武汉大学高电压绝缘总结(部分)

1、一描述电介质电气性能的物理现象和对应的物理量：电介质极化 相对介电常数 r；电介质电导 电导率；电介质损耗 介质损耗角正切 tg；电介质击穿 击穿场强 E b。2 辉光放电：贯穿于整个通道的发光现象。特点：气压不大，功率小，电流密度小，放电区占据整个空间。电弧放电 ：贯穿于两级的细长明亮通道。特点：较高气压下，电导很大，电压降低。火花放电 ： 贯通两极的 断续 明亮的细火花。原因：电流突增，导致外回路阻抗上压降增大，放电间隙电压降低，火花熄灭；外回路电压降低，放电间隙再形成火花 大气压下、电源功率小。电晕放电 ： 极不均匀电场 中，紧贴电极电场最强处出现的发光层。特点：只在极不均匀电场中出现，

2、且随电压升高发光层扩大。刷状放电：电晕放电时，如继续升高电压，从电晕电极伸展出许多明亮放电通道。注意 ：电晕放电、刷状放电时气隙未击穿，而辉光放电、火花放电、电弧放电均指击穿后的放电现象，且随条件不同，这些放电现象可相互转换。3 质点产生： 光电离: 光辐射引起的气体分子的电离过程。外光源( 紫外线照射)/ 激励态原子回到基态/正负离子的复合 碰撞电离： 由于质点碰撞所引起的电离过程。（主要是电子碰撞电离）。 是气体中产生带电粒子的最重要的方式。 分级电离时能量小于上式。分析气体放电发展过程时，往往只考虑电子所引起的碰撞电离。 热电离： 因气体热状态引起的电离过程。热电离实质上是热状态下碰撞电

3、离和光电离的综合。表面电离 金属表面电离比气体空间电离更易发生。 阴极表面电离 在气体放电过程中起着相当重要的作用。 正离子撞击阴极表面：正离子碰撞阴极时把能量（主要是势能）传递给金属极板中的电子，使其逸出金属 正离子必须碰撞出一个以上电子时才能产生自由电子 逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，其余成为自由电子。 光电子发射（光电效应）：高能辐射先照射阴极时，会引起光电子发射，其条件是光子的能量应大于金属的逸出功。 热电子发射： 当阴极被加热到很高温度时，其中的电子获得巨大动能，逸出金属表面 在许多电子器件中常利用加热阴极来实现电子发射。 强场发射（冷发射）： 当阴极表面附近空间存在很强的电

4、场时，能使阴极发射电子。 常态下作用气隙击穿完全不受影响； 在高气压、压缩的高强度气体的击穿过程中会起一定的作用；真空中更起着决定性作用。另外，电负性气体有负离子的形成：电子碰撞中性的分子或原子没发生电离，也没被反弹回来被中性的分子捕捉，成为自己的束缚电子形成了负离子。 形成负离子时可释放出能量,有时需吸收能量 有些气体容易形成负离子， 负离子的形成起着阻碍放电的作用 4 质点消失：电场作用定向移动消失于电极形成电流，驱引速度Vd=bE，b迁移率。扩散：在热运动的过程中，粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使每种粒子的浓度分布均匀化的物理过程。 特点：气压越低，温度越高，扩散进行的越

5、快。 电子的热运动速度大、自由行程长度大，其扩散速度也要比离子快得多。 带电粒子的复合，气体中带异号电荷的粒子相遇而发生电荷的传递与中和，还原为分子的过程。带电粒子的复合过程中会发生光辐射，这种光辐射在一定条件下又成为导致电离的因素 参与复合的粒子的相对速度 越大，复合概率 越小。通常放电过程中 离子间的复合更为重要 带电粒子浓度越大，复合速度越大， 强烈的电离区也是强烈的复合区。5 开始光电离，带电质点速度大，因复合导致消失数目少，消失于电极数目大，电流随电压增大；Ua附近时电流饱和，因电离产生的质点全部落入电极，电流取决于外电离因素与电压无关；达到Ub时，电子在强电场 作用下发生碰撞电离，

