第二章液体与固体的绝缘特性

液体和固体电介质的电气特性

__绝缘特性

第三章**描写电介质电气特性的四个物理量与对应的四个物理现象2.电介质的极化(介电性能)相对介电系数1.电介质的电导(导电性能)电导率γ3.电介质的损耗(介电性能)介质损失角正切tgδ4.电介质的击穿(电气强度)击穿电场强度Eb

一、电介质极化

外电场作用下，电介质显示电性的现象。理想的绝缘介质内部没有自由电荷，实际的电介质内部总是存在少量自由电荷，它们是造成电介质漏电的原因。一般情形下，未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消，宏观上并不显示电性。在外电场的作用下，束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性，在电介质的表面和内部不均匀的地方出现电荷，这种现象称为极化，出现的电荷称为极化电荷。这些极化电荷改变原来的电场。充满电介质的电容器比真空电容器的电容大就是由于电介质的极化作用。1.极化定义电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移2.相对介电系数εr表征电介质在电场作用下的极化程度Qo=CoU3.极化的基本形式电子式极化离子式极化偶极子式极化夹层极化(1).电子式极化(适用用任何电介质)(1).电子式极化的特点a.极化所需时间极短b.极化时没有能量损耗c.温度对极化影响极小(2).离子式极化(针对离子结构电介质)(2).离子式极化的特点a.极化过程极短b.极化过程无能量损耗c.温度对极化有影响,极化随温度升高而增强(3).偶极子式极化(针对极性电介质)(3).偶极子式极化特点a.极化所需时间较长,因而与频率有关b.极化过程有能量损耗c.温度对极化影响很大,温度很高和很低时,

极化均减弱(4).夹层式极化(针对多层介质的交界面)(4).夹层式极化特点在两层电介质的界面上发生电荷的移动和积累,极化过程缓慢,并有损耗4.四种电介质极化比较见教材P54表3-2二.电介质的电导1.定义介质在电场作用下,使其内部联系较弱的带电粒子作有规律的运动形成电流,即泄漏电流.这种物理现象称为电导.表征电导过程强弱程度的物理量为电导率γ，或它的倒数电阻率ρo2.介质中的电流(1).电容电流ic在加压初瞬间介质中的电子式极化和离子式极化过程所引起的电流,无损耗,存在时间极短。(2).吸收电流ia有损极化所对应的电流,即夹层极化和偶极子极化时的电流,它随时间而衰减。(3)泄漏电流ig绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流,它不随时间而变化。流过介质的电流i由三个分量组成：电介质三支路等值电路3.吸收现象固体电介质在直流电压作用下,观察到电路中的电流从大到小随时间衰减,最终稳定于某一数值,称为“吸收现象”*介质干燥和嘲湿,吸收现象不一样,据此可判断绝缘性能的好坏。如：介质绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，吸收电流ia迅速衰减，电导电流ig大大增加。小结：电介质的电导——离子电导导体的电导——电子电导三.电介质的损耗1.损耗的形式(1).电导损耗由泄漏电流引起的损耗.交直流下都存在。(2).极化损耗由偶极子与夹层极化引起,交流电压下极明显。2电介质的等值电路经推导,介质损耗P为3.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损的意义由于:(1)P值与试验电压U的高低等因素有关;(2)tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。

(3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量.所以表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示,而不是用有功损耗P来表示。四.液体电介质的击穿特性1.“小桥”理论(即:“气泡”击穿理论)变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响,而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的气泡等构成，它们在电场的作用下，在电极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。2.影响液体电介质击穿电压的因素（1）自身品质因素：杂质的多少（含水量、纤维量、气量）通过标准油杯中变压器油的工频击穿电压来衡量油的品质（2）温度（3）电场均匀程度电场愈均匀，杂质对击穿电压的影响愈大分散性也愈大，击穿电压也愈高（4）电压作用时间加压后短至几个微秒时，表现为电击穿，击穿电压很高当电压作用时间大于毫秒级时，表现为热击穿，击穿电压随作用时间增加而降低（5）油压油隙的击穿电压随压强的增大而升高。如：工程中变压器油击穿电压随油压增大而增大，原因是油中气泡电离电压增高和气体中油的溶解度增大。纯净的油（除去气体），油压无影响。5.提高液体电介质击穿电压的措施（1）过滤（2）防潮（3）脱气（4）覆盖层（5）绝缘层（6）屏障提高油的品质减少杂质五.固体电介质的击穿1.击穿形式(1).电击穿(2).热击穿(3).电化学击穿2.影响因素(1).电压作用时间(2).电场均匀程度与介质厚度(3).电压种类(4).电压作用的累积效应(5).受潮3.提高击穿电压的措施(1).改进制造工艺:尽可能清除介质中的杂质