第二章 液体、固体介质的电气特性
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第章 液体和固体介质的电气特性(一)
第章液体和固体介质的电气特性(一)第章液体和固体介质的电气特性液体和固体介质的电气特性是电学中一个重要的研究领域，涉及到电光、电热、电磁等多个方面。
了解液体和固体介质的电气特性，对于电学理论的掌握和电气工程实践的应用都有着重要的作用。
一、液体介质的电气特性液体介质的电气特性主要包括电导率、介电常数和电容率等。
电导率是指液体介质的导电能力，其大小与介质中自由电荷的浓度和电荷运动的速度有关。
介电常数是指液体介质中电场强度和电荷密度之比，反映了介质对电场的响应程度。
电容率则是指液体介质中存储电荷的能力，与介质的物理结构和电荷分布有关。
液体介质的电气特性有着广泛的应用，在电解、电沉积、电化学计量、生物电化学等方面都有着重要的作用。
同时，液体介质的电气特性也对于电解质电容、宽带电容和电动机的设计有着重要的影响。
二、固体介质的电气特性固体介质的电气特性包括电极化、电阻率和电导率等。
电极化是指固体介质在电场作用下产生电极化效应，也就是产生电荷极化现象。
电阻率则是指固体介质的导电能力的倒数，其大小与介质中自由电子的浓度和电子的运动状态有关。
电导率则是指固体介质中电流的传导能力，其大小与电子的浓度和载流子的迁移率有关。
固体介质的电气特性也具有着广泛的应用。
例如，铜与铝的电导率较大，适合用于制作导线。
固体绝缘体的电阻率很大，适合用于制作电绝缘材料。
同时，固体半导体的电极化、电阻率和电导率等特性也对电子器件的设计和制造具有着重要的影响。
三、液体和固体介质的相互作用液体和固体介质也可以相互作用，改变彼此的电气特性。
例如在微电子制造过程中，采用溶胶-凝胶法制备的氧化铝涂层，可以显著提高铝导线的抗电迁移性。
固体-液体界面的电化学反应还可以生成一些有用的电化学产物，例如电镀硬化层和抗腐蚀层等。
总之，液体和固体介质的电气特性研究是电学中的一个重要领域。
了解液体和固体介质的电气特性不仅有助于电学理论的深入掌握，更能够推动电气工程实践的应用与发展。
液体、固体介质
《高电压技术》
CY
(二)电场均匀程度 • 处于均匀电场中的固体介质，其击穿电压往往较高， 且随介质厚度的增加近似地成线性增大； • 若在不均匀电场中，介质厚度增加使电场更不均匀， 于是击穿电压不再随厚度的增加而线性上升。当厚度 增加使散热困难到可能引起热击穿时，增加厚度的意 义就更小了。
常用的固体介质一般都含有杂质和气隙，这 时即使处于均匀电场中，介质内部的电场分 布也是不均匀的，最大电场强度集中在气隙 处，使击穿电压下降。
《高电压技术》
CY
（三 ）电化学击穿 固体介质在长期工作电压作用下，由于介质内部发生 局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐步下降并引起 击穿的现象称为电化学击穿。 局部放电是介质内部的缺陷（如气隙或气泡）引起的 局部性质的放电。局部放电使介质劣化、损伤、电气强度 下降的主要原因为： 1)产生活性气体对介质氧化、腐蚀； 2)温升使局部介质损 耗增加；3)切断分子结构，导致介质破坏。 提高局部放电电压的措施有：1）提高气隙击穿场强； 2）设法用油或高强度气体填充空穴。
《高电压技术》
CY
工程实际中的意义 1）选择绝缘材料 对于电容器，要求相同体积有较大电容量， εr ↑ 对于电缆，为减小电容电流， εr ↓ 2）多层介质的合理配合 在交流及冲击电压下，各层电压分布与其εr成反 比，合理选择εr使各层介质电场分布较均匀。 3）研究介质损耗的理论依据 掌握不同极化类型对介质损耗的影响 4）预防性试验项目的理论依据
CY
(一)电击穿理论 固体电介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接 使介质破坏并丧失绝缘性能的现象。 在介质的电导很小，又有良好的散热条件，且介质内 部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为电击 穿。 电击穿的主要特征：1)击穿场强高； 2）与环境温度 无关 ；3)除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大； 4)介质发热不显著；5)电场均匀程度对击穿有显著影响。