6、电流增加；电压升高至临界值U0时，电流剧增气体进入良好导电状态。电场均匀U0就是击穿电压，不均匀时电晕起始电压。六汤逊放电：电子的碰撞电离和正离子撞击阴极造成的表面电离起主要作用。电子崩：由外电离因素产生一个初始电子电子（电场力作用下，电子沿电场做定向移动）与中性粒子发生电子碰撞（中性粒子发生电离）产生正离子和自由电子原来的电子和新产生的电子继续移动，不断发生电子碰撞电离电子数目迅速增加，如同冰山上发生雪崩一样，形成了电子崩。过程：正离子撞击阴极引起表面电离和激励状态回到正常状态及复合释放的光子引起的光电离。和逸出功有关，因此和电极材料和表面状态有关。 自持放电条件物理意义： 一个电子 从阴极

7、到阳极途中因 电子崩（ 过程）而造成的正离子数为 e d 1 ，这批正离子在阴极上造成的二次自由电子数 （ 过程） 应为 (e d 1 ) ，如果它等于1，就意味着那个初始电子有了一个后继电子，从而使放电得以自持。 当自持放电条件得到满足时，放电就能 自己维持 下去。【外电离因素下，阴极表面电离和气体空间电离产生自由电子，电子在电场中加速，发生碰撞电离，形成电子崩，留下的正离子撞击阴极表面过程，产生新的自由电子，满足自持放电条件，不断循环最终击穿气体间隙】 巴申定律：起始电压U 0 放电由非自持转为自持时的电压。 均匀电场中：起始电压U 0 击穿电压U b 均匀电场中气体的击穿电压U b 是气

8、压和电极间距离的乘积（pd）的函数。假设d 不变： 当气压很小时 ，气体稀薄，虽然电子自由程大，可以得到足够的动能，但碰撞总数小，所以击穿电压升高 当气体增大时 ，电子自由程变小，得到的动能减小，所以击穿电压升高。 总有一个气压对碰撞电离最有利，此时击穿电压最小。局限性：pd 较大时，解释现象与实际不符 放电外形汤逊理论解释： 放电外形均匀，如辉光放电；pd 大时的实际现象： 外形不均匀，有细小分支； 放电时间：T pd 大 <<T 汤逊 击穿电压：U b·pd 大 <<U b· 汤逊 阴极材料影响 汤逊理论解释： 阴极材料对放电有影响( ( 过程）

9、；pd 大时的实际现象： 阴极材料对放电无影响；7 流注理论：在外电离因素下气隙产生有效电子，发生碰撞电离形成电子崩，畸变电场，由于气体原子或分子的激励电离复合等过程产生光电离发射光子，在强电场作用下产生新的电子崩，不断汇入主崩，形成等离子通道（流注），流注高速向电极发展，由阳极向阴极(正流注) 或由阴极向阳极( 负流注，外加电压击穿电压 )。流注形成的条件就是自持放电条件，在均匀电场中也就是导致击穿的条件。流注理论对pd 较大时放电现象的解释 放电外形现象：pd 较大时,放电不均匀，有分支，有细小的通道解释： 二次电子崩在空间的形成和发展带有统计性，所以火花通道常是曲折的，并带有分枝 放电时

10、间现象：放电时间极短 解释：光子以光速传播，所以流注发展速度极快，这就可以说明pd很大时放电时间特别短的现象 阴极材料的影响现象： 放电与阴极材料无关 解释： pd 很大时， 维持放电自持的是空间光电离，而不是阴极表面的电离过程8 比较汤逊理论放电充斥整个空间，流注理论只是线状空间；汤逊理论碰撞电离起主要作用，流注理论以光电离为主；流注理论光子以光速传播，时间快；汤逊理论强调阴极材料的影响，因为其自持条件是表面电离，而流注理论强调空间光电离，阴极材料无影响。引起气体放电的外部原因有两个，其一 是电场作用， 其二 是外电离因素。自持放电条件的比较 (1) 汤逊理论：自持放电由阴极 过程来维持；流

11、注理论：依赖于空间光电离。(2) 系数的物理意义不同。9 放电相似定律;不均匀电场中，温度不变时，对于几何相似间隙，其起始电压为气体压力和决定气隙形状的几何尺寸乘积的函数。巴申理论的拓展。十电晕放电效应：咝咝的声音、臭氧的气味、电极附近空间蓝色的晕光；化学反应产生新物质； 回路电流明显增加( 绝对值仍很小) ，可以测量到能量损失；产生高频脉冲电流；两种形式：电子崩起晕电极曲率很大时，放电初期，电晕层很薄且比较均匀，放电电流稳定，自持放电采用汤逊放电形式。 放电达到自持时， 在整个间隙中部巳达到相当数值。这时和均匀电场中情况类似；流注形式 升高电压：电晕层扩大，个别电子崩 流注 再电压升高：个别

