绝缘基础与电气试验.ppt

高电压技术 生产技能培训中心 ——吴强 绪 设备绝缘试验内容与标准 变电所的接地保护 防雷防护及波过程 内部过电压与防护 新型绝缘材料和设备 第一章 绝缘理论基础 概述 电介质的极化 电介质的电导 电介质的损耗 电介质的老化 电介质的击穿 绝缘基础与电气试验 绝缘基本概念 常见电气试验方法 一、绝缘基本概念 概述 电介质的极化 电介质的电导（泄漏电流、绝缘电阻） 电介质的损耗（tgδ ） 电介质的老化 电介质的击穿 （一）概述 自然界的物质根据其物理导电性能可分为三类，即容易导电的导体(电阻率为10-6～10-2Ω·cm )、不导电的绝缘体(电阻率为109～1022Ω·cm )以及处于导体和绝缘体之间的半导体。 在电力系统中，用气体、液体、固体绝缘材料或它们的组合把各种电气设备的导电部分与接地的外壳或支架隔离开，以保证这些电气设备的正常运行。 这些绝缘物质在外电场的作用下会产生许多物理现象，如极化、电导、电离、损耗和击穿放电等现象，正确理解和认识这些现象，对我们进行绝缘结构的合理设计、绝缘材料的合理利用以及对绝缘性能的准确评估有着非常重要的意义。 （二）电介质的极化 从绝缘体的电介质性质来看，可以把气体、液体、固体绝缘体统称作电介质，即电介质就是绝缘材料。 一切物质内部都有正电荷和负电荷，通常情况下正、负电荷处于相对平衡状态，物质呈现电中性；当外加电压后，正、负电荷受电场力的作用，其相对位置发生变化，尽管内部正、负电荷仍相互抵消，但随着正、负电荷相对位置的变化，电介质表面出现电荷，这种现象称为电介质的极化，出现的电荷称为极化电荷。 一般用相对介电常数εr 来表示电介质极化的程度。 极化示意图 极化的基本形式 电介质的分子结构不同，极化的形式也不同： 电子式极化 离子式极化 偶极式极化 空间电荷极化（夹层界面极化） 各种极化的特点 电子式极化： 1.过程时间极短，10-15s； 2.弹性； 3.温度影响极小； 4.可能存在于一切绝缘中。 各种极化的特点 离子式极化： 1.过程时间很短，10-13s； 2.弹性； 3.温度影响明显、复杂； 4.存在于离子结构的绝缘中。 各种极化的特点 偶极子式极化： 1.过程时间较长，10-10s -- 10-2s ； 2.非弹性； 3.温度影响很厉害； 4.存在于极性电介质中。 各种极化的特点 空间电荷极化： 与以上三种极化的关键区别在于，前者是电介质中束缚电荷的位移或偏转形成的，而后者是电介质中自由电荷的移动造成的。夹层界面极化是其常见形式。 1.过程缓慢 ； 2.非弹性； 相对介电常数εr εr = ε /εo =( Qo + q )/ Qo 表征电介质在电场作用下的极化程度。 举例： 变压器油：2.4 纯净水：81 电瓷：6 （三）电介质的电导 基本概念：自由带电质点在电场作用下的定向运动。（导电能力） 与金属电导的区别： 1.机理 金属：自由电子，大量 电介质：自由电荷，少量 2.大小(电导率) 变压器油：10-13(S/m) 水： 10-5(S/m) 铜： 109(S/m) 气体的电导 外界因素：1对离子/S*cm3，浓度500-1000对/cm3。 液体的电导 中性液体介质： 10-18(S/m)，杂质影响敏感 极性液体：本身分子解离度(εr )、杂质、温度 温度影响：电导率 r=A e-B/T，A、B：常数 电场强度： 固体电导 * * 第1节 概述 高电压的应用和发展： 1.1 高电压概念与作用 高电压的概念： 电力工程中，一般指电压 = 1 KV 的电压。 高电压的作用： 实现大容量、远距离的输电。 例子 500 KV * 1000 A = 500 MVA 10 KV * 1000 A = 10 MVA 10 KV * 50000 A = 500 MVA I*I*R = P 50000*50000*0.1 = 250 MW 1000*1000*10 = 10MW 1.2 绝缘材料与作用 绝缘材料： 又称电介质，简称绝缘。是电工应用最广泛的一类材料。 绝缘作用： 将需要分离的2个部件进行物理分离，包括机械连接、电气绝缘等方面的要求。主要是满足2个不同电位的部件之间的电气隔离效果。 通常将这个效果也简称为绝缘作用。 5*10-3V/cm 104 V/cm * * *