電介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗電介質(zhì)中的傳導(dǎo)電流

電氣傳導(dǎo)電流概念：是表征單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的電量

傳導(dǎo)電流的組成：電介質(zhì)中的傳導(dǎo)電流含漏導(dǎo)電流和位移電流兩個(gè)分量

漏導(dǎo)電流：由介質(zhì)中自由的或聯(lián)系弱的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)造成的

位移電流：由電介質(zhì)極化造成的吸收電流 電介質(zhì)電導(dǎo)—充電電流

—吸收電流（數(shù)分鐘以上）

—泄漏電流

電介質(zhì)中的電導(dǎo)是由于電介質(zhì)的基本物質(zhì)及其中所含雜質(zhì)分子的化學(xué)分解或熱離解形成帶電質(zhì)點(diǎn)(電子、正離子、負(fù)離子)，沿電場(chǎng)方向移動(dòng)而造成的。它是離子式的電導(dǎo)，也就是電解式的電導(dǎo)。測(cè)量介質(zhì)中電流的電路圖固體介質(zhì)中的電流與時(shí)間的關(guān)系

漏導(dǎo)電導(dǎo)率和電阻率分別為

電導(dǎo)率σ： 電阻率ρ：

電介質(zhì)中電導(dǎo)特性劃分

以載流子的性質(zhì)劃分，電導(dǎo)（這里指漏導(dǎo)，以下無特別說明均指漏導(dǎo)）可以分為電子性電導(dǎo)和離子性電導(dǎo)。 無論是何種電導(dǎo)類型，在低場(chǎng)強(qiáng)下電壓-電流的關(guān)系遵循歐姆定律。在高場(chǎng)強(qiáng)下離子性電導(dǎo):

電子性電導(dǎo)：根據(jù)電子在導(dǎo)帶、價(jià)帶、電極和不純物的狀態(tài)之間的跳躍方式的不同可分為各種不同的電導(dǎo)過程。 其主要形式為能帶模型、跳躍模型、空間電荷制約電流模型、電子雪崩電流、光傳導(dǎo)電流、場(chǎng)致發(fā)射電流等

電子性電導(dǎo)例二：Poole-FrenkelEffect 肖特基效應(yīng)是電場(chǎng)的作用下實(shí)際位壘高度下降引起的電流的增加，而Poole-Frenkel效應(yīng)是電介質(zhì)內(nèi)部因電場(chǎng)的作用引起實(shí)際位壘高度下降，進(jìn)而使得介質(zhì)內(nèi)部發(fā)射到導(dǎo)帶上的電子增加，也即電流的增加，結(jié)果表現(xiàn)為

電子性電導(dǎo)例三：TunnelEffect 在電子獲得的能量遠(yuǎn)大于位壘高度，而且薄膜厚度小于數(shù)百?時(shí)，電子象跨過隧道似的貫穿兩金屬電極間的介質(zhì)而引起兩金屬電極間的電流，產(chǎn)生隧道效應(yīng)，此時(shí)之間的關(guān)系是斜率為負(fù)的直線關(guān)系。和其他電導(dǎo)過程不同，隧道效應(yīng)電流與溫度無關(guān)

Shottky和TunnelEffect是電極發(fā)射控制電導(dǎo)的過程 而Poole-FrenkelEffect則是體積發(fā)射控制電導(dǎo)的過程

一、氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)：

氣體中無吸收電流； 氣體離子的濃度約為500~1000對(duì)/cm2；

分成三個(gè)區(qū)域

區(qū)域1：E≈5×10-3V/cm，電流密度j隨著E增加而增加；

區(qū)域2：當(dāng)E進(jìn)一步增大，j趨向飽和；

以上兩者的電阻率約1022Ω?cm量級(jí)。

區(qū)域3：當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過E2≈103V/cm時(shí)，氣體電介質(zhì)將發(fā)生碰撞電離，從而使氣體電介質(zhì)電導(dǎo)急劇增大氣體電介質(zhì)中的電流密度—場(chǎng)強(qiáng)特性二、液體電介質(zhì)電導(dǎo)一是由液體本身的分子和雜質(zhì)的分子解離成離子，構(gòu)成離子電導(dǎo)；