12、流注强烈发展 出现刷状放电 继续升高电压：流注贯穿间隙 击穿一电晕放电弊：发光、发热，损失能量；使空气发生化学反应，产生O 3 、NO 、NO 2 等，引起腐蚀作用；O 3 是强氧化剂， NO 、NO 2 遇到水气会形成硝酸和亚硝酸，从而会对电力设备引起腐蚀作用脉冲现象产生高频电磁波，干扰通讯和测量，还可能产生超过环保标准的噪声。利：电晕可削弱输电线上雷电冲击电压波的幅值及陡度；工业应用，利用电晕放电产生的氧化剂除菌清新空气、处理污水、利用电晕放电的高功率脉冲形成高能活性离子进行尾气处理。消除：（1）采用分裂导线，使等值曲率半径增大（2）改进电极形状，增大电极的曲率半径，使表面光滑二.极不均匀

13、电场放电：电离总是在棒极附近开始，存在极性效应。1非自持放电阶段：（1）正棒负板：棒极附近强场区域内形成电子崩，电子崩头部的电子被棒极中和，在棒极附近留下许多正离子，积聚起的正空间电荷，减少了紧贴棒极附近的电场，而加强了外部空间的电场，棒极附近难以造成流注，使得自持放电、即电晕放电难以形成。（2）负棒正板：电子崩中电子离开强电场区后，难以再引起电离，正离子逐渐向棒极运动，在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，使电场畸变，棒极附近的电场得到增强，因而自待放电条件就易于得到满足， 易于转入流注而形成电晕放电。2流注发展阶段：（1）正棒负板：电子崩进入棒电极，正电荷留在棒尖 加强了前方（板极）的电场

14、；电场的加强对形成流注发展有利。头部前方产生新电子崩，吸引入流注头部正电荷区内，加强并延长流注通道；流注及其头部的正电荷使强电场区向前移，促进流注通道进一步发展，逐渐向阴极推进，形成正流注。（2）负棒正板：电子崩由强场区向弱场区发展，对电子崩发展不利。棒极前的正电荷区消弱了前方（阳极）空间的电场，使流注发展不利 等离子体层前方电场足够强后，发展新电子崩，形成了大量二次电子崩，汇集起来后使得等离子体层向阳极推进，形成负流注。（长间隙流注不足以击穿）3先导放电：流注通道发展到足够的长度后，将有较多的电子循通道流向电极，通过通道根部的电子最多，于是流注根部温度升高，出现 热电离过程。这个具有热电离过

15、程的通道称为 先导通道。正先导较快。4主放电：当先导通道头部发展到接近对面电极时，将发生十分强烈的放电过程，这个过程将沿着先导通道以一定速度向反方向扩展到棒极，这个过程称为 主放电过程。主放电过程使贯穿两极间的通道成为温度很高、电导很大、轴向场强很小的等离子体火花通道( 如电源功率足够，则转为电弧通道) ，从而使气隙完全失去了绝缘性能，气隙被击穿。【正极性电晕电压高，击穿电压低】三.气体间隙击穿电压的主要因素：电场分布（均匀、稍不均匀、极不均匀）、电压形式（直流、交流 （ 持续 作用电压） 、雷电冲击、操作冲击）、气体种类（空气、电负性气体（SF6 ）)、气体状态（气压、温度、湿度、海拔高度）

16、。.气隙击穿的必备条件:足够大的电场强度； 在气隙中存在有效电子，以能电子崩并导致流柱和主放电需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿。持续电压（直流、工频电压）， 电压的变化速度很小。相比之下放电发展所需时间可以忽略不计，当气体状态不变时，一定距离的间隙的击穿电压具有确定的数值。非持续电压下（雷电、操作冲击电压）， 因为电压波来去速度很快，放电发展速度就不能忽略不计了。间隙的击穿电压与作用电压的波形（即作用时间）有很大关系。四均匀电场中的击穿电压：只有小间隙数据、无极性效应、分散性小。稍不均匀：没有稳定电晕放电、极性效应不明显、 直流、工频下的击穿电压( 幅值) 以及50 冲击击穿电压

