(jié)：電介質(zhì)的電導(dǎo)離子電導(dǎo)導(dǎo)體的電導(dǎo)電子電導(dǎo)三.電介質(zhì)的損耗1. 損耗的形式(1).電導(dǎo)損耗由泄漏電流引起的損耗.交直流下都存在。(2).極化損耗由偶極子與夾層極化引起,交流電壓下極明顯。2 電介質(zhì)的等值電路tgCUtgUIUIPpCRp2經(jīng)推導(dǎo),介質(zhì)損耗P為3.用介質(zhì)損耗角的正切tg來表示介損的意義tgCUPp2由于: (1)P值與試驗電壓U的高低等因素有關(guān); (2)tg是與電壓、頻率、絕緣尺寸無關(guān)的量，而僅取決于電介質(zhì)的損耗特性。 (3)tg可以用高壓電橋等儀器直接測量.所以表征介損

6、用介質(zhì)損失角的正切tg來表示,而不是用有功損耗P來表示。四.液體電介質(zhì)的擊穿特性1.“小橋”理論(即 :“氣泡”擊穿理論)變壓器油的擊穿主要原因,在于雜質(zhì)的影響,而雜質(zhì)是水分、受潮的纖維和被游離了的氣泡等構(gòu)成，它們在電場的作用下，在電極間逐漸排列成為小橋，從而導(dǎo)致?lián)舸?. 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素（1）自身品質(zhì)因素：雜質(zhì)的多少（含水量、纖維量、氣量）通過標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油的工頻擊穿電壓來衡量油的品質(zhì)（2）溫度（3）電場均勻程度 電場愈均勻，雜質(zhì)對擊穿電壓的影響愈大分散性也愈大，擊穿電壓也愈高（4）電壓作用時間加壓后短至幾個微秒時，表現(xiàn)為電擊穿，擊穿電壓很高當(dāng)電壓作用時間大于毫秒級時，表現(xiàn)為熱擊穿，擊穿電壓隨作用時間增加而降低（5）油壓油隙的擊穿電壓隨壓強的增大而升高。如：工程中變壓器油擊穿電壓隨油壓增大而增大，原因是油中氣泡電離電壓增高和氣體中油的溶解度增大。純凈的油（除去氣體），油壓無影響。5.提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的措施（1）過濾（2）防潮（3）脫氣（4）覆蓋層（5）絕緣層（6）屏障提高油的品質(zhì)減少雜質(zhì)五.固體電介質(zhì)的擊穿1.擊穿形式(1).電擊穿(2).熱擊穿(3).電化學(xué)擊穿2.影響因素(1).電壓作用時間(2).電場均勻程度與介質(zhì)厚度(3).電壓種類(4).電壓作用的累積效應(yīng)(5).受潮3.提高擊穿電壓的措施(1).改進制造工藝:盡可能清除介質(zhì)中的雜質(zhì),