1电介质的极化和电导素材.ppt

绪 论 一、本门学科的形成、任务 1、我国电力发展的概况 (1) 装机容量、发电量迅速增长 (2) 用电量迅速增长 (3) 电网的建设有较大发展 建国后，1952年建设了110kV输电线路，逐渐形成京津唐110kV输电网； 1954年建成丰满－李石寨220kV输电线，逐渐形成东北电网220kV骨干网架； 1972年建成330kV刘家峡－关中输电线路，以后逐渐形成西北电网330kV骨干网架； 1981年建成500kV姚孟－武昌输电线路，1983年又建成葛洲坝－武昌和葛洲坝－双河两回500kV线路，开始形成华中电网500kV骨干网架。1989年建成±500kV葛洲坝－上海超高压直流输电线路，实现了华中－华东两大区的直流联网。 我国上世纪80年代开始了更高电压等级的论证、研究、试验等，并于2005年9月在西北网建成投产了750kV输电线路（官亭－兰州）。 2009年1月我国首条1000kV特高压输电线路开始投入运行。 2、电力发展为何需要越来越高的电压？ 理论上输电线路的输电能力与输电电压的平方成正比，电压 提高1倍，输送功率将提高4倍； 大容量输电的需求： 高效率的大型、特大型发电机组的建造投运，以其为基础建设的特大容量规模发电基地，需要更高电压的输电网。 经济性好：资源中心在西部，能源负荷中心在东部，特高压 输电实现更大范围的资源优化配置。 3、高压的分类及世界、我国最高电压等级 国际上，高压（HV）通常指35～220kV的电压； 超高压（EHV）通常指330kV及以上、750kV及以下电压； 特高压（UHV）指1000kV及以上的电压。 高压直流（HVDC）通常指的是±600kV及以下的直流 输电电压； ±600kV以上的电压称为特高压直流（UHVDC）。 输电电压一般分高压、超高压和特高压。 前苏联1150kV输电线于1985年建成两段，到1992年经过了 6年的商业运行考验； 日本于上世纪80年代建设东西和南北两条1000V输电主干线， 将位于东太平洋沿岸的福岛核电站和柏崎核电站的电力输送 到东京。这两条线目前降压至500kV运行。 到14年底国网公司已建成特高压输电工程“三交四直”： 交流：陕北—晋东南—南阳—荆门—武汉； 淮南—浙北—上海；浙北—福州； 直流：向家坝—上海；锦屏—苏南； 哈密南—郑州；溪洛渡—浙西金华。 二、本门学科的研究对象及特点 1、三大对象： 绝缘技术； 绝缘的试验技术及设备； 过电压及防护技术 （1）绝缘又称为电介质，分气体、液体和固体三类。 它的作用是将不同电位的导体分开；绝缘在运行中要承受 各种电压的作用，电压较低时会发生极化、电导和损耗现 象，电压超出临界值时会发生击穿现象。 要研究电介质在电压下的电气物理性能，特别是高压下的 击穿特性。 （2）研究击穿特性需要做高压试验，涉及到试验电源、测 量仪器、手段方法（在线、离线、智能化）等。 （3）电力系统在运行时不但要承受工作电压的作用，还会 受到大气过电压和内部过电压的作用，所以要研究其产生原 因、特点以及防护措施（结合计算机技术、模拟、仿真）。 2、本学科及课程的特点： 多学科性、边缘性、不完善性；抽象、理论性。 第一章 介质的极化、电导和损耗 液体和固体介质广泛用作电气设备的内绝缘。 常用的液体介质：变压器油、电容器油、电缆油 常用的固体介质：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、玻璃、硅橡胶 电介质分类： 按状态分气体、液体和固体三类 气体介质广泛用作电气设备的外绝缘； 导电性能 介电性能 电气强度 电导率(绝缘电阻率)γ 介电常数ε 介质损耗角正切tanδ 击穿电场强度 电介质的电气特性表现在电场作用下的： 表征参数： 本次课程的目的要求: 1、掌握极化、电导(绝缘电阻) 的概念 2、能说明极化的种类和特点 3、能解释吸收现象 4、能说明介质电导形成的原因及影响因素 1.1 电介质的极化 一、介质的极化和介电常数 1、极化定义 电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。 2、介电常数 表示极化强弱的一个物理量。 以真空平板电容器为例分析： 极化前： 极化后： 是反映电介质极化特性 的一个物理量。与温度有关 气体 接近于1，因密度小、极化率低；液体和固体多在2～6之间。 用于电容器的绝缘材料，希望选用 大的介质，可使单位电容的体积和重量减小。 其他电气设备中总是选 较小的介质，因介质损耗较小。 采用 较小绝缘材料可减小电缆的充电电流、提高套管的沿面放电电压