CY
(二)电场均匀程度 • 处于均匀电场中的固体介质，其击穿电压往往较高， 且随介质厚度的增加近似地成线性增大； • 若在不均匀电场中，介质厚度增加使电场更不均匀， 于是击穿电压不再随厚度的增加而线性上升。当厚度 增加使散热困难到可能引起热击穿时，增加厚度的意 义就更小了。
常用的固体介质一般都含有杂质和气隙，这 时即使处于均匀电场中，介质内部的电场分 布也是不均匀的，最大电场强度集中在气隙 处，使击穿电压下降。
《高电压技术》
CY
（三 ）电化学击穿 固体介质在长期工作电压作用下，由于介质内部发生 局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐步下降并引起 击穿的现象称为电化学击穿。 局部放电是介质内部的缺陷（如气隙或气泡）引起的 局部性质的放电。局部放电使介质劣化、损伤、电气强度 下降的主要原因为： 1)产生活性气体对介质氧化、腐蚀； 2)温升使局部介质损 耗增加；3)切断分子结构，导致介质破坏。 提高局部放电电压的措施有：1）提高气隙击穿场强； 2）设法用油或高强度气体填充空穴。
《高电压技术》
CY
工程实际中的意义 1）选择绝缘材料 对于电容器，要求相同体积有较大电容量， εr ↑ 对于电缆，为减小电容电流， εr ↓ 2）多层介质的合理配合 在交流及冲击电压下，各层电压分布与其εr成反 比，合理选择εr使各层介质电场分布较均匀。 3）研究介质损耗的理论依据 掌握不同极化类型对介质损耗的影响 4）预防性试验项目的理论依据
CY
(一)电击穿理论 固体电介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接 使介质破坏并丧失绝缘性能的现象。 在介质的电导很小，又有良好的散热条件，且介质内 部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为电击 穿。 电击穿的主要特征：1)击穿场强高； 2）与环境温度 无关 ；3)除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大； 4)介质发热不显著；5)电场均匀程度对击穿有显著影响。
高压试验-第二章 电气绝缘基础知识
电弧放电
放电电流密度大，温度高，具有亮而细长放电 弧道，弧道电阻小，似短路 放电回路阻抗大，放电时断时续
500千伏线路进行短路试验
火花放电
20
外电路阻抗大，压降大，间隙多次被击穿
电气绝缘基础知识
第一节 气体介质的绝缘特性
八、气体放电的不同形式
极不均匀电场环境中
电晕放电
空气间隙电场极不均匀，在电极附近强电场处 出现的局部空气游离发光现象，电流小，整个 空气间隙并未击穿，仍能耐受电压作用 电晕放电后压力增大，产生刷状放电
26
电气绝缘基础知识
第二节 液体介质的绝缘特性 电气设备对液体介质的要求 电气性能好：如绝缘强度高、电阻率 高、介质损耗及介电常数小（电容器则要 求介电常数高）； 散热及流动性能好：即粘度低、导热 好、物理及化学性质稳定、不易燃、无毒 等。
27
电气绝缘基础知识
第二节 液体介质的绝缘特性
一、液体绝缘介质的种类
矿物油
29
电气绝缘基础知识
第二节 液体介质的绝缘特性
一、液体绝缘介质的种类
有些纯净的植物油也具有良好的电气绝缘性能。 例如蓖麻油，由于其绝缘性能好，介电系数 ε 较 高，因此也可用作电力电容器的浸渍剂，此外， 如广泛使用的绝缘漆，也是由植物液体加工制成， 在变压器等电气设备中普遍使用。 由人工合成的液体绝缘材料。由于矿物绝缘油是 多种碳氢化合物的混合物，难以除净降低绝缘性 能的成分，且制取工艺复杂，易燃烧，耐热性低， 因而人们研究、开发了多种性能优良的合成油。 如有机硅油和十二烷基苯等。
流注理论：
前部电场加强Leabharlann 碰撞游离 反击发 复合电子崩
