電介質(zhì)絕緣特性-電介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗（高電壓技術(shù)課件）

電介質(zhì)絕緣特性電介質(zhì)的電導(dǎo)與性能一、電介質(zhì)電導(dǎo)的基本概念電介質(zhì)的內(nèi)部總有一些自由的帶電質(zhì)點(diǎn)，在電場的作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)會定向運(yùn)動形成電流，即電介質(zhì)具有一定的導(dǎo)電性。介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)有著本質(zhì)的區(qū)別：1、電介質(zhì)的電導(dǎo)主要是由離子移動造成的，電導(dǎo)很小。

2、導(dǎo)體的電導(dǎo)主要由電子移動造成，電導(dǎo)極大。二、電介質(zhì)的電導(dǎo)(1)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)(2)液體電介質(zhì)的電導(dǎo)

液體電介質(zhì)的電導(dǎo)主要由離子電導(dǎo)和電泳電導(dǎo)構(gòu)成。離子電導(dǎo)是由液體本身和所含雜質(zhì)的分子離解出的離子造成。電泳電導(dǎo)是由液體中的膠體質(zhì)點(diǎn)吸附電荷帶電造成的。(3)固體電介質(zhì)的電導(dǎo)體積電導(dǎo)表面電導(dǎo)

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電介質(zhì)的電導(dǎo)與性能，熟悉各種電介質(zhì)的導(dǎo)電性能，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性電介質(zhì)的損耗及等值電路一、電介質(zhì)損耗的基本概念從電介質(zhì)的極化和電導(dǎo)的概念可以看出，電介質(zhì)在電壓作用下有能量損耗，稱為介質(zhì)損耗，簡稱介損。介質(zhì)損耗組成:電導(dǎo)損耗極化損耗游離損耗（1）電導(dǎo)損耗。它由電導(dǎo)電流(泄漏電流)流過電介質(zhì)產(chǎn)生。電導(dǎo)損耗在交流電壓和直流電壓作用下均存在。（2）極化損耗。它由極性電介質(zhì)中的偶極子式極化和多層電介質(zhì)的夾層極化引起的損耗。極化損耗只在交流電壓作用下才存在。（3）游離損耗。它是由液體及固體介質(zhì)中的局部放電引起的損耗。游離損耗只在外施電壓超過一定值時才會出現(xiàn)，并且隨電壓升高而急劇增加。游離損耗在交流電壓和直流電壓作用下均會出現(xiàn)。二、電介質(zhì)的等值電路(1)并聯(lián)等值電路及向量圖(2)串聯(lián)等值電路及向量圖

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電介質(zhì)的損耗基本概念和等值電路，熟悉各等值電路在工程上的意義，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性介質(zhì)電導(dǎo)在工程實(shí)際中的意義1．電介質(zhì)電導(dǎo)是絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的理論依據(jù)。通過測量絕緣電阻、泄漏電流可以判斷電氣設(shè)備的絕緣狀況。2．多層電介質(zhì)在直流電壓作用下的穩(wěn)態(tài)電壓分布與各層電介質(zhì)的電導(dǎo)成反比，選擇合適的電導(dǎo)率可使各層電介質(zhì)之間的電壓分布較合理。3．注意環(huán)境條件對介質(zhì)電導(dǎo)的影響，如濕度對固體電介質(zhì)表面電導(dǎo)的影響，對親水性材料應(yīng)進(jìn)行防水處理；測量電氣設(shè)備的絕緣電阻和泄漏電流時應(yīng)注意濕度對測量值的影響。

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電介質(zhì)電導(dǎo)在工程實(shí)際中的意義，為今后的課程學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性介質(zhì)損耗在工程實(shí)際中的意義一、介質(zhì)損耗角正切值tanδ

當(dāng)給電介質(zhì)兩端施加交流電壓時，流過介質(zhì)的電流包含有功分量IR和無功分量IC，把功率因數(shù)角φ的余角δ稱為介質(zhì)損失角。tanδ=IR/Ic=l/ωCR。