二是由液體中的膠體質(zhì)點(diǎn)(如變壓器油中懸浮的小水滴)吸附電荷后，變成帶電質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)成電泳電導(dǎo)。

特點(diǎn)：1、與純凈度有關(guān):雜質(zhì)越多，電導(dǎo)越大2、與介質(zhì)分子的離解度有關(guān):介電常數(shù)越大，電導(dǎo)越大3、與溫度有關(guān)溫度升高液體電介質(zhì)粘度降低，離子遷移率增加，電導(dǎo)增大溫度升高液體電介質(zhì)或離子的熱離解度增加，電導(dǎo)增大

A、B—常數(shù)；T—絕對(duì)溫度—電導(dǎo)率4、與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān):當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)到達(dá)一定程度后，電導(dǎo)將迅速增大見表見圖見圖

用三電極法測(cè)量介質(zhì)的體積電阻率ρV為

式中S為測(cè)量電極的面積，d為介質(zhì)厚度，RV由測(cè)量的漏導(dǎo)電流ig及電壓值決定，RV=U/ig。那么介質(zhì)的體積電導(dǎo)率γV則為三、固體電介質(zhì)的體積電導(dǎo)離子電導(dǎo)：帶電粒子是離子，低電場(chǎng)電導(dǎo)區(qū)（介質(zhì)的工作范圍），以離子電導(dǎo)為主電子電導(dǎo)：帶電粒子是電子，高電場(chǎng)電導(dǎo)區(qū)，以電子電導(dǎo)為主

由體積電阻率劃分各種介質(zhì)的結(jié)果導(dǎo)電狀態(tài)超導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體電阻率[Ω·cm]

10-6~10-210-2~109109~1022介質(zhì)

金屬無機(jī)、有機(jī)物無機(jī)、油、有機(jī)單位Ω

介質(zhì)的表面電阻率和電導(dǎo)率：l代表兩電極間距，b代表電極長。實(shí)際測(cè)量時(shí)用平行電極存在極間場(chǎng)強(qiáng)不均勻的問題需加保護(hù)電極，或者用三電極法上的同心圓環(huán)測(cè)量四、固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)由附著于介質(zhì)表面的水分和污穢引起特點(diǎn)：1、與環(huán)境因素有關(guān)2、與絕緣材料的憎水性有關(guān)3、與絕緣材料的性質(zhì)有關(guān)

如：·電瓷能被水濕潤，但表面無臟物時(shí)，即使在潮濕環(huán)境仍能保持相當(dāng)大的電阻率·大部分玻璃部分溶于水，但表面電阻較小，而且與溫度關(guān)系較大·多孔性纖維材料不僅表面電阻小，體積電阻也小見表電介質(zhì)損耗—真空和無損極化引起的電流密度—漏導(dǎo)引起的電流密度—有損極化引起的電流密度損耗角正切：單位體積介質(zhì)中的損耗功率：含有均勻介質(zhì)的平板電容器總損耗功率：因?yàn)椋核裕弘妼?dǎo)損耗極化損耗包括均勻介質(zhì)中總的有功損耗：2、液體電介質(zhì)中的損耗t＜t1時(shí)：電導(dǎo)和極化損耗都很小，隨著溫度的升高，極化損耗顯著增加t1＜t＜t2:由于分子熱運(yùn)動(dòng)加快，妨礙極性分子的轉(zhuǎn)向極化，極化損耗的減小比電導(dǎo)損耗的增加更快t＞t2時(shí)：電導(dǎo)損耗占主要部分非極性或弱極性電介質(zhì)損耗很小，損耗主要由電導(dǎo)決定損耗主要由電導(dǎo)決定1、不均勻結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)包括：電機(jī)絕緣中用的云母制品(是云母和紙或布以及環(huán)氧樹酯所組合的復(fù)合介質(zhì))被廣泛使用的油浸紙、膠紙絕緣等。2、不均勻結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)的：取決于其中各成分的性能和數(shù)量間的比例峰值可能由紙極化損耗引起峰值可能由復(fù)合膠極化損耗引起1、反映單位體積中的損耗，與絕緣體的體積大小無關(guān)例1：當(dāng)試品絕緣有兩種不同絕緣并聯(lián)組成