中部电场减弱 尾部电场加强
两侧
崩尾 产生光子
高电压技术复习资料要点
⾼电压技术复习资料要点第⼀章电介质的电⽓强度1.1⽓体放电的基本物理过程1.⾼压电⽓设备中的绝缘介质有⽓体、液体、固体以及其他复合介质。
2.⽓体放电是对⽓体中流通电流的各种形式统称。
3.电离：指电⼦脱离原⼦核的束缚⽽形成⾃由电⼦和正离⼦的过程。
4.带电质点的⽅式可分热电离、光电离、碰撞电离、分级电离。
5.带电质点的能量来源可分正离⼦撞击阴极表⾯、光电⼦发射、强场发射、热电⼦发射。
6.带电质点的消失可分带电质点受电场⼒的作⽤流⼊电极、带电质点的扩散、带电质点的复合。
7.附着：电⼦与⽓体分⼦碰撞时，不但有可能引起碰撞电离⽽产⽣出正离⼦和新电⼦，也可能发⽣电⼦附着过程⽽形成负离⼦。
8.复合：当⽓体中带异号电荷的粒⼦相遇时，有可能发⽣电荷的传递与中和，这种现象称为复合。
（1）复合可能发⽣在电⼦和正离⼦之间，称为电⼦复合，其结果是产⽣⼀个中性分⼦；（2）复合也可能发⽣在正离⼦和负离⼦之间，称为离⼦复合，其结果是产⽣两个中性分⼦。
9.1、放电的电⼦崩阶段（1）⾮⾃持放电和⾃持放电的不同特点宇宙射线和放射性物质的射线会使⽓体发⽣微弱的电离⽽产⽣少量带电质点；另⼀⽅⾯、负带电质点⼜在不断复合，使⽓体空间存在⼀定浓度的带电质点。
因此，在⽓隙的电极间施加电压时，可检测到微⼩的电流。
由图1-3可知：（1）在I-U 曲线的OA 段：⽓隙电流随外施电压的提⾼⽽增⼤，这是因为带电质点向电极运动的速度加快导致复合率减⼩。
当电压接近时，电流趋于饱和，因为此时由外电离因素产⽣的带电质点全部进⼊电极，所以电流值仅取决于外电离因素的强弱⽽与电压⽆关。
（2）在I-U 曲线的B 、C 点：电压升⾼⾄时，电流⼜开始增⼤，这是由于电⼦碰撞电离引起的，因为此时电⼦在电场作⽤下已积累起⾜以引起碰撞电离的动能。
电压继续升⾼⾄时，电流急剧上升，说明放电过程⼜进⼊了⼀个新的阶段。
此时⽓隙转⼊良好的导电状态，即⽓体发⽣了击穿。
（3）在I-U 曲线的BC 段：虽然电流增长很快，但电流值仍很⼩，⼀般在微安级，且此时⽓体中的电流仍要靠外电离因素来维持，⼀旦去除外电离因素，⽓隙电流将消失。
液体与固体电介质
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液体中沿气泡击穿过程：
交流电压下串联介质中 E 的分布与 ε 成反比 气体的击穿场强 比液体低得多 气泡温度升高、 体积膨胀、电离 进一步发展 电离产生的带电粒子撞击 液体分子，使之分解出气 体，扩大气体通道
Chapter 4. 液体和固体介质的电气性能
内绝缘具有的特点： ▼不受外界大气条件变化的影响； ▼对包含固体介质的内绝缘，绝缘击穿 是非自恢复的； ▼长时间工作下逐渐老化；
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电介质的电气特性，表现为在电场作用下的： 导电性能 －电导率 γ 介电性能 －介电常数 ε 、介质损耗角正切 tgδ 电气强度 －击穿场强 Eb
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6. 影响tgδ的因素
气体电介质 E<E0时tgδ很小，忽略不计； E>E0时，气体介质发生电离， tgδ随电压升高急剧增加，
tgδ
0
E0
E
多发生在液体和固体介质中含气泡的场合 液体电介质 中性或弱极性：主要是电导损耗， tgδ较小，随温度的升高 按指数规律增大 极性介质： 包括电导损耗和极化损耗， tgδ与温度、频率、 外加电压有关
电阻率
ρ = 1/ γ
绝缘材料的电阻率：108~1020 Ω ⋅ m 导体的电阻率：10-8~10-4 Ω ⋅ m 半导体的电阻率：10-4~107 Ω ⋅ m
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2.电介质电导与金属电导的区别