17、相同， 分散性不大、击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高。极不均匀：主要因素是间隙距离（短流注理论、长先导放电）因为击穿前发生电晕，以后放电在电晕空间电荷已强烈畸变外电场下发生、分散性较大、极性效应明显。一般规律： 间距很大， 电极影响不大，都接近于棒- -板间隙； 极性效应明显； 分散性很大， 不同电压波形下差异明显。直流电压：正棒负板< < 棒- - 棒< < 负棒正板。工频电压： 击穿总是发生在棒极为正时，接近直流电压；长间隙中棒- - 板间隙的“ 饱和” 现象尤为明显。五 50% 冲击击穿电压:多次施加电压时，其中半数导致击

18、穿的电压，以此来反映间隙的耐受冲击电压特性。多级法和升降法。均匀电场和稍不均匀电场的击穿特性 击穿电压 分散性小，U 50% 和U0（静态击穿电压）相差很小；棒板极性明显，棒棒极性不大。.伏秒特性：用间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系来表征间隙在冲击电压下的击穿特性。均匀或稍不均匀电场形状： 曲线较为平坦；原因： 由于击穿时平均场强较高，流注发展较快，放电时延很短。极不均匀电场形状：曲线较陡；原因：由于击穿时平均场强较低，而且流注总是从强场区向弱场区发展，放电速度受到电场分布影响，所以放电时延长。主要用于比较不同设备绝缘的冲击特性，即用于绝缘配合。为了使被保护设备得到可靠的保护，被保护设备

19、绝缘的伏秒特性曲线的下包线必须始终高于保护设备的伏秒特性曲线的上包线。放电时延原因：（1）出现自由电子需要一定时间（2）自由电子结合成了负离子、扩散到间隙之外，没有引起电离过程（3）由于不利因素，电离终止六 操.作过电压：电感和电容存在使在操作或者事故时引起振荡过程，造成很高的电压。极性效应，正极性下50 击穿电压比负极性下低；电场分布的影响“ 邻近效应 ” ： 接地物体靠近放电间隙会显著降低其正极性击穿电压，提高一些负极性击穿电压；饱和现象随着气隙长度增加，除了负极性 “ 棒 棒 ” 气隙外，其它棒间隙的 “ 饱和 ”现象十分明显。 “ 棒 板 ” 间隙饱和现象最为严重。 显然，这时增大 “

20、 棒 板 ”气 隙的长度，已不能有效的提高其击穿电压。波形的影响在一定波前时间范围内，U 50% 甚至会比工频击穿电压低 ，呈现出“U 形曲线 ” 。故对于220kV 的超高压输电系统和电力设备，应按操作过电压的电气特性进行绝缘设计。“U 形曲线 ” 是 放电时延 和 空间电荷( 形成及迁移) 这两类不同因素的影响所造成的。对应极小值的波前时间随着间隙距离加大而增加。对7m 以下的间隙，在50 200s 这段时间内，气息的击穿最易发生。 分散性大，空间电荷形成扩散放电时延有统计性。七提高气体介质电气强度：改善电场分布，使之尽量均匀（内因） 利用其它方法来削弱气体中的电离过程（外因）。1.改善电

21、场分布：改进电极形状（1）增大电极曲率半径减小表面场强。如变压器套管端部加球形屏蔽罩（2）改善电极边缘电极边缘做成弧形（3）使电极具有最佳外形如穿墙高压引线上加金属扁球；2利用空间电荷畸变电场 极不均匀电场中击穿前发生电晕放电，利用放电产生的 空间电荷改善电场分布，使电场均匀度提高 ，从而提高击穿电压；3 采用屏障。 在电场极不均匀的气隙中，放入 薄片固体绝缘材料 （例如纸或纸板），在一定条件下，可以显著提高气隙的击穿电压。影响屏障气隙的击穿电压的因素： 屏障位置 及 棒电极的极性。当棒为正极性 屏障在间隙的任何位置都会增加击穿电压值。当x=1/51/6d时最有利； 当棒为负极性屏障离棒极很近

