絕緣放電基本原理 絕緣介質 電介質極化

高壓絕緣基本理論電介質極化第一章電介質電導第二章電介質能量損耗及介質損失角正切第三章液體電介質的擊穿第四章固體電介質的擊穿第五章氣體電介質的相對介電系數(shù)介電系數(shù)及其物理意義電介質極化液體電介質的介電系數(shù)討論極化的意義固體電介質的介電系數(shù)01電介質極化介電系數(shù)及其物理意義電子式極化離子式極化偶極子式極化夾層式極化(夾層介質界面極化)極化機理：電子偏離軌道介質類型：所有介質建立極化時間：極短，10-1410-15s極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（無關）溫度（無關）極化彈性：彈性消耗能量：無電介質極化介電系數(shù)及其物理意義極化機理：正負離子位移介質類型：離子性介質建立極化時間：極短，10-12~10-13s極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（無關）溫度（隨溫度升高而增加）極化彈性：彈性消耗能量：無電介質極化介電系數(shù)及其物理意義極化機理：極性分子轉向介質類型：偶極性及有離子弛豫性極化的離子性介質建立極化時間：需時較長，10-610-2s。極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（有關）溫度（溫度較高時降低，低溫段隨溫度增加）極化彈性：非彈性消耗能量：有電介質極化介電系數(shù)及其物理意義夾層介質界面極化概念：當t=0:

當t=∞:一般有電荷重新分配，在兩層介質的交界面處有積累電荷，這種極化形式稱夾層介質界面極化。夾層界面上電荷的堆積是通過介質電導G完成的，高壓絕緣介質的電導通常都很小，這種性質的極化只有在低頻時才有意義。電介質極化介電系數(shù)及其物理意義極化機理：帶電質點移動介質類型：不均勻（或夾層）介質中建立極化時間：很長極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（低頻下存在）溫度（有關）極化彈性：非彈性消耗能量：有

介電系數(shù)是反映電介質極化程度的物理量，介電系數(shù)越大，極化出的電荷越多。在多層介質中，不同的介電系數(shù)會影響電場分布。氣體電介質的相對介電系數(shù)介電系數(shù)及其物理意義電介質極化液體電介質的介電系數(shù)討論極化的意義固體電介質的介電系數(shù)01電介質極化氣體電介質的相對介電系數(shù)氣體分子間的距離很大，密度很小，氣體的極化率很小，一切氣體的相對介電系數(shù)都接近1氣體的介電系數(shù)隨溫度的升高略有減小，隨壓力的增大略有增加，但變化很小部分氣體的相對介電系數(shù)（環(huán)境條件20℃,1atm）氣體種類相對介電系數(shù)氦1.000072氫1.000027氧1.00055氮1.00060甲烷1.00095二氧化碳1.00096乙烯1.00138空氣1.00059電介質極化液體電介質的介電系數(shù)（1）中性電介質：如石油、苯、四氯化碳、硅油等r數(shù)值不大，在1.8~2.5范圍內。（2）極性電介質：如蓖麻油、氯化聯(lián)苯等r數(shù)值在2~6范圍內。（3）強極性電介質：如酒精、水等r>10，此類液體電介質用作電容器浸漬劑，可使電容器的比電容增大，但通常損耗都較大。電介質極化液體電介質的介電系數(shù)（4）介電系數(shù)同溫度和頻率的關系（氯化聯(lián)苯）根據(jù)轉向極化的特點，對介電系數(shù)隨溫度及頻率變化的趨勢作出解釋：（1）T不變時f增大，r減小（2）f不變時

T升高，r先增后減頻率f1

f2

f3電介質極化固體電介質的介電系數(shù)（1）中性固體電介質：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、石蠟、石棉、無機玻璃等都屬此類電介質，只有電子式極化和離子式極化形式，r不大，通常在2.0~2.7范圍。陶瓷，云母等晶體型離子結構的中性電介質，相對介電系數(shù)r一般在5~8左右。（2）極性固體電介質：樹脂、纖維、橡膠、蟲膠、有機玻璃、聚氯乙烯和滌綸等。r較大，一般為3~6，還可能更大。r和T及f的關系和極性液體的相似。電介質極化固體電介質的介電系數(shù)氣體電介質的相對介電系數(shù)介電系數(shù)及其物理意義電介質極化液體電介質的介電系數(shù)討論極化的意義固體電介質的介電系數(shù)01電介質極化討論極化的意義1.選擇絕緣在實際選擇絕緣時，除了考慮電氣強度外，還應考慮介電系數(shù)r選擇用于電容器中的絕緣材料時，若追求同體積條件有較大電容量，要選擇r較大的介質，這樣，電容器單位容量的體積和重量就可以減小。選擇時要注意電氣強度，對于電纜，為減小電容電流，要選擇r較小的介質又如電機定子線圈出槽口和套管等情況，如果固體絕緣材料的r減小，則交流下沿面放電電壓可以提高。2.多層介質的合理配合對于多層介質，在交流及沖擊電壓下，各層電壓分布與其r成反比，要注意選擇r，使各層介質的電場分布較均勻，從而達到絕緣的合理應用3.材料的介質損耗與極化類型有關，而介質損耗是影響絕緣劣化和熱擊穿的一個重要因素。4.夾層介質界面極化現(xiàn)象在絕緣預防性試驗中可用來判斷絕緣受潮情況。在使用電容器等電容量很大的設備時，必須特別注意吸收電荷可能對人身安全造成的威脅。電介質極化討論極化的意義電介質極化應用實例平行平板電極間距離為2cm，在電極上施加55kV的工頻電壓時未發(fā)生間隙擊穿，當板電極間放入一厚為1cm的聚乙烯板(r=2.3)時，問此時是否會發(fā)生間隙擊穿現(xiàn)象？為什么？并請計算插入聚乙烯板前后的各介質中的電場分布。電介質極化討論極化的意義解：（1）插入前：Ea=V0/d=55/2=27.5kV/cm（2）插入后：Vs/Va=a/s，得Va=2.3Vs