带电质点：电介质中为离子（固有离子，杂质离子）； 金属中为自由电子 数量级：电介质的γ小，泄漏电流小；金属的电导电流很大 电导电流影响因素：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、 温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是 主要因素 液体和固体电介质的γ与温度的关系： γ = Ae 温度↑ ａ．热运动加剧→离子迁移率↑→γ↑ ｂ．介质分子或杂质热离解↑→γ↑ 电介质的电阻率具有负的温度系数；金属的电阻率具有正的温 度系数。
液体中沿气泡击穿过程：
交流电压下串联介质中 E 的分布与 ε 成反比 气体的击穿场强 比液体低得多 气泡温度升高、 体积膨胀、电离 进一步发展 电离产生的带电粒子撞击 液体分子，使之分解出气 体，扩大气体通道
Chapter 4. 液体和固体介质的电气性能
内绝缘具有的特点： ▼不受外界大气条件变化的影响； ▼对包含固体介质的内绝缘，绝缘击穿 是非自恢复的； ▼长时间工作下逐渐老化；
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电介质的电气特性，表现为在电场作用下的： 导电性能 －电导率 γ 介电性能 －介电常数 ε 、介质损耗角正切 tgδ 电气强度 －击穿场强 Eb
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6. 影响tgδ的因素
气体电介质 E<E0时tgδ很小，忽略不计； E>E0时，气体介质发生电离， tgδ随电压升高急剧增加，
tgδ
0
E0
E
多发生在液体和固体介质中含气泡的场合 液体电介质 中性或弱极性：主要是电导损耗， tgδ较小，随温度的升高 按指数规律增大 极性介质： 包括电导损耗和极化损耗， tgδ与温度、频率、 外加电压有关
电阻率
ρ = 1/ γ
绝缘材料的电阻率：108~1020 Ω ⋅ m 导体的电阻率：10-8~10-4 Ω ⋅ m 半导体的电阻率：10-4~107 Ω ⋅ m
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2.电介质电导与金属电导的区别
带电质点：电介质中为离子（固有离子，杂质离子）； 金属中为自由电子 数量级：电介质的γ小，泄漏电流小；金属的电导电流很大 电导电流影响因素：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、 温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是 主要因素 液体和固体电介质的γ与温度的关系： γ = Ae 温度↑ ａ．热运动加剧→离子迁移率↑→γ↑ ｂ．介质分子或杂质热离解↑→γ↑ 电介质的电阻率具有负的温度系数；金属的电阻率具有正的温 度系数。
液体、固体电介质特性
不同电介常数的电介质组合在一起构成组合绝缘，当各 层绝缘所承受的电场强度与电气强度成正比时，整个组 合绝缘的电气强度最高。
直流电压下，绝缘等效为绝缘电阻，各层绝缘承受的电 压与其绝缘电阻成正比；【电气强度高、电导率小的材 料用在电场最强处】
交流和冲击电压下，绝缘等效为电容，各层绝缘承受的 电压与其电容成反比；【电气强度高、介电常数小的材 料用在电场最强处】
U
r1 r2
r0
12
E2
r
2
[
1
1
ln
U r1 r0
1
2
ln
r2 r1
]
优点：绝缘材料的利用率高
实现：电缆绝缘中用不同的绝缘纸。电缆纸的介电常数与密 度有关 ，密度大的纸（高）与低密度纸搭配使用多层分阶27。
2.5 电介质的老化
绝缘老化的成因
➢ 电老化——局部放电 ➢ 热老化——热作用下的氧化 ➢ 环境老化——污染性化学老化
U
(R1
R2
... Rn )I
(1
1
d1 S
1
2
d2 S
...
1
n
dn )I S
1 S
( d1
1
d2
2
...
dn )I
n
RI
I U R
U1
R1I
1
1
d1 S
I
d1
1S
U R
1
(
d1
1
Ud1 d2 ...
2
dn
n
)
E1
U1 d1
1
(
d1
1
U d2 ...