22、时，有一定的屏障效果； 屏障离开棒电极一定距离，设置屏障反而降低间隙的击穿电压2削弱气体电离过程：4采用高气压(1)原理：减小电子的平均自由行程，削弱电离过程(2)高气压下应尽可能的改善电场分布，使电场均匀，否则用高气压不能改善(3)压缩空气绝缘及其它压缩气体绝缘在一些电气设备中已得到采用气压来提高击穿电压的效果不明显5采用高电气强度气体卤族元素：很强的电负性；分子直径大，电子自由行程短；易发生极化现象6采用高真空削弱间隙中的碰撞电离过程 ，从而显著增高间隙的击穿电压。八闪络电压比空气击穿电压低原因： 固体介质与电极表面没有完全密合存在小气隙, , 或介面有裂纹； 介质表面易吸收水分，形成一层

23、很薄的膜，水膜中的离子在电场作用下向两极移动，易在电极附近积聚电荷，使介质表面电场不均匀 ，降低闪络电压，导致放电总发生在沿着固体介质表面； 介质表面不可能绝对光滑及 介质表面电阻不均匀 ，使 表面电场不均匀 ，降低闪络电压，导致放电总发生在沿着固体介质表面。1 滑闪放电：特征：介质表面放电通道中发生热电离。条件：通道中带点质点剧增。开始放电时，细线通道中由于碰撞电离有大量质点，在强电场垂直分量作用下撞击介质表面局部温度升高。一定电压下，温度升高至发生热电离，通道带电质点剧增，电阻剧降，头部场强剧增，通道迅速增长转入滑闪放电。在交流和冲击电压下明显，直流没有明显现象。九提高沿面放电：（1）电压

24、变化快，w大，放电电压低；介质厚度小，相对介电常数大，即比电容大，电压低；介质表面电阻率大，表面电压分布不均匀，低。（2）减小比电容，如增加绝缘厚度（加大法兰处套管外径）和采用介电常数小的介质；减小表面电阻率，如在靠近法兰处涂半导体漆或上釉。十复合绝缘子：（1）抗拉性能好（2）重量轻，体积小，弹性好。（3）防污闪性能好。（4）工艺简单，成型温度低。突出优点： 与瓷质或玻璃绝缘子相比，耐污闪、湿闪性能优异；运行维护费用低。缺点： 老化或损坏。特别的，鸟类或鼠类咬伤伞裙护套、绝缘子表面有微生物或菌类生长。悬式绝缘子串片数：10-1,35-（2-3），66-5，110-7,220-（13-14），3

25、30-（19-22）,500-（25-28），1000-（54-60）。绝缘子串越长，电压分布越不均匀。提高闪络电压的措施：1）加装均压环：均压环增加了绝缘子对导线电容，可改善电压分布。（ 220kV 以下，可以提高起晕电压，但不能提高闪络电压； 220kV 以上，可以提高闪络电压）2 ）涂半导体涂料（ RTV ）一污闪;绝缘子积污、受潮（介质表面电导率上升，电流增大，发热升温），形成干区（干区表面电阻上升，电压增大，当该电压大于空气沿面闪络电压），干区形成局部电弧，电弧发展（延伸拉长（爬电现象），表面闪络，电弧击穿.影响脏污表面沿面放电的因素：根本原因：工业粉尘、废气、自然盐碱、灰尘、鸟粪等

26、污秽.降低污闪措施：定期清扫、采用防尘涂料、采用半导体釉绝缘子、采用复合绝缘子、 调整爬距（增大泄露距离）电弧延伸的长度（爬电距离）是有限的（ 增加绝缘子串数； 增加每串绝缘子的表面面积，增加裙带； 采用耐污绝缘子。）2 空气中放电电压随密度增大而增大，因为密度增加，空气中电子平均自由行程缩短，电离过程减弱。湿度的校正：大气的湿度越大，气隙的击穿电压增高大气中的水分子能够俘获自由电子而形成负离子，对气体的放电过程起着抑制作用 均匀和稍不均匀电场中，湿度影响不太明显，放电开始时，整个气隙的电场强度都很大，电子运动速度较快，不易被水分子俘获 极不均匀电场中，湿度影响很明显 ，放电开始时，电场强度比

27、较低，出现电晕放电，这时电子运动速度较慢，容易被水分子俘获3 SF6：是高介电强度气体介质，均匀电场中介电强度是空气的2.53倍.在极不均匀电场中击穿电压下降程度比空气大，是其绝缘的重要特性。引发电子崩初始电子来源：外界辐射对气体分子的电离，SF6分子吸附电子生成的负离子的重新解离，曲率较大电极处于负极性时的强场发射。由于SF6分子对电子的吸附作用减少有效电子出现概率，与空气相比其平均统计时延长时延分散性大。SF6中带点质点不易扩散空间电荷屏蔽效果差，且多用于稍不均匀电场中，故SF6气体负极性操作冲击击穿电压与工频击穿电压相似。虽然放电时延比空气大，但空气间隙通常为极不均匀结构，故其伏秒特性不

