第3章 液体和固体介质的电气特性.pptx

田付强 副教授 牵引供电研究所 Email: fqtian@bjtu.edu.cn 办公室：电气楼808 办公电话：010604 手机;第一篇 电介质的电气强度 第一章 气体放电的基本物理过程 第二章 气体介质的电气强度 第三章 液体和固体介质的电气特性; ;液体和固体介质广泛用作电气设备的内绝缘，常用的液体和固体介质为： 液体介质：变压器油、电容器油、电缆油 固体介质：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、玻璃、硅橡胶;电介质的极性及化学键;电介质的极化;固体电介质加电场;极间为真空时极板的电容： ;相对介电常数εr;电介质极化的种类;电子式极化存在于一切气体、液体和固体电介质中； 完成极化需要的时间极短10-14～10-15s，εr与电源频率无关； 极化具有弹性，即外电场消失，整体恢复中性。所以电子式极化不产生能量损耗，不会使介质发热； 温度对极化影响小。;⑵ 离子式极化;离子式极化存在于一些固体无机化合物中，如云母，陶瓷等； 极化需要的时间极短10-15s，εr与电源频率无关； 极化具有弹性，不产生能量损耗。 温度对离子式极化的影响，存在相反的两种作用 注意：通常前一种影响较大，εr一般具有正的温度系数。;⑶ 偶极子极化;极化时间相对较长10-10～10-2s，εr与频率有较大关系;偶极子极化非弹性，产生能量损耗； 极化中偶极子旋转要克服分子间的作用力，而消耗的电场能量在复原时无法收回 温度对偶极子极化影响大 对于极性气体介质 温度↑→分子热运动加剧→阻碍偶极子排列→极化↓ 对于极性液体和固体介质（双向作用） 低温下随温度的升高→分子间联系减弱→偶极子转向容易→极化加强 但当热运动变得较强烈时→分子热运动阻碍极性分子沿电场取向→极化减弱;⑷ 夹层极化;极化机理;直流电压下;吸收电荷：t =0后，随时间增大，U1减小而U2 增大，总的电压U保持不变。即C1上一部分电荷要通过G1放掉，而C2要从电源再吸收一部分电荷，这一部分电荷称为吸收电荷。;夹层极化的特点;讨论电介质极化的意义;对于多层介质，在交流及冲击电压下，各层场强分布与其εr成反比，要注意选择εr，使各层介质的电场分布较均匀，从而达到绝缘的合理应用;在绝缘预防性试验中，夹层极化现象可用来判断绝缘受潮情况。在使用电容器等大电容量设备时，须特别注意吸收电荷对人身安全的威胁。 夹层极化吸收过程要经过C1、C2和G1、G2进行，其放电时间常数为? =(C1+C2)／(G1+G2)。由于电导G的数值很小，因而时间常数? 很大，极化速度非常缓慢。当介质受潮，电导增大，? 将大大降低，极化速度加快。 同理，去掉外加电压之后，介质内部电荷释放也是十分缓慢的。因此，对使用过的大电容量设备，应将两极短接充分放电，以免过一定时间后吸收电荷陆续释放出来，危及人身安全。;电介质的电导;电介质电导的特性;;⑵ 绝缘电阻;讨论电介质电导的意义;对某些能量较小的电源，如静电发生器等，要注意减小绝缘材料表面泄漏电流以保证得到高电压 电流若从外部流过，电压会有损失;电介质的损耗;⑵ 介质损耗角正切;加交流电压，由于介质中有损耗，电流不是纯电容电流，分为两个分量： 式中 ??有功电流分量； ??无功电流分量。;用介质损耗P来表示介质品质好坏是不方便的 P值与试验电压的平方和电源频率成正比，与试品尺寸、放置位置有关，不同试品之间难以进行比较。 对同类试品可直接用tg? 来代替P值，对绝缘的优劣进行判断 当外加电压和频率一定时，P与介质的物理电容C成正比，对一定结构的试品而言，电容C是定值，P与tg?成正比。 定义?为介质损失角，是功率因数角?的余角。 介质损失角正切值tg? ，同εr一样，只取决于材料的特性，而与材料尺寸无关，可以方便地表示介质的品质。;;⑵ 串联等值电路;气体、液体和固体介质的损耗;⑵ 液体介质损耗;这类介质中的损耗包括电导损耗和极化损托两部分 ;极性液体介质中的损耗与温度的关系 ;⑶ 固体介质损耗;结构紧密的不含杂质的离子晶体 主要是由电导损耗， tg?极小 如云母，云母的电气强度高，耐热性能好，耐局部放电性能也好，故云母是优良的绝缘材料，在高频下也可使用。 结构不紧密的离子结构 如玻璃、陶瓷，有极化损耗和电导损耗，介质的tg?较大，但随成分和结构的不同， tg?相差悬殊。;讨论电介质损耗的意义; ;液体电介质的击穿理论 影响液体电介质击穿电压的因素 提高液体电介质击穿电压的方法;液体电介质的击穿理论;纯净液体电介质的电击穿理论（电子碰撞电离理论）;纯净液体电介质的气泡击穿理论;产生气泡的各种原因 电子电流加热液体，分解出气体； 电子碰撞液体分子，使之解