002--第二章液体和固体电介质的-精选文档

0 A C0 d
Q=CU
εA C = d
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Q CU C d r A Q C U C 0 0 0 0 0 d
A
εr ——相对介电系数
表征电介质在电场作用 下的极化程度。表2——1 Qo=CoU Qo=CoU
0 A C0 d
εA C = d
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3、影响tgδ的因素 （1）温度的影响
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（2）频率的影响
高很高时，tgδ不变； 在电场强度较高时， tgδ随电场强度升高而迅 速增大。
较高电压下 测量tgδ可发现介质的气泡、分 层和裂痕等缺陷。
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描写电介质电性能的四个物理量与对应的四个 物理现象
工程意义，P36底3点。
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二、电介质的电导
1、定义 介质在电场作用下，使其内部联系较弱 的带电粒子作有规律的运动形成电流， 即泄漏电流。这种物理现象称为电导。 表征电导过程强弱程度的物理量为电导率 γ，或它的倒数电阻率ρo表2—1
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2、 介质中的电流
(1) 电容电流ic 在加压初瞬间介质中的电 子式极化和离子式极化过程 所引起的电流，无损耗，存 在时间极短。 (2) 吸收电流ia 有损极化所对应的电流， 即夹层极化和偶极子极化时 的电流，它随时间而衰减。 (3) 泄漏电流ig 绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流，它 不随时间而变化。
1.电介质的极化 2.电介质的电导 3.电介质的损耗 4.电介质的击穿 相对介电系数 电导率 γ 介质损失角正切tgδ 电场强度E
r
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四、液体电介质的击穿特性
1、 “小桥”理论（即 “气泡”击穿理论）
变压器油的击穿主要原因，在于杂质的影响,，而杂质是 水分、受潮的纤维和被游离了的气泡等构成。 在交流电压下，串联介质中的电场分布是与介质的 εr 成反 比的。由于气泡的εr 最小（≈1），其电气强度又比液体介质低 得多，所以气泡先发生电离。气泡电离后温度上升、体积膨胀 、密度减小，这促使电离近一步发展。电离产生的带电离子撞 击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。如果许多 电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中 发生。
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三、电介质的损耗
1、 损耗的形式 (1) 电导损耗 由泄漏电流引起的损耗，交直流下都存在。
(2) 极化损耗
由偶极子与夹层极化引起，交流电压下极明显。
(3) 游离损耗
指气体间隙的电晕放电以及液固体介质内部气泡 中局部放电所造成的损耗。
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2、介质损耗角 用介质损耗角的正切tgδ来表示介损的意义 在交流电压作用下，由于存在三种形式的损耗，需 引入一个新的物理量来表征介损的特性。
可推导出介质的有功损耗P
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P UIR UI Cp tg U Cptg
2
由于: (1) P值与试验电压U的高低等因素有关; (2) tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量， 而仅取决于电介质的损耗特性。 (3) tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量. 所以表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示, 而不是用有功损耗P来表示.
2、极化的基本形式 (1) 电子式极化
其特点:
a、极化所需时间极短。 b、 极化时没有能量损 耗。 c、温度对极化影响极小。
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(2) 离子式极化
其特点:
a. 极化过程极短。 b. 极化过程无能量损耗。
c. 温度对极化有影响,极化随温度升高而增强。
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(3) 偶极子式极化 其特点 a、极化所需时间 较长，因而与频率 有关。
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第二章
液体和固体电介质的 绝缘特性
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第二章 液体和固体电介质的绝缘特性
第一节 电介质的极化 第二节 电介质的电导 第三节 电介质的损耗 第四节 液体电介质的击穿特性 第五节 固体电介质的击穿特性 第六节 电介质的老化
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一、电介质的极化
1、定义 ： 电介质中的带电质点在电场作用下沿电场 方向作有限位移。 相同情况下不同介质极化的程度不同 Qo=CoU
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流过介质的电流i由三个分量组成：
i ic ia ig
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3、吸收现象 固体电介质在直流电压作用下，观察到电路 中的电流从大到小随时间衰减,，最终稳定于某一 数值，称为“吸收现象”。 介质干燥和嘲湿程度不同，吸收现象不一 样，据此可判断绝缘性能的好坏。 4、固体电介质的体积绝缘电阻和表面绝缘电阻 表面泄漏电流的影响
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如果液体介质的击穿因气体小桥而引起，那么增加液体 的压力，就可使其击穿场强有所提高。因此在高压充油电缆 中总要加大油压，以提高电缆的击穿场强
气泡理论可推广到其他悬浮物所引起的击穿，用来解释 工程用变压器油的击穿过程。工程用变压器油是有杂质的， 这些杂质的介电常数和电导率均与变压器油不同，从而会畸 变油中电场，影响油的击穿。 由于水和纤维的 εr 很大，很易沿电场方向极化定向，并 排列成杂质小桥。这时会发生两种情况： （1）如果杂质小桥尚未接通电极，则纤维等杂质与油串 联，由于纤维εr 大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中 电场显著增高并引起电离，于是油分解出气体，气泡扩大， 电离增强，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。
b 、极化过程有能量损耗。 c、温度对极化影响很大，温度很高和很低时， 极化均减弱。
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(4) 夹层式极化 其特点 在两层电介质的 界面上发生电荷的 移动和积累，极化 过程缓慢，并有损 耗。
交界面积聚的异号电荷不等，在交界处显示出极性。
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(4) 夹层式极化
P36举例， 初始状态时与稳态时 的电压分配不同，过度过 程就是极化过程。 交界面积聚的异号电荷 不等，在交界处显示出极性。 极化使等值电容变大。
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（2）如果杂质小桥接通电极，因小桥的电导大而导致泄 漏电流增大，发热会促使水分汽化，气泡扩大，发展下去也 会出现气体小桥，使油隙发生击穿。
工程用变压器油的击穿有如下特点：在均匀电场中，当 工频电压升高到某值时，油中可能出现一个火花放电，但旋 即消失，油又恢复其电气强度；电压再增油中又可能出现火 花，但可能又旋即消失；这样反复多次，最后才会发生稳定 的击穿。 判断油的质量，重要依靠则量其电气强度、tgδ和含水 量等。其中最重要的试验项目是用标准油杯测量油的工频 击穿电压。