绝缘放电基本原理 绝缘介质 电介质电导

高压绝缘基本理论第一章第二章第三章第四章第五章电介质极化电介质电导电介质能量损耗及介质损失角正切液体电介质的击穿固体电介质的击穿液体电介质的电导气体电介质的电导电介质的电导固体电介质的电导讨论电导的意义01电介质的电导气体电介质的电导任何电介质都不是理想的绝缘体，在它们内部总有一些联系较弱的带电质点存在。在外电场作用下，这些带电质点作定向运动，形成电流。因而任何电介质都具有电导。1.泄漏电流和绝缘电阻在电介质上加上直流电压，初始瞬时由于各种极化的存在，流过电介质的电流很大，之后随时间而变化。经过一定时间后，极化过程结束，流过介质的电流趋于一定值I，这一稳定电流称为泄漏电流，与之相应的电阻称为电介质的绝缘电阻R。这个电阻值包括了绝缘介质的体积绝缘电阻和表面绝缘电阻。R1——体积绝缘电阻；R2——表面绝缘电阻。电介质的电导气体电介质的电导介质的绝缘电阻或介质电导决定了介质中的泄漏电流。泄漏电流大，将引起介质发热，加快绝缘介质的老化。因此，一般所指泄漏电流是流过介质内部的电流，相应的绝缘电阻是体积绝缘电阻，以此来反映介质内部的情况。由于表面电阻受外界的影响很大，因此在工程上测量绝缘电阻时，应在测量回路中加以辅助电极，使表面泄漏电流不通过测量表。以后如不加以特殊说明，绝缘电阻均指体积绝缘电阻。测量介质中电流的电路图电介质的电导气体电介质的电导介质电导的大小与带电质点的密度、速度、电荷量、外施电场有关。温度越高，参与漏导的离子越多，即电导电流越大。因此，介质电阻具有负的温度系数，与金属电阻相反。当介质中出现自由电子构成的电子电流时，表明介质即将击穿或已击穿，此时介质不能再作绝缘体，这时绝缘电阻值将急剧下降。电介质的绝缘电阻随温度上升而下降，近似于指数关系：R0——温度为0℃的绝缘电阻；Rit——温度为t℃的绝缘电阻；ɑ——温度系数电介质的电导气体电介质的电导ic：快速极化造成的位移电流ia：空间电荷极化等缓慢极化形成的，又称吸收电流ig：趋向稳定值的漏导电流，又称泄漏电流电介质的电导气体电介质的电导其中Cg为纯电容支路，代表介质的几何电容及无损极化过程，流过的电流ig；Cp—Rp代表有损极化（空间电荷极化）电流支路，流过电流ip

；Rlk

代表电导电流支路，流过的电流为ilk。电介质的电导气体电介质的电导在工程中使用得最多的是空气，其带电质点来源主要有两方面：一是外界紫外线、宇宙射线等照射，产生游离,离子浓度约为5001000对/cm3；二是在强电场作用下，气体中电子的碰撞游离。实验电路如图所示电介质的电导气体电介质的电导区域1：E1≈5×10-3V/cm，电流密度j随着E增加而增加区域2：场强进一步增大，j趋向饱和区域3：场强超过E2≈103V/cm时，气体电介质将发生碰撞电离，从而使气体电介质电导急剧增大。当外加电压小于击穿场强时，空气的电导率是很小的，为10-1510-16（-1·cm-1），故是良好的绝缘体。气体电导主要是电子电导。液体电介质的电导气体电介质的电导电介质的电导固体电介质的电导讨论电导的意义01电介质的电导液体电介质的电导形成电导电流的带电质点主要有两种：一是构成液体的基本分子或杂质离解而成带电质点，构成离子电导。二是由于相当大的带有电荷的胶体质点构成电泳电导。中性和弱极性液体，在纯净时，电导很小，而当含有杂质和水分时，其电导显著增加，绝缘性能下降，其电导主要由杂质离子构成。极性和强极性液体介质，其分解作用很强，离子数多，电导很大；一般情况下，不能作绝缘材料。液体的分子结构、极性强弱，、纯净程度、介质温度等对电导影响很大，各种液体电介质的电导可能相差悬殊，工程上常用的变压器油、漆和树脂等都属于弱极性。区域1：液体电介质的电导在电场比较小的情况下，遵循欧姆定律区域2：随着场强的增大，与气体相似，有一平坦区域区域3：场强继续增大超过某一极限，电极发射电子引起电流激增，最终击穿。电介质的电导固体电介质的电导固体介质电导分为离子电导和电子电导两部分。离子电导很大程度取决于介质中所含杂质，特别是对中性及弱极性介质，杂质离子起主要作用。当电场很高时，由于碰撞游离和阴极电子发射，电子电导急增，预示绝缘接近击穿。固体介质的表面在干燥、清洁时，其电导很小，故其表面电导主要是由于附着于介质表面吸附一些水分、尘埃或导电性的化学沉淀物而引起的，其中水分起着特别重要的作用。对中性和弱极性介质（如石蜡、聚苯乙烯、硅有机物等），水分子与固体介质分子的附着力很小，水分不易在介质表面形成连续水膜，而只能凝聚成小水滴，故表面电阻较高，电导较小，称这类介质为僧水性介质。极性介质（如云母、玻璃等）及离子性介质，水分子与固体介质分子的附着力很强，在介质表面形成连续水膜，表面电导较大，且与湿度有关。称这类介质为亲水性介质。采取使介质表面洗净、光洁、烘干、或表面涂以石蜡、绝缘漆、有机硅等措施，可以降低介质表面电导。电介质的电导固体电介质的电导区域1：符合欧姆定律，也称低场强领域区域2：电流随场强非线性增加区域3：出现破坏先导电流区域2、3也称高场强领域。和液体、气体不同，固体中的电压－电流特性没有饱和状态电介质的电导讨论电导的意义（1）绝缘预防性试验的理论依据，预防性