28、如SF6气体绝缘平坦。与空气一样，在SF6气体中若固体电介质表面脏污、受潮，则闪络电压也会明显降低。4 电介质的极化 ：电场作用下电介质中带电物质产生应变，会在电介质的端面上产生与电极极性相反的电荷。分类：电子式、离子式、偶极子极化、夹层介质界面极化、空间电荷极化。【 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，约10 -15 s ， r 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。】【 离子式极化存在于多数固体无机化合物中，如云母，陶瓷材料等； 极化需要的时间极短10 -13 s

29、， r 与 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温度升高：离子间的结合力减小 极化程度增强；温度升高： 离子的密度减小 极化程度减弱。 注意：通常前一种影响较大， r 一般具有正的温度系数。】【 极化时间相对较长10 -10 10 -2 s ， r 与 频率有较大关系； 偶极子极 化非弹性， 产生能量损耗； 温度对偶极子极化影响大；a) 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b) 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；当热运动变得较强烈时 分子热运动阻碍极性分子沿电场

30、取向 极化减弱】【极化时间缓慢， 极化非弹性， 产生能量损耗】5 电介质的电导过程 在电介质内部或多或少存在数量很小的带电粒子，它们在电场作用下会不同程度的作定向移动而形成 传导电流 的物理现象。 电介质电导主要是离子电导；温度升高 分子离解度增大 电介质中离子数增多，迁移率增大，泄漏电流 由介质中自由的或联系弱的带电质点在电场作用下运动形成的；吸收电流电介质极化形成。6 讨论电介质电导的意义： 在绝缘预防性试验中，以绝缘电阻值判断绝缘是否受潮或有其他劣化现象； 多层介质在直流电压下，电压分布与电导成反比 ，故设计用于直流的设备要注意所用介质的电导，应使材料使用合理。 设计时要考虑绝缘的使用环

31、境，特别是 湿度的影响 。 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不是所有的情况下均要求绝缘电阻值高，有些情况下要设法减小绝缘电阻值。7 电介质损耗 介质在交、直流电压下的有功功率损耗。形式： 电导损耗 在直流电压下，无周期性极化过程，当外施电压低于发生局部放电电压时，介质中损耗由电流流过电阻引起极化损耗 在交流电压下，除了电导损耗外，还由于存在周期性极化引起的能量损耗，引入损耗角正切tan，是功率因数角的余角。8 气体电介质的极化率极小，所以在极化中不会引起损耗；液体：中性和弱极性液体介质（变压器油）主要是电导损耗； 极性液体介质（蓖麻油）这类介

32、质中的损耗包括电导损耗和极化损托两部分。固体： 分子式结构（有机绝缘材料）中性介质无极化损耗，主要是电导损耗，通常很小；极性介质 有极化损耗和电导损耗，tg 与温度、频率的关系与极性液体相似，tg 值较大，高频下更为严重。 离子式结构（无机绝缘材料）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；结构不紧密的离子结构 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。不均匀结构的电介质的tg 取决于其中各成分的性能和数量间的比例9 讨论电介质损耗的意义：设计绝缘结构时，应注意到绝缘材料的tg 值 。用于冲击测量的连接电缆，其tg 必须要小 ，否则冲击电压

33、波在其中传播时将发生畸变 ，影响测量精度 。 在绝缘试验中，tg 的测量是一项基本测试项目 。10 液体电击穿理论： 与气体放电汤逊理论相似 在外电场足够强时，电子碰撞液体分子引起电离，使电子数倍增，形成电子崩。同时正离子在阴极附近形成空间电荷层增强了阴极附近的电场，使阴极发射的电子数增多，导致液体介质击穿。 液体密度比气体密度大得多，电子的平均自由行程很小，积累能量困难，所以纯净液体的击穿场强比气体大得多。一气泡击穿理论：交流电压下，串联介质中电场强度E的分布与各介质介电常数成反比，气体的击穿场强比液体低，气泡先电离温度上升体积膨胀，电离进一步发展，带电粒子撞击油分子使其分解出气体，扩大气体

