2.高电压第三章讲稿.pptVIP

液体和固体介质广泛用于电气设备的内绝缘 液体介质：变压器油、电容器油、电缆油 固体介质：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、玻璃、硅橡胶 电介质的电气特性主要表现为在电场作用下的： 导电性能 介电性能 电气强度 电场强度不大时，介质中出现极化、电导和介质损耗； 当电场强度增大到一定程度，介质转变为导体。 表征参数： 1、电导率 (绝缘电阻率 ) 2、介电常数 3、介质损耗角正切 4、击穿电场强度 液体和固体介质的电气特性虽各有特点，但大致相似，而他们与气体介质确有很大的差别。 两个结构、尺寸完全相同的电容器，如在极间放置不同的电介质，他们的电容量也不同。 图3-1表示的为平行平板电容器，如极间为真空， 用于电容器的绝缘材料，显然希望选用εr大的电介质，因为这样可使单位电容的体积减小和重量减轻。 其他电气设备中往往希望选用εr较小的电介质，这是因为较大的εr往往和较大的电导率相联系，因而介质损耗也较大。 采用εr较小的绝缘材料还可减小电缆的充电电流、提高套管的沿面放电电压等。 3、偶极子极化 极性电介质： 分子具有固有的电矩，即正、负电荷作用中心永不重合，由极性分子组成的电介质称为极性电介质。 极性分子不存在外电场时，极性分子的偶极子因热运动而杂乱无序的排列着，如图所示，宏观电矩等于零，因而整个介质对外并不表现出极性。 偶极子极化与温度t的关系： 对液体和固体介质，温度很低时，分子间联系紧密，偶极子转动比较困难，所以相对介电常数很小。液体、固体介质的 相对介电常数在低温下先随温度的升高而增大; 当热运动变得较强烈时，分子热运动阻碍极性分子沿电场取向，使极化减弱，相对介电常数又开始随着温度的上升而减小。 吸收电流: 分界面上积聚起一批多余的空间电荷，这就是夹层极化引起的吸收电荷，电荷积聚过程所形成的电流。 夹层极化的特点: (1)有能量损耗; (2)极化所需的时间长, 夹层极化只有在直流和低频交流电压下才能表现出来。 1、电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。 2、离子电导： 本征离子电导：极性电介质有较大的本征离子电导 杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中，主要是杂质离子电导 3、电泳电导：载流子为带电的分子团，通常是乳化状态的胶体粒子（例如绝缘油中的悬浮胶粒）或细小水珠，他们吸附电荷后变成了带电粒子。 4、表面电导：对于固体介质，由于表面吸附水分和污秽存在表面电导，受外界因素的影响很大。所以，在测量体积电阻率时，应尽量排除表面电导的影响，应清除表面污秽、烘干水分、并在测量电极上采取一定的措施。 固体、液体介质的电导率 与温度T 的关系： 式中：A、B 为与介质有关的常数，其中固体介质的常数B 通常比液体介质的B 值大的多。T 为绝对温度，单位为K 。该式表明, 电导率随温度T 按指数规律上升。 三、电介质的损耗 (一)电介质的损耗的基本概念 介质损耗：在电场作用下电介质中总有一定的能量损耗，包括由电导引起的损耗和某些有损极化（例如偶极子、夹层极化）引起的损耗，总称介质损耗。 直流下：电介质中没有周期性的极化过程，只要外加电压还没有达到引起局部放电的数值，介质中的损耗将仅由电导组成，所以可用体积电导率和表面电导率说明问题，不必再引入介质损耗这个概念了。 在交流电压下 有损介质等值电路如图所示，电介质中流过的是电容电流 ，吸收电流 和传导电流 。三个分量叠加在一起为总电流 。 总电流表示在直流电压作用下，流过绝缘的总电流随时间变化的曲线，称为吸收曲线。 可采用并联等值电路或串联等值电路来分析 并联－－电导损耗 串联－－介质损耗 1、并联等值电路 如图3-8b图所示 此时的功率损耗为 与（3-7）所得的介质损耗完全相同。 2、串联等值电路 由于 两种等值电路中的电容值几乎相同，可用同一电容C表示。 另外rR，所以串联等值电路中的电阻r要比并联等值电路中的电阻R小很多。 二、气体、液体和固体介质的损耗 1、气体介质损耗 气体介质在极化过程中不会引起损耗。若外加电场不足引起电离过程，则气体中只存在很小的电导损耗。 2、液体介质损耗 （1）中性和弱极性液体介质 极化损耗很小，主要损耗为电导损耗。 损耗率可用下式求取 式中： -电介质的电导率，S/cm；E -电场强度V/cm。 由于 与温度有指数关系，P0也以指数规律随温度的上升而增大。 （2）极性液体介质 除了有电导损耗外，还存在极化损耗 极性液体介质的损耗 与温度的关系如图所示。 在t1tt2的范围内，由于分子热运动的增强妨碍了偶极子沿电场方向的有序排列，极化强度反而