第7讲 液体固体电介质的绝缘特性即第一篇复习

1、高电压工程系李黎回顾回顾u极化、电导、损耗u吸收现象与电导和损耗的关系u介质损耗正切角tg 的物理意义u液体电介质的击穿n纯净液体电击穿n工程液体（含杂质和气泡）气泡击穿（小桥）u固体电介质的击穿n电击穿、热击穿、电化学击穿2本次课程本次课程u重点：组合绝缘n理解公式推导u电介质的老化u第一篇知识要点全面回顾342.4 2.4 组合绝缘的电气强度组合绝缘的电气强度u单一电介质不能满足多种要求：机械、热、电气等u组合绝缘电气强度与电介质的相互配合密切相关u直流：各层电介质承受电场与电导成反比u交流和冲击下：与介电常数成反比52.4.1 2.4.1 组合绝缘中的介电常数和介质损耗组合绝缘中的介电常

2、数和介质损耗21111CCC2211111ddd12212121)(dddd2.4.1 2.4.1 组合绝缘中的介电常数和介质损耗组合绝缘中的介电常数和介质损耗672.4.2 2.4.2 组合绝缘中的电场组合绝缘中的电场).().(1).(1)1.11().(221111112211111111112211221121nnnnnnnnndddUdUEdddUdRUSdISdIRURUIRIIdddSISdSdSdIRRRU直流电压作用下直流电压作用下电压与电压与电阻成正比，电场与电导率电阻成正比，电场与电导率成反比（与电阻率成正比）成反比（与电阻率成正比）电导率量纲：电导率量纲：1/(*m）或

3、）或1/(*cm）电阻率量纲：电阻率量纲： *m或或*cm8交流条件下交流条件下112112()1iinniiUEddRj CSCdd交流电压作用下交流电压作用下电压与电压与电容成反比，电场与介电常电容成反比，电场与介电常数成反比数成反比9分层绝缘中的电场分配分层绝缘中的电场分配交流下交流下u油屏障式绝缘u交流下，1E2u随着d2的加大，E1持续增大在油隙中设置多个屏障，会使油中场强显著增大，反而不利。21222221111)()(dddUddUE10电场按电阻率正比分配。（纸） （油），故E2E1，电场分配合理。同一根油纸绝缘电缆在直流下的耐压关于交流耐压（约为3）倍。分层绝缘中的电场分配分

4、层绝缘中的电场分配直流下直流下21122212112()()UUEdddddu如果是直流，1 2，E1 E211同心圆界面电介质：电缆的绝缘同心圆界面电介质：电缆的绝缘u单相圆芯均质电缆02020maxlnrrUErrrUEav02max200ln1avErrErrr12分阶绝缘分阶绝缘u在r0rr1内ln1ln112201111rrrrrUE在r1r流注的临界条件：电子崩头部足够“强”n注意：正流注和负流注产生的条件？l外施高过电压时负流注l负流注运动速度快u流注理论和汤逊理论的互补关系？n如何解释放电外形、时间、材料对放电特性的影响23第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u不均

5、匀电场中气体击穿放电的过程n稍不均匀场和极不均匀场的判定l从间隙尺寸来判断l从放电现象来判断n极不均匀场的特殊性l极性效应l电晕放电24第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u电晕放电：一种特殊的自持放电n起因：不均匀场中处于相对强电场区电极表面的电离n不是严格意义上的空气间隙“击穿”！n电晕放电与细线效应n电晕放电的后果：电晕损耗、电晕干扰n计算电晕起始电压的基本表达式l式1-23（了解即可，一般不会要求实际计算）25第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u极不均匀场中的流注过程n典型实例：“棒板”间隙n初始电子电子崩流注热电离，先导贯穿性通道间隙击穿u极不均匀场中发生电

