絕緣放電基本原理 絕緣介質(zhì) 電介質(zhì)極化

高壓絕緣基本理論電介質(zhì)極化第一章電介質(zhì)電導第二章電介質(zhì)能量損耗及介質(zhì)損失角正切第三章液體電介質(zhì)的擊穿第四章固體電介質(zhì)的擊穿第五章氣體電介質(zhì)的相對介電系數(shù)介電系數(shù)及其物理意義電介質(zhì)極化液體電介質(zhì)的介電系數(shù)討論極化的意義固體電介質(zhì)的介電系數(shù)01電介質(zhì)極化介電系數(shù)及其物理意義電子式極化離子式極化偶極子式極化夾層式極化(夾層介質(zhì)界面極化)極化機理：電子偏離軌道介質(zhì)類型：所有介質(zhì)建立極化時間：極短，10-1410-15s極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（無關）溫度（無關）極化彈性：彈性消耗能量：無電介質(zhì)極化介電系數(shù)及其物理意義極化機理：正負離子位移介質(zhì)類型：離子性介質(zhì)建立極化時間：極短，10-12~10-13s極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（無關）溫度（隨溫度升高而增加）極化彈性：彈性消耗能量：無電介質(zhì)極化介電系數(shù)及其物理意義極化機理：極性分子轉(zhuǎn)向介質(zhì)類型：偶極性及有離子弛豫性極化的離子性介質(zhì)建立極化時間：需時較長，10-610-2s。極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（有關）溫度（溫度較高時降低，低溫段隨溫度增加）極化彈性：非彈性消耗能量：有電介質(zhì)極化介電系數(shù)及其物理意義夾層介質(zhì)界面極化概念：當t=0:

當t=∞:一般有電荷重新分配，在兩層介質(zhì)的交界面處有積累電荷，這種極化形式稱夾層介質(zhì)界面極化。夾層界面上電荷的堆積是通過介質(zhì)電導G完成的，高壓絕緣介質(zhì)的電導通常都很小，這種性質(zhì)的極化只有在低頻時才有意義。電介質(zhì)極化介電系數(shù)及其物理意義極化機理：帶電質(zhì)點移動介質(zhì)類型：不均勻（或夾層）介質(zhì)中建立極化時間：很長極化程度影響因素：電場強度（有關）電源頻率（低頻下存在）溫度（有關）極化彈性：非彈性消耗能量：有

介電系數(shù)是反映電介質(zhì)極化程度的物理量，介電系數(shù)越大，極化出的電荷越多。在多層介質(zhì)中，不同的介電系數(shù)會影響電場分布。氣體電介質(zhì)的相對介電系數(shù)介電系數(shù)及其物理意義電介質(zhì)極化液體電介質(zhì)的介電系數(shù)討論極化的意義固體電介質(zhì)的介電系數(shù)01電介質(zhì)極化氣體電介質(zhì)的相對介電系數(shù)氣體分子間的距離很大，密度很小，氣體的極化率很小，一切氣體的相對介電系數(shù)都接近1氣體的介電系數(shù)隨溫度的升高略有減小，隨壓力的增大略有增加，但變化很小部分氣體的相對介電系數(shù)（環(huán)境條件20℃,1atm）氣體種類相對介電系數(shù)氦1.000072氫1.000027氧1.00055氮1.00060甲烷1.00095二氧化碳1.00096乙烯1.00138空氣1.00059電介質(zhì)極化液體電介質(zhì)的介電系數(shù)（1）中性電介質(zhì)：如石油、苯、四氯化碳、硅油等r數(shù)值不大，在1.8~2.5范圍內(nèi)。（2）極性電介質(zhì)：如蓖麻油、氯化聯(lián)苯等r數(shù)值在2~6范圍內(nèi)。（3）強極性電介質(zhì)：如酒精、水等r>10，此類液體電介質(zhì)用作電容器浸漬劑，可使電容器的比電容增大，但通常損耗都較大。電介質(zhì)極化液體電介質(zhì)的介電系數(shù)（4）介電系數(shù)同溫度和頻率的關系（氯化聯(lián)苯）根據(jù)轉(zhuǎn)向極化的特點，對介電系數(shù)隨溫度及頻率變化的趨勢作出解釋：（1）T不變時f增大，r減?。?）f不變時

T升高，r先增后減頻率f1

f2

f3電介質(zhì)極化固體電介質(zhì)的介電系數(shù)（1）中性固體電介質(zhì)：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、石蠟、石棉、無機玻璃等都屬此類電介質(zhì)，只有電子式極化和離子式極化形式，r不大，通常在2.0~2.7范圍。陶瓷，云母等晶體型離子結(jié)構(gòu)的中性電介質(zhì)，相對介電系數(shù)r一般在5~8左右。（2）極性固體電介質(zhì)：樹脂、纖維、橡膠、蟲膠、有機玻璃、聚氯乙烯和滌綸等。r較大，一般為3~6，還可能更大。r和T及f的關系和極性液體的相似。電介質(zhì)極化固體電介質(zhì)的介電系數(shù)氣體電介質(zhì)的相對介電系數(shù)介電系數(shù)及其物理意義電介質(zhì)極化液體電介質(zhì)的介電系數(shù)討論極化的意義固體電介質(zhì)的介電系數(shù)01電介質(zhì)極化討論極化的意義1.選擇絕緣在實際選擇絕緣時，除了考慮電氣強度外，還應考慮介電系數(shù)r選擇用于電容器中的絕緣材料時，若追求同體積條件有較大電容量，要選擇r較大的介質(zhì)，這樣，電容器單位容量的體積和重量就可以減小。選擇時要注意電氣強度，對于電纜，為減小電容電流，要選擇r較小的介質(zhì)又如電機定子線圈出槽口和套管等情況，如果固體絕緣材料的r減小，則交流下沿面放電電壓可以提高。2.多層介質(zhì)的合理配合對于多層介質(zhì)，在交流及沖擊電壓下，各層電壓分布與其r成反比，要注意選擇r，使各層介質(zhì)的電場分布較均勻，從而達到絕緣的合理應用3.材料的介質(zhì)損耗與極化類型有關，而介質(zhì)損耗是影響絕緣劣化和熱擊穿的一個重要因素。4.夾層介質(zhì)界面極化現(xiàn)象在絕緣預防性試驗中可用來判斷絕緣受潮情況。在使用電容器等電容量很大的設備時，必須特別注意吸收電荷可能對人身安全造成的威脅。電介質(zhì)極化討論極化的意義電介質(zhì)極化應用實例平行平板電極間距離為2cm，在電極上施加55kV的工頻電壓時未發(fā)生間隙擊穿，當板電極間放入一厚為1cm的聚乙烯板(r=2.3)時，問此時是否會發(fā)生間隙擊穿現(xiàn)象？為什么？并請計算插入聚乙烯板前后的各介質(zhì)中的電場分布。電介質(zhì)極化討論極化的意義解：（1）插入前：Ea=V0/d=55/2=27.5kV/cm（2）插入后：Vs/Va=a/s，得Va=2.3Vs