P值與試驗(yàn)電壓、試品電容量及電源頻率有關(guān)，不同試品間難以比較。如果外施電壓和電源頻率不變，則介質(zhì)損耗與tanδ成正比，所以通常用介質(zhì)損失角正切值tanδ來表示介質(zhì)在交流電壓作用下的損耗。

tanδ僅與介質(zhì)本身的特性有關(guān)，與被試品的幾何尺寸無關(guān)，當(dāng)絕緣受潮或絕緣中有大量氣泡、雜質(zhì)的情況下，tanδ會增大。故對同類型被試品絕緣的優(yōu)劣，可以通過tanδ值的大小來判斷。1．選擇絕緣材料。tanδ過大會引起介質(zhì)嚴(yán)重發(fā)熱，加速絕緣劣化。二、介質(zhì)損耗在工程實(shí)際中的意義2．在電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，tanδ值的測量是基本的試驗(yàn)項(xiàng)目，可根據(jù)tanδ值的變化判斷電氣設(shè)備的絕緣品質(zhì)。通過測量tanδ與U的關(guān)系曲線還可判斷絕緣內(nèi)部是否發(fā)生局部放電。

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電介質(zhì)損耗在工程實(shí)際中的意義，為今后的課程學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性介電常數(shù)在工程實(shí)際中的意義一、電介質(zhì)的相對介電常數(shù)定義

電介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr用來表征電介質(zhì)在電場作用下極化現(xiàn)象的強(qiáng)弱，其物理意義表示極板間放入電介質(zhì)后電容量或電荷量比極板間為真空時增大的倍數(shù)。二、氣體電介質(zhì)的介電常數(shù)

由于氣體電介質(zhì)的密度很小，所以氣體電介質(zhì)的介電常數(shù)都很小，在工程應(yīng)用中一切氣體電介質(zhì)的εr都可看作1。三、液體電介質(zhì)的介電常數(shù)

中性液體電介質(zhì)。中性液體電介質(zhì)(如變壓器油、苯、硅有機(jī)油等)的相對介電常數(shù)εr在1.8～2.8范圍內(nèi)。相對介電常數(shù)具有不大的負(fù)溫度系數(shù)。

極性液體電介質(zhì)。這類電介質(zhì)的相對介電常數(shù)較大，其值在3～80，用作絕緣介質(zhì)的εr值一般在3～6。若用作電容器的浸漬劑，可使電容器的比電容增大。但此類液體電介質(zhì)在交變電場中的損耗較大，故高壓絕緣中很少應(yīng)用。

極性電介質(zhì)的εr與溫度有關(guān)，εr在溫度較低時先隨溫度的升高而增大，以后當(dāng)熱運(yùn)動較強(qiáng)烈時，εr又隨溫度上升而減小。極性電介質(zhì)的εr與電源頻率有較大的關(guān)系，頻率較低時，偶極分子能夠跟隨交變電場充分轉(zhuǎn)向，εr較大且其值與頻率大小無關(guān)。當(dāng)頻率很高時偶極分子轉(zhuǎn)向跟不上電場方向的改變，極化率減小，因而εr減小。四、固體電介質(zhì)的介電常數(shù)

中性和弱極性固體電介質(zhì)。這類電介質(zhì)只有電子式極化和離子式極化，相對介電常數(shù)較小，一般為2.0～2.7。相對介電常數(shù)隨溫度的升高略有下降。石蠟、石棉、聚乙烯、聚丙烯、無機(jī)玻璃等屬于此類電介質(zhì)。

極性固體電介質(zhì)。這類電介質(zhì)的相對介電常數(shù)較大，一般為3～6。εr與溫度、頻率的關(guān)系和極性液體介質(zhì)的相似。樹脂、纖維、橡膠、有機(jī)玻璃、聚氯乙烯等屬于極性固體電介質(zhì)。

離子性電介質(zhì)。固體無機(jī)化合物多數(shù)屬于離子式結(jié)構(gòu)電介質(zhì)，如云母、陶瓷等，εr一般具有正的溫度系數(shù)，其值約在5～8。

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握介電常數(shù)在工程中的實(shí)際意義，為今后的課程學(xué)習(xí)和電介質(zhì)的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性電介質(zhì)的相對介電常數(shù)一、電介質(zhì)的相對介電常數(shù)定義

