2 液体 固体介质的绝缘强度009.ppt

第一篇高电压绝缘与试验 第二章 液体、固体介质的绝缘强度 第二章 液体、固体介质的绝缘强度 第二章 液体、固体介质的绝缘强度 第二章 液体、固体介质的绝缘强度 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 当极间填充极间距离相同的固体介质时： 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 气体εr接近于1，液体和固体大多在2～6之间。 用于电容器的绝缘材料，显然希望选用εr大的电介质，因为这样可使单位电容的体积减小和重量减轻。 其他电气设备中往往希望选用εr较小的电介质，这是因为较大的εr往往和较大的电导率相联系，因而介质损耗也较大。（如酒精εr=33，水的εr=81，属于强极性物质，其电导率也很大，因此，不能用其作为绝缘介质） 在高压电气设备中常常将几种绝缘材料组合在一起使用，这时应注意各种材料的εr值之间的配合，因为在工频交流电压和冲击电压下，串联的多层电介质中的电场强度分布与串联各层电介质的εr成反比。 2.1 电介质的极化、电导和损耗 (1)电子式位移极化 2.1 电介质的极化、电导和损耗 特点： 极化时间稍长，极化与频率无关； 弹性极化，无损； 极化受温度影响： T↑→离子结合力↓→极化↑ （主要） T↑→密度↓→极化↓（次要） T↑→极化↑ 2.1 电介质的极化、电导和损耗 (3)偶极子极化 极性分子无外电场作用时，极性分子的偶极子因热运动而杂乱无序的排列着，宏观电矩等于零，因而整个介质对外并不表现出极性。出现外电场后，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，作较有规则的排列，如图所示，因而显示出极性。这种极化称为偶极子极化或转向极化。 特点： 极化时间较长； 非弹性极化； 频率↑→偶极子来不及转向→极化↓； 温度影响：T↑→转向容易→极化↑ T↑↑→热运动加剧阻碍转向→极化↓ 2.1 电介质的极化、电导和损耗 合闸瞬间，t=０时，电压按电容分配： 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 电介质的相对介电常数 气体：一切气体的εr都接近1； 液体：非极性和弱极性电介质εr =1.8～2.8 偶极性电介质 3～6 固体：非极性和弱极性电介质εr= 2～2.7 偶极性电介质εr= 3～6 离子性电介质εr= 5～8 2.1 电介质的极化、电导和损耗 讨论极化在工程实际中的意义 (1)选择绝缘 对于电容器，要求相同体积有较大电容量， εr ↑ 对于电缆，为减小电容电流， εr ↓ (2)多层介质的合理配合 在交流及冲击电压下，各层电压分布与其εr成反比，选择εr使各层介质电场分布较均匀。 (3)研究介质损耗的理论依据 掌握不同极化类型对介质损耗的影响 (4)预防性试验项目的理论依据 2.1 电介质的极化、电导和损耗 电导率表征电介质导电性能的主要物理量，其倒数为电阻率。 任何电介质都有电导 按载流子的不同，电介质电导分为离子电导、电子电导、电泳电导 2.1 电介质的极化、电导和损耗 1、电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。 2、离子电导： 本征离子电导：极性电介质有较大的本征离子电导，电阻率1010～1014 Ω·cm。 杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中，主要是杂质离子电导，电阻率1017～1019Ω·cm . 2.1 电介质的极化、电导和损耗 3、电泳电导：载流子为带电的分子团，通常是乳化状态的胶体粒子（例如绝缘油中的悬浮胶粒）或细小水珠，他们吸附电荷后变成了带电粒子。 对于固体介质，由于表面吸附水分和污秽存在表面电导，受外界因素的影响很大。所以，在测量体积电阻率时，应尽量排除表面电导的影响，应清除表面污秽、烘干水分。 2.1 电介质的极化、电导和损耗 电介质的泄漏电流和绝缘电阻 ic-充电电流：为无损极化对应的纯电容电流 ia-吸收电流：为有损极化对应的电流(主要为夹层极化) ig-泄漏电流：为电介质中的离子或电子移动形成的电流 2.1 电介质的极化、电导和损耗 2.1 电介质的极化、电导和损耗 绝缘电阻的特点： (1) 测量介质或设备的R∞时应加压1分钟或10分钟（后者是指电容量大的设备如，电缆、电机等）。 (2) R∞具有负的温度系数，温度越高，参与漏导的离子(介质本身或杂质的)越多，则泄漏电流越大。 (3)由于R∞与外加电压有关，在临近击穿时有显著的迅速增加的自由电子导电现象， 造成R∞剧烈下降。 (4)对于固体