2
dn )
n
1
直流电压下，绝缘等效为绝缘电阻，各层绝缘承受的电 压与其绝缘电阻成正比；【电气强度高、电导率小的材 料用在电场最强处】
交流和冲击电压下，绝缘等效为电容，各层绝缘承受的 电压与其电容成反比；【电气强度高、介电常数小的材 料用在电场最强处】
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优点：绝缘材料的利用率高
实现：电缆绝缘中用不同的绝缘纸。电缆纸的介电常数与密 度有关 ，密度大的纸（高）与低密度纸搭配使用多层分阶27。
2.5 电介质的老化
绝缘老化的成因
➢ 电老化——局部放电 ➢ 热老化——热作用下的氧化 ➢ 环境老化——污染性化学老化
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1
第二章_液体、固体电介质的电气性能
对串、并联电路，有：P1=P2
CP
CS
1tg2
一般tgδ＜＜1，即tg2δ 0,
所以CP≈CS=C,则 P=P1=P2=U2ωCtgδ
4.电介质的损耗及其影响因素 影响电介质损耗的因素主要有温度、频率和电
压。不同的电介质所具有的损耗形式不同，从而温 度、频率和电压对电介质损耗的影响也不同。 5.介质损耗在工程实际中的应用
固体电介质的表面电导主要由表面吸附的水分
和污物引起，介质表面干燥、清洁时电导很小。介
质吸附水分的能力与自身结构有关。 有亲水性介质
和憎水性介质。
所以，介质的绝缘电阻实际上是体积电阻和表
面电阻两者的并联值
R RV RS RV RS
RS---表面泄漏电阻
RV---体积泄漏电阻
5.影响电介质电导的主要因素
IEC规定的电工绝缘材料的耐热等级（最高持续温度）：
Y（O） A
E
B
F
H
C
90 105 120 130 155 180 220℃
如果材料使用温度超过上述规定，绝缘材料 就将迅速老化，寿命大大缩短。实验表明，对A级 绝缘，温度每增加8℃，则寿命缩短一半左右，这 通常称为热老化的8℃原则。对B级和H级绝缘材料 而言，当温度每升高10℃和12℃时，寿命也将缩 短一半。
1.介电常数
组合绝缘的相对介电 常数ε为
S
(1 x) x S
x
s --固体电介质的相对介电常数
x --浸渍介质的相对介电常数
2.介质损耗
组合绝缘的组合绝缘的总介质损失角正切为
tg1(t1g xS xS )x 1(t1g xxxS )x
tg S --固体电介质的介质损失角正切
高电压知识点汇总
高电压知识点汇总一、气体放电的基本概念。
1. 气体放电。
- 气体中流通电流的各种形式统称为气体放电。
在正常状态下，气体是良好的绝缘体，但在一定条件下（如高电压、强电场等），气体中会出现导电现象。
- 气体放电可分为自持放电和非自持放电。
非自持放电需要依靠外界电离因素（如紫外线、宇宙射线等）才能维持导电；自持放电一旦形成，即使外界电离因素消失，放电仍能持续。
2. 汤逊理论。
- 适用于低气压、短间隙均匀电场中的气体放电。
- 主要观点：电子崩和正离子撞击阴极产生二次电子发射是气体自持放电的主要机制。
- 汤逊第一电离系数α：表示一个电子在沿电场方向运动1cm的过程中与气体分子发生碰撞电离的次数。
- 汤逊第二电离系数β：表示一个正离子撞击阴极表面时产生的二次电子数。
- 根据汤逊理论，自持放电的条件为：e^α d=1+(α)/(β)（d为电极间距）。
3. 流注理论。
- 适用于高气压、长间隙、不均匀电场中的气体放电。
- 主要观点：电子崩发展到足够强时，电子崩中的空间电荷会使电场发生畸变，产生局部强电场，从而引发光电离，形成流注。
流注不断发展贯穿两极间的间隙，导致气体击穿。
- 与汤逊理论的区别：汤逊理论没有考虑空间电荷对电场的畸变作用，而流注理论强调了空间电荷和光电离在放电过程中的重要性。
二、液体和固体介质的电气特性。
1. 液体介质的电气特性。
- 极化。
- 液体介质在电场作用下会发生极化现象。
极化类型主要有电子式极化、离子式极化和偶极子极化。
- 电子式极化：电子云相对于原子核的位移产生的极化，其特点是极化建立时间极短（10^-15sim10^-16s），极化过程中不消耗能量。
- 离子式极化：离子晶体中正负离子在电场作用下的相对位移产生的极化，建立时间约为10^-13s，极化过程中也基本不消耗能量。
- 偶极子极化：极性分子在电场作用下沿电场方向取向产生的极化，建立时间较长（10^-10sim10^-2s），极化过程中消耗能量。
第二章 液体、固体介质的电气特性
电介质的等效电路
I I1 I 2 I 3
2.介质损耗角正切
介质损耗有两种：极化损耗、电导损耗 直流电压下只有电导损 耗 交流电压下既有电导损耗，还有周 期性极化引起的极化损耗。 介质损耗角 =功率因素角 的余角 介质损耗角的正切tg称为介质损耗因数
