1/36 電介質(zhì)的絕緣特性 2/36 一 . 電介質(zhì)的極化 1.定義 電介質(zhì)中的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作用下 沿電場(chǎng)方向作有限位移 3/36 Qo=CoU dAC 004/36 2. 相對(duì)介電系數(shù) r 表征電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的極化程度， 任一材料的介電系數(shù)與真空介電系數(shù)的 比值 。 5/36 3. 極化的基本形式： 電子式極化、離子式極化、偶極子極化、夾層式極化 、（空間電荷極化）。 (1) 電子式極化 其特點(diǎn) : a.極化所需時(shí)間極短 b.極化時(shí)沒有能量損耗 c.溫度對(duì)極化影響極小 6/36 (2). 離子式極化 其特點(diǎn) : a.極化過程極短 b. 極化過程無能量損耗 c. 溫度 對(duì)極化有影響 ,極化隨溫度升高而 增強(qiáng) 7/36 (3). 偶極子式極化 其特點(diǎn) a. 極化所需時(shí)間較長 ,因而與頻率有關(guān) b. 極化過程有能量損耗 c. 溫度對(duì)極化影響很大 ,溫度很高和很低時(shí) , 極化均減弱 8/36 (4). 夾層式極化 其特點(diǎn) 在兩層電介質(zhì)的界面上發(fā)生電荷的移動(dòng) 和積累 ,極化過程緩慢 ,并有損耗。 9/36 10/36 二 .電介質(zhì)的電導(dǎo) 介質(zhì)在電場(chǎng)作用下 ,使其內(nèi)部聯(lián)系 較弱的帶電粒子作有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)形成電 流 ,即泄漏電流 .這種物理現(xiàn)象稱為電導(dǎo)。 表征電導(dǎo)過程強(qiáng)弱程度的物理量為電導(dǎo)率 ，或它的倒數(shù)電阻率 o 11/36 2. 介質(zhì)中的電流 12/36 (1).電容電流 ic 在加壓初瞬間介質(zhì)中的電子式極化 和離子式極化過程所引起的電流 ,無損 耗 ,存在時(shí)間極短。 (2).吸收電流 ia 有損極化所對(duì)應(yīng)的電流 ,即夾層極化 和偶極子極化時(shí)的電流 ,它隨時(shí)間而衰減。 13/36 (3).泄漏電流 ig 絕緣介質(zhì)中少量離子定向移動(dòng)所 形成的電導(dǎo)電流 ,它不隨時(shí)間而變化。 14/36 流過介質(zhì)的電流 i由三個(gè)分量組成： gac iiii 15/36 3.吸收現(xiàn)象 固體電介質(zhì)在直流電壓作用下 , 觀察到電路中的電流從大到小隨時(shí) 間衰減 ,最終穩(wěn)定于某一數(shù)值 ,稱為 “ 吸收現(xiàn)象 ” 。 介質(zhì)在干燥和嘲濕的情況下 , 吸收現(xiàn)象不一樣 ,據(jù)此可判斷絕緣 性能的好壞。 16/36 三 .電介質(zhì)的損耗 1. 損耗的形式 (1).電導(dǎo)損耗 由泄漏電流引起的損耗 .交直流下 都存在。 (2).極化損耗 由偶極子與夾層極化引起 ,交流 電壓下極明顯。 17/36 (3).游離損耗 指氣體間隙的電暈放電以及液、固體 介質(zhì)內(nèi)部氣泡中局部放電所造成的損耗。 電暈放電是一種自持放電 18/36 用介質(zhì)損耗角的正切 tg 來表示介損的意義 在交流電壓作用下 ,由于存在三種形式的損耗 ,需引入一個(gè)新的物理量來表征介損的特性 .直流電壓作用下的介質(zhì)損耗是電導(dǎo)引起的。 