則：

當(dāng)C2/Cx越小，C2中缺陷（增大）在測(cè)整體的時(shí)越難發(fā)現(xiàn)解決辦法是分解測(cè)量（如分別對(duì)變壓器線圈和套管的進(jìn)行測(cè)量）

例2：當(dāng)集中性缺陷所占的體積相對(duì)于被試絕緣的體積越小，則集中性缺陷處的介質(zhì)損耗占被試絕緣全部介質(zhì)損耗中的比重越小如：電機(jī)、電纜設(shè)備，被試絕緣體積較大，雖然集中性缺陷的發(fā)展是運(yùn)行中故障的主要原因，但測(cè)很難發(fā)現(xiàn)，一般不測(cè)電介質(zhì)損耗的特點(diǎn)及影響因素2、與溫度和頻率有復(fù)雜的關(guān)系3、與試驗(yàn)電壓的關(guān)系當(dāng)所加試驗(yàn)電壓足以使絕緣中的氣泡游離或足以使絕緣產(chǎn)生電暈或局部放電等情況時(shí)，的值將隨試驗(yàn)電壓的升高而迅速增大。因此，測(cè)定所用的電壓，最好接近于被試品的正常工電壓，所加電壓過低不易發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷；而過高則容易對(duì)絕緣造成不必要的損傷．1、在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，是一基本測(cè)試項(xiàng)目，當(dāng)絕緣受潮或劣化時(shí)急創(chuàng)上升。絕緣內(nèi)部是否普遍發(fā)生局部放電，也可以通過測(cè)~U的關(guān)系曲線加以判斷2、絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意到絕緣材料的，如過大而引起嚴(yán)重發(fā)熱，將使材料容易劣化，甚至可能導(dǎo)致熱不穩(wěn)定——熱擊穿3、用于沖擊測(cè)量的連接電纜，其絕緣的必須很小，否則沖擊波在電纜中傳播時(shí)波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，影響測(cè)量精確度4、但介質(zhì)損耗引起的介質(zhì)發(fā)熱有時(shí)也可以利用討論電介質(zhì)損耗的意義TheEndThankYou非極性液體電介質(zhì)的電阻率1018Ω?cm弱極性1015Ω?cm偶極性1010Ω?cm~1012Ω?cm，由于損耗太大，實(shí)際上不使用。強(qiáng)極性如水、乙醇等實(shí)際上已是離子性導(dǎo)電液，不能用作絕緣材料分成三個(gè)區(qū)域區(qū)域a：液體電介質(zhì)的電導(dǎo)在電場(chǎng)比較小的情況下，遵循歐姆定律區(qū)域b：隨著場(chǎng)強(qiáng)的增大，與氣體相似，有一平坦區(qū)域區(qū)域c：場(chǎng)強(qiáng)繼續(xù)增大超過某一極限，因Shottky效應(yīng)電極發(fā)射電子引起電流激增，最終擊穿分三個(gè)區(qū)域區(qū)域a：符合歐姆定律，也稱低場(chǎng)強(qiáng)領(lǐng)域區(qū)域b：電流隨場(chǎng)強(qiáng)非線性增加區(qū)域c：出現(xiàn)破壞先導(dǎo)電流區(qū)域b、c也稱高場(chǎng)強(qiáng)領(lǐng)域和液體、氣體不同，固體中的電壓－電流特性沒有飽和狀態(tài) 結(jié)構(gòu)緊密，