第5章 液体和固体介质的电气特性.ppt

高电压技术
电气与电子工程学院吴文辉
5 液体和固体介质的电气特性
电介质的极化、电导与损耗
液体介质的击穿
固体介质的击穿
组合绝缘的特性
绝缘的老化
电介质的极化、电导与损耗
电介质的极化
1. 介电常数、相对介电常数
平行平板电容器在真空中的电容量为
当极板间插入固体介质后,电容量为
式中 A-极板面积,cm2;
d-极间距离,cm;ε-介质的介电常数
ε0-真空的介电常数,ε0=×10-14F/cm
定义为介质的相对介电常数。
2. 极化
概念:在外加电场的作用下,固体介质中原来彼此中
和的正、负电荷产生了位移,形成电矩,使介质表面出现
了束缚电荷,即极板上电荷增多,因而使电容量增大。
分类:
电子式极化
离子式极化
偶极子极化
界面极化
无损极化
有损极化
(1)电子式极化
存在于一切物质中;极化所需的时间极短,约10-15s ;
具有弹性,没有损耗;温度对电子式极化影响不大。
(2)离子式极化
弹性极化;极化过程所需的时间很短,约10-13s;温度
对此极化存在一定影响,εr一般具有正的温度系数。
(3)偶极子极化
转向极化,非弹性;极化所需的时间较长,约10-10s~
10-2s;εr在低温下先随温度的升高而增加,以后当热
运动变得强烈时,εr又随温度上升而减小。
材料类别
名称
εr(工频,20℃)
气体介质
空气(大气压)

液体介质
弱极性
变压器油
硅有机液体
~
~
极性
蓖麻油

强极性
***
酒精
水
22
33
81
固体介质
中性或
弱极性
石蜡
聚乙烯
~
~
极性
聚***乙烯
~4
离子性
云母
电瓷
5~7
~
电介质的电导
电介质电导主要是离子电导,表征电导的参数是电导
率γ,在高电压工程中一般常用电阻率ρ来表征介质的
绝缘电阻。液体与固体电介质的电导率γ与温度有下述关
系:
式中 A-常数,与介质性质有关;
T-热力学温度,单位为K;
ф-电导活化能;
k-波尔兹曼常数。
1. 体积电阻
体积电阻率为:

体积电导率为:

其中, d(cm)为电介质厚度,
S(cm2)为电极表面积。
体积电阻的测量电路
2. 表面电阻
表面电阻率为:

表面电导率为:

其中, d(cm)为电介质厚度,
l(cm)为电极长度。
表面电阻的测量电路
电介质的能量损耗
电介质的能量损耗简称介质损耗,包括由电导引起的
损耗和由极化引起的损耗。
介质损耗为:
P值和试验电压、试品电容量等因素有关,不同试品间难于
互相比较,所以改用介质损失角的正切tanδ来判断介质的品质。