6、晕和流注的区别n外施电压的高低决定了是发生电晕还是流注lUUb，流注26第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：理论理论u极性效应n不均匀场中才存在明显的极性效应n根本原因：电子崩流注发展过程中空间电荷分布不均匀造成的电场畸变n“正棒负板”、“负棒正板”n图1-13和图1-17的对比分析！n复习时可以根据电力线分布来分析说明n请注意极性效应与后续其他知识点的联系l对稳态击穿电压的影响等等27第一篇内容全面回顾：应用第一篇内容全面回顾：应用u击穿电压：评价电介质绝缘性能的量化判据n对于需要利用绝缘性能的场合：越高越好n对于需要利用放电特性的场合：越低越好n正确理解“提高”或“降低”击穿电压的意思

7、u均匀电场中的击穿电压n式1-25和图1-18n不会发生电晕放电u稍不均匀场中的击穿电压n与均匀场类似n不对称电场中有极性效应28第一篇内容全面回顾：应用第一篇内容全面回顾：应用u极不均匀场中的击穿电压n与起晕电压是两个概念，注意区分n通常指依据电子崩流注发展进程的自持放电过程n极性效应：以“棒板”“棒棒”排序l工频下：总是发生在。l直流下：l原因l工频下存在击穿电压间隙距离的“饱和”趋势，所以。29第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u标准雷电波定义n图1-23u冲击电压下放电时延的定义n什么是统计时延、形成时延n减小统计时延的方法理解定义后可推知n减小形成时延的方法理解定义后可

8、推知30第一篇内容全面回顾：应用第一篇内容全面回顾：应用u50%雷电击穿电压n极性效应：图1-25u伏秒特性n和放电时延有密切联系n伏秒特性曲线的画法n如何判断哪种伏秒特性配合正确31第一篇内容全面回顾：应用第一篇内容全面回顾：应用u操作冲击标准波形n250us/2500usu50%操作冲击击穿电压总之，不同场下的不同击穿特性：u理解并熟悉四种电压和三种电场的组合击穿特性n直流、交流工频、雷电、操作冲击n均匀场、稍不均匀场、极不均匀场32第一篇内容全面回顾：应用第一篇内容全面回顾：应用u大气条件对间隙击穿的影响n几个公式的简单计算u提高气体击穿电压的措施n列举几种措施n与“概念”和“理论”部分

9、结合来解释原因u沿面放电n表面电场出现畸变的原因n滑闪放电出现在哪种沿面中？u改善沿面放电特性的方法33第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u液体、固体电介质的绝缘n与气体相比有其相似性l电子崩理论在液体固体击穿过程中的解释n与气体相比有其独特性l极化、电导、损耗l气体的上述三个特性都可以忽略不计u极化、电导、损耗是导致液体、固体绝缘特性差异的主要原因u而极化、电导又是导致损耗的原因34第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u列举：几种极化的类型极其特点n哪些极化需要消耗能量？损耗u相对介电常数有何用处？n制作电容器n制作交流电缆u问：极化和电介质的绝缘性能之间有何关联？

10、35第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u电导n理解：吸收现象n形成电介质中电导的原因n通过电介质的电流是如何随时间变化的？u电导大小的物理量电导率，单位？n液体的U-I曲线：饱和现象，图2-7n固体的电导：U-I曲线无饱和l表面电导：污秽、潮湿36第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u损耗n损耗的成因l直流下：电导发热l交流下：电导极化l电介质可等效为：容阻电路u通过电介质等效电路形成tg 的概念n阻容并联：图2-10和式2-6n阻容串联：图2-11和式2-837第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u两种液体电介质击穿过程n纯净：电击穿n工程：气泡击穿u三

11、种固体的击穿过程n电击穿n热击穿n电老化n图2-18，三种击穿方式的击穿电压与持续作用时间的关系u影响。的因素（方法）：记小标题即可38第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：概念概念u两种液体电介质击穿过程n纯净：电击穿n工程：气泡击穿u三种固体的击穿过程n电击穿n热击穿n电老化n图2-18，三种击穿方式的击穿电压与持续作用时间的关系39第一篇内容全面回顾：第一篇内容全面回顾：理论理论u组合绝缘n组合介电常数和介质损耗的推导n由推导式理解组合绝缘的性能评估方法l注意交流、直流n请认真推导式2-13，式2-14，式2-15，式2-16u应用：电缆分阶绝缘n式2-18式2-22的上下文含义40第一篇内容全面