經(jīng)推導(dǎo) ,介質(zhì)損耗 P為： tgCUPp219/36 20/36 氣體 的絕緣特性 21/36 1.空氣在強(qiáng)電場(chǎng)下的放電特性 一 .氣體電介質(zhì)的放電特性 氣體在正常狀態(tài)下是良好的絕緣體 ,在一個(gè)立方厘米體積內(nèi)僅含幾千個(gè)帶電粒子 ,但在高電壓下 ,氣體從少量電荷會(huì)突然產(chǎn)生大量的電 荷 ,從而失去絕緣能力而發(fā)生 放電現(xiàn)象。 一旦電壓解除后 ,氣體電介質(zhì)能自動(dòng)恢復(fù)絕緣狀態(tài)。 22/36 輸電線路以氣體作為絕緣材料 23/36 2.帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生與消失 (1) 激發(fā) 原子在外界因素作用下 ,其電子向 能量較高地方 躍遷 的過程 (2)游離 原子在外界因素作用下 ,使其一個(gè)或幾個(gè)電子脫離原子核的束博而形成自由電子和一個(gè)正離子。 (3)游離的方式 a.碰撞游離 b.光游離 c.熱游離 d.金屬表面游離 24/36 第四節(jié) 液體的絕緣性能 25/36 四 .液體電介質(zhì)的擊穿特性 1.“小橋 ” 理論 (即 :“氣泡 ” 擊穿理論 ) 變壓器油的擊穿主要原因 ,在于雜質(zhì)的 影響 ,而雜質(zhì)是水分、受潮的纖維和被游離 了的氣泡等構(gòu)成，它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下，在 電極間逐漸排列成為小橋，從而導(dǎo)致?lián)舸?26/36 固體的絕緣性能 1.擊穿形式 (1).電擊穿 (2).熱擊穿 (3).電化學(xué)擊穿 27/36 2.影響因素 (1).電壓作用時(shí)間 (2).電場(chǎng)均勻程度與介質(zhì)厚度 (3).電壓種類 (4).電壓作用的累積效應(yīng) (5).受潮 28/36 3.提高固體電介質(zhì)工頻擊穿電壓的措施 1、改進(jìn)制造工藝 ，盡可能清除介質(zhì)中的雜質(zhì) ,可以通過 精選材料、改善工藝、真空干燥、加強(qiáng)浸漬等方法。 2、改進(jìn)電極形狀 ，盡可能使電場(chǎng)均勻。 3、改善絕緣的工作條件 。 4、盡量減少過電壓的作用 。 5、限制絕緣介質(zhì)的工作溫度 ，注意防潮、塵污，加強(qiáng)散 熱冷卻。 29/36 電介質(zhì)的老化 老化的主要形式：電老化和熱老化 30/36 絕緣材料的耐熱等級(jí) 31/36 描寫電介質(zhì)電性能的四個(gè)物理量 與對(duì)應(yīng)的四個(gè)物理現(xiàn)象 1.電介質(zhì)的極化 相對(duì)介電系數(shù) r2.電介質(zhì)的電導(dǎo) 電導(dǎo)率 3.電介質(zhì)的損耗 介質(zhì)損失角正切 tg 4.電介質(zhì)的擊穿 電場(chǎng)強(qiáng)度 E 32/36 削弱游離因素的措施 (1).采用高氣壓 氣體壓力提高后，氣體的密度加大，減少了電子的平均自由行程，從而削弱了碰撞游離的過程。 如高壓空氣斷路器和高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器等 33/36 (2).采用高真空 氣體間隙中壓力很低時(shí)，電子的平均自由行程已增大到極間空間很難產(chǎn)生碰撞游離的程度。 如真空電容器、真空斷路器等 34/36 真空電容器 真空斷路器 35/36 (3).采用高強(qiáng)度氣體 SF6氣體屬強(qiáng)電負(fù)性氣體 ,容易吸附電子成為 負(fù)離子 ,從而削弱了游離過程