第5章 液體和固體介質的電氣特性ppt課件

1、第第5 5章章 液體和固體介質的電氣特性液體和固體介質的電氣特性5.1 電介質的極化、電導與損耗電介質的極化、電導與損耗5.2 液體介質的擊穿液體介質的擊穿5.3 固體介質的擊穿固體介質的擊穿5.4 組合絕緣的特性組合絕緣的特性5.5 絕緣的老化絕緣的老化高電壓工程根底5.1 電介質的極化、電導與損耗電介質的極化、電導與損耗5.1.1 電介質的極化電介質的極化1. 介電常數、相對介電常數介電常數、相對介電常數平行平板電容器在真空中的電容量為平行平板電容器在真空中的電容量為當極板間插入固體介質后，電容量為當極板間插入固體介質后，電容量為式中式中 A極板面積，極板面積，cm2； d極間間隔，極間間

2、隔，cm；介質的介電常數介質的介電常數 0真空的介電常數，真空的介電常數，0=8.8610-14F/cm定義定義 為介質的相對介電常數。為介質的相對介電常數。 00ACdACdr00CC高電壓工程根底2. 極化極化 概念：在外加電場的作用下，固體介質中原來彼此中概念：在外加電場的作用下，固體介質中原來彼此中和的正、負電荷產生了位移，構成電矩，使介質外表出現和的正、負電荷產生了位移，構成電矩，使介質外表出現了束縛電荷，即極板上電荷增多，因此使電容量增大。了束縛電荷，即極板上電荷增多，因此使電容量增大。 分類：分類：高電壓工程根底電子式極化離子式極化偶極子極化界面極化無損極化無損極化有損極化有損極

3、化1電子式極化電子式極化存在于一切物質中；極化所需的時間極短，約存在于一切物質中；極化所需的時間極短，約10-15s ；具有彈性，沒有損耗；溫度對電子式極化影響不大。具有彈性，沒有損耗；溫度對電子式極化影響不大。2離子式極化離子式極化彈性極化；極化過程所需的時間很短，約彈性極化；極化過程所需的時間很短，約10-13s；溫度；溫度對此極化存在一定影響，對此極化存在一定影響，r普通具有正的溫度系數。普通具有正的溫度系數。3偶極子極化偶極子極化轉向極化，非彈性；極化所需的時間較長，約轉向極化，非彈性；極化所需的時間較長，約10-10s10-2s；r在低溫下先隨溫度的升高而添加，以后當熱在低溫下先隨溫

4、度的升高而添加，以后當熱運動變得劇烈時，運動變得劇烈時，r又隨溫度上升而減小。又隨溫度上升而減小。 高電壓工程根底高電壓工程根底材料類別名稱r（工頻，20）氣體介質 空氣（大氣壓）1.00059液體介質弱極性 變壓器油硅有機液體2.22.52.22.8 極性蓖麻油4.5強極性丙酮酒精水223381固體介質中性或弱極性石蠟聚乙烯2.02.52.252.35極性聚氯乙烯3.24離子性云母電瓷575.56.55.1.2 電介質的電導電介質的電導 電介質電導主要是離子電導，表征電導的參數是電電介質電導主要是離子電導，表征電導的參數是電導導率率，在高電壓工程中普通常用電阻率，在高電壓工程中普通常用電阻率

5、來表征介質的來表征介質的絕緣電阻。液體與固體電介質的電導率絕緣電阻。液體與固體電介質的電導率與溫度有下與溫度有下述關述關系：系：式中式中 A常數，與介質性質有關；常數，與介質性質有關； T熱力學溫度，單位為熱力學溫度，單位為K； 電導活化能；電導活化能； k波爾茲曼常數。波爾茲曼常數。 高電壓工程根底ekTA1. 體積電阻體積電阻 體積電阻率為：體積電阻率為： 體積電導率為：體積電導率為： 其中，其中， dcm為電介質厚度，為電介質厚度， Scm2為電極外表積。為電極外表積。體積電阻的丈量電路高電壓工程根底vvSRdvvvv11 ddGR SS2. 外表電阻外表電阻 外表電阻率為：外表電阻率為