34、通道。电离的气泡在电场中堆积成气体“小桥”，击穿就在此通道中发生。气泡产生：电子电流加热液体 ，分解出气体；电子碰撞液体分子 ，使之解离产出气体； 静电斥力 ，电极表面吸附的气泡表面积累电荷，当静电斥力大于液体表面张力时，气泡体积变大；电极凸起处的电晕 引起液体气化。工程液体击穿： 工程用油含有杂质，纤维，受潮含有水分，水和纤维介电常数很大，若定向排列的纤维贯穿电极间连成小桥，则由于水分及纤维的电导大而引起泄漏电流增大、温度上升，促进水分汽化，气泡扩大；若小桥未能贯穿电极则由于纤维的介电常数大而使纤维端部油中场强增大，高场强下油电离分解出气体形成气泡，气泡电离发热扩大，电离出的气泡形成小桥击穿

35、在此通道发生。二影响液体电介质击穿电压的 主要因素：一杂质： 含水量 ，液态水在油中的两种状态： 以分子状态溶解于油中，对击穿电压影响不大 以乳化状态悬浮在油中，易形成 “ 小桥 ” 使击穿电压明显下降 含纤维量 电场作用下，纤维形成 “ 小桥 ” ，使油的击穿电压降低；有很强的吸附水分的能力，联合作用使击穿电压降低更为严重。含碳量 碳粒的产生： 电弧 碳粒对油耐电强度作用的两个方面： 碳粒具有较好的导电性，局部场强增加，击穿电压降低；活性碳粒有 很强的吸附水分和气体的能力 。 含气量 溶解在油中气体影响较小，黏度和耐电强度稍降。 所溶气体的来源： 直接、分解、电解 油中气体析出后的危害： 一

36、是成为气泡，导致局部放电，使油老化，降低击穿电压；二是与油分子发生化学结合，氧化，加速老化。二温度、三电压作用时间【 加压后短至几个微秒时 表现为电击穿（电子碰撞电离），击穿电压很高电压作用时间为数十到数百微秒无杂质的影响，仍为电击穿，这时影响油隙击穿电压的主要因素是 电场的均匀程度 ；电压作用时间更长杂质开始聚集，油隙的击穿开始出现 热过程 ，击穿电压再度下降，为热击穿】四电场均匀、五压力（不论电场均匀度如何，变压器油的工频击穿电压总是 随油压的增加而增加）三.减少杂质影响的措施： 过滤： 除去纤维、水分、有机酸。 防潮： 制造、检修。 祛气： 除去水分和气体。 采用油和固体介质组合； 防尘

37、四电击穿理论：击穿机理： 电击穿理论建立在固体电介质中发生 碰撞电离基础 上，固体电介质中存在少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞 ，从而击穿。 发生情况： 在介质的电导很小，又有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为 电击穿 。特点：电压作用时间短，击穿电压高，电介质温度不高，击穿场强与电场均匀程度密切相关与环境温度无关。五热击穿理论：介质加上场强后，因介质损耗发热升温，而电阻有负温度系数，阻值下降，电流增大，发热大于散热，温度上升，引起介质分解、碳化，最终击穿。特点： 热击穿电压会随着周围媒质温度t 0 的上升而下降，散热直线会向右移动；热击穿电

38、压并不随介质厚度成正比增加，因厚度越大，介质中心附近的热量逸出越困难，所以固体介质的击穿场强随厚度 的增大而降低；六电化学击穿理论 ：在电场的长时间作用下逐渐使介质的物理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致击穿。击穿机理：固体介质在长期工作电压下由于光、热、电流等作用介质内部的小气隙发生局部放电，产生带电粒子，撞击介质表面固体介质劣化绝缘性能下降固体介质击穿。七 树老化类型 电树老化 和 水树老化。 电离性老化：介质夹层或介质内部存在气隙或气泡，交变场下气隙的场强>> 邻近固体介质内的场强气体的起始电离场强<< 固体介质的起始电离场强，气隙内极易发生电离，邻近绝缘 分解、破坏( 表现为变酥、炭化等形式)沿电场方向向绝缘层深处呈树枝状发展，形成 “ 电树枝 “。电导性老化：绝缘层中存在液态导电物质( 例如水)，当该处场强超过某定值时，液体会沿电场方向以树枝状逐渐深入到绝缘