電介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr用來表征電介質(zhì)在電場作用下極化現(xiàn)象的強(qiáng)弱，其物理意義表示極板間放入電介質(zhì)后電容量或電荷量比極板間為真空時增大的倍數(shù)。二、氣體電介質(zhì)的介電常數(shù)

由于氣體電介質(zhì)的密度很小，所以氣體電介質(zhì)的介電常數(shù)都很小，在工程應(yīng)用中一切氣體電介質(zhì)的εr都可看作1。三、液體電介質(zhì)的介電常數(shù)中性液體極性液體四、固體電介質(zhì)的介電常數(shù)

中性弱極性極性離子性四、固體電介質(zhì)的介電常數(shù)

中性和弱極性固體電介質(zhì)。這類電介質(zhì)只有電子式極化和離子式極化，相對介電常數(shù)較小，一般為2.0～2.7。相對介電常數(shù)隨溫度的升高略有下降。

極性固體電介質(zhì)。這類電介質(zhì)的相對介電常數(shù)較大，一般為3～6。εr與溫度、頻率的關(guān)系和極性液體介質(zhì)的相似。

離子性電介質(zhì)。固體無機(jī)化合物多數(shù)屬于離子式結(jié)構(gòu)電介質(zhì)，如云母、陶瓷等，εr一般具有正的溫度系數(shù)，其值約在5～8。

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電介質(zhì)的相對介電常數(shù)定義，熟悉各種電介質(zhì)的相對介電常數(shù)，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性電介質(zhì)極化概念和種類一、電介質(zhì)極化概念

絕緣的作用是將不同電位的導(dǎo)體分隔開，使導(dǎo)體間沒有電氣連接，從而可以保持不同的電位。具有絕緣作用的材料稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)在電場作用下所發(fā)生的束縛電荷的彈性位移和極性分子的轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。與正極板相對的一端出現(xiàn)負(fù)電荷，與負(fù)極板相對的一端出現(xiàn)正電荷。二、電介質(zhì)極化的種類（一）電子式極化

（1）概念：在外電場的作用下，物質(zhì)原子里的電子軌道相對于原子核發(fā)生位移，從而產(chǎn)生感應(yīng)電矩的過程稱為電子式極化。（2）電子式極化特點(diǎn)（二）離子式極化

（1）概念：在外電場的作用下，電場力使得正、負(fù)離子發(fā)生相對位移，整個分子呈現(xiàn)極性。這種極化形式稱為離子式極化。（2）離子式極化特點(diǎn)（三）偶極子式極化

（1）概念：偶極子是一種特殊的分子，其正、負(fù)電荷的作用中心不重合，形成永久性的偶極矩，即單個偶極子呈現(xiàn)極性。

在外電場作用下，原來混亂分布的偶極子轉(zhuǎn)向電場方向定向排列，呈現(xiàn)出極性。這種極化方式稱為偶極子式極化。（2）偶極子式極化特點(diǎn)（四）夾層式極化

（1）概念：使夾層電介質(zhì)的交界面處積聚電荷的過程，稱為夾層式極化（2）夾層式極化特點(diǎn)極化在低頻交流電壓下表現(xiàn)出來

通過本知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電介質(zhì)的概念和極化種類，熟悉各自的特點(diǎn)及出現(xiàn)的場合，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。電介質(zhì)絕緣特性電介質(zhì)極化在工程實(shí)際中的意義一、電介質(zhì)極化概念

絕緣的作用是將不同電位的導(dǎo)體分隔開，使導(dǎo)體間沒有電氣連接，從而可以保持不同的電位。具有絕緣作用的材料稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)在電場作用下所發(fā)生的束縛電荷的彈性位移和極性分子的轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。與正極板相對的一端出現(xiàn)負(fù)電荷，與負(fù)極板相對的一端出現(xiàn)正電荷。二、電介質(zhì)極化在工程實(shí)際中的意義1、選擇絕緣材料。如對電容器應(yīng)選擇εr較大的電介質(zhì)作為絕緣材料，這樣可以減小電容器單位容量的體積和重量。對于其他電氣設(shè)備如電纜，應(yīng)選擇εr較小的電介質(zhì)，這樣可以減少電纜工作時的電容電流。2、多層