6、： 外表電導率為：外表電導率為： 其中，其中， dcm為電介質厚度，為電介質厚度， lcm為電極長度。為電極長度。sslRdssss11 ddGR ll外表電阻的丈量電路高電壓工程根底5.1.3 電介質的能量損耗電介質的能量損耗高電壓工程根底 電介質的能量損耗簡稱介質損耗，包括由電導引起的損耗和由極化引起的損耗。 介質損耗為：2tantanPQUC P值和實驗電壓、試品電容量等要素有關，不同試品間難于相互比較，所以改用介質損失角的正切tan來判別介質的質量。 對于有損介質，電導損耗和極化損耗都是存在的，可用三個并聯支路的等值回路來表示。 高電壓工程根底 有損介質可用電阻、電容的串聯或并聯等值電

7、路來表示。主要損耗是電導損耗，常用并聯等值電路；主要損耗由介質極化及銜接導線的電阻等引起，常用串聯等值電路。 R反映電導損耗 C0反映電子式和離子式極化反映有損極化吸收電流高電壓工程根底5.2 液體介質的擊穿液體介質的擊穿純真的液體介質：擊穿過程與氣體擊穿的過程很類似，純真的液體介質：擊穿過程與氣體擊穿的過程很類似，但但其擊穿場強高很小的均勻場間隙中可到達其擊穿場強高很小的均勻場間隙中可到達1MV/cm工程用的液體介質：擊穿場強很少超越工程用的液體介質：擊穿場強很少超越300kV/cm，普通，普通在在200kV/cm250kV/cm的范圍內以上擊穿場強值均指的范圍內以上擊穿場強值均指在在規(guī)范試

8、油杯中所得數據規(guī)范試油杯中所得數據 緣由：工程液體介質的擊穿是由液體中的氣泡或雜質等緣由：工程液體介質的擊穿是由液體中的氣泡或雜質等引引起的，即氣泡或雜質在電場作用下在電極間排成起的，即氣泡或雜質在電場作用下在電極間排成“小橋小橋，引起擊穿，即引起擊穿，即“小橋實際。小橋實際。 高電壓工程根底絕緣外殼黃銅電極規(guī)范試油杯圖中尺寸均為mm油間隙間隔2.5mm1雜質的影響雜質的影響水分：極微量的水分可溶于油中，對油的擊穿強度沒有水分：極微量的水分可溶于油中，對油的擊穿強度沒有多多大影響。影響油擊穿的是呈懸浮形狀的水分。大影響。影響油擊穿的是呈懸浮形狀的水分。 高電壓工程根底規(guī)范油杯中變壓器油的工頻擊

9、穿電壓Ub和含水量W的關系 W為110-4時已使油的擊穿強度降得很低。含水量再增大時，影響不大 5.2.1 影響液體介質擊穿的要素影響液體介質擊穿的要素高電壓工程根底5.2.2 減小雜質影響的措施減小雜質影響的措施1過濾過濾 使油在壓力下經過濾油機中的濾紙，即可將使油在壓力下經過濾油機中的濾紙，即可將纖維、碳粒等固態(tài)雜質除去，油中大部分水分和有機酸纖維、碳粒等固態(tài)雜質除去，油中大部分水分和有機酸等也會被濾紙所吸附。等也會被濾紙所吸附。 2防潮防潮 絕緣件在浸油前必需烘干，必要時可用真絕緣件在浸油前必需烘干，必要時可用真空枯燥法去除水分?？湛菰锓ㄈコ帧?3祛氣祛氣 將油加熱，噴成霧狀，并抽真空，可以到達將油加熱，噴成霧狀，并抽真空，可以到達去除油中水分和氣體的目的。去除油中水分和氣體的目的。 4用固體介質減小油中雜質的影響用固體介質減小油中雜質的影響 常用措施為覆蓋常用措施為覆蓋層、絕緣層和屏障。層、絕緣層和屏障。 高電壓工程根底5.3 固體介質的擊穿固體介質的擊穿