P UIcos UI R UIC tg U C p tg
（4）在绝缘预防性试验中，通过测量介质的绝缘 电阻和泄漏电流来判断绝缘是否存在受潮或其他 劣化现象。
三、电介质的损耗
1.基本概念
在电场作用下电介质总有一定的能量损耗，电介质的 能量损耗简称介质损耗。 介质损耗的基本形式 由电导引起的损耗，称为电导损耗； 由某些有损极化引起的损耗，称为极化损耗。 电导损耗： 由电介质中的泄漏电流引起，交、直流 电压下都存在，一般很小。 极化损耗：由有损极化所引起的；仅存在于交流电压 下，在直流电场中，极化的建立过程仅在加压瞬间出现一 次，可略去。
中国石油大学胜利学院
高电压技术
第一篇 各类电介质在高电场下的特性
第二章
液体、固体介质的电气特性
第一节 电介质的极化、电导和损耗
一、电介质的极化
的弹性位移和偶极子的转向现象，称为电介质的极 化。
极化的定义：电介质在常数εr：是综合反应电介质极化 特性的一个物理量。它是表征电介质在电场作用下 极化现象强弱的指标，其值是由电介质本身的材料 决定的。 极化最基本的形式分为电子式、离子式和偶极子 式极化。另外还有夹层介质界面极化和空间电荷极 化等。
2
介质损耗角正切tg等于有功电流和无功电流的 比值。常用百分数（%）来表示。
判断介质 的品质
IR 1 R tg I c UC1 C1 R
液体和固体介质的电气特性
第二节 液体介质的击穿
一、纯净液体介质的击穿理论
纯净的液体介质：击穿过程与气体击穿的过程很相似，但 其击穿场强高（很小的均匀场间隙中可达到1MV/cm） 电子碰撞电离理论、气泡击穿理论
二、工程纯液体介质的击穿理论
工程用的液体介质：击穿场强很少超过300kV/cm，一般 在200kV/cm~250kV/cm的范围内（以上击穿场强值均 指在 标准试油杯中所得数据） 原因：工程液体介质的击穿是由液体中的气泡或杂质等引 起的，即气泡或杂质在电场作用下在电极间排成“小桥”， 引起击穿，即“小桥理论”。
C
Q0
0
A
U 0 d
图3-1 平板电容器中的电荷和电场分布 (a)真空 (b)充以介质
当极板间插入固体介质后，电容量为
CQ0Q‘A
0
U
d
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=8.86×10-14F/cm
定义
CQ0Q‘ C r U
为介质的相对介电常数。
分界面
时
自由电荷的 移动
二、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：
Ae kT
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
(C1
C2)
R1R2 R1 R2
当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总电 流随时间下降较缓慢，而试品的绝缘电阻与电流成反比。 因此，根据的变化，就可以初步判断绝缘的状况。
高电压技术(第二章)
工程用变压器油中含有水分和纤维等杂质，由于它们的 r 很大
容易沿电场方向极化定向，排列成杂质小桥：
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
度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，这样发展下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。
纤维的 r大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中电场强
Emax
利用系数： Eav r0 R ＝ ln Emax R r0 r0
Emin
0
r0
三. 影响液体介质击穿电压的因素
1.电压形式的影响 击穿电压跟电压的作用时间和电压上升 率有关 2. 含水量、含气量 3. 温度
4. 杂质的影响
5. 油量的影响
水分和油温
Ub(kV)
悬浮状水滴在油中是十分有 40 害的，如右图，当含水量为 万 分之几时，它对击穿电压就有明 20 显的影响，这意味着油中已出现 悬浮状水滴；含水量达0.02%时 击穿电压已下降至约15kV，比 0 0.02 0.04 含水量(%) 不含水分时低很多 。含水量继 标准油杯实验 续增大击穿电压下降已不多，因为只有一定数量的水分能悬 浮于水中，多余的会沉淀到油底部。 潮湿的油由0℃开始 上升时，一部分水分从悬浮状态转为 害处较小的溶解状态，使击穿电压上升；超过80 ℃后，水开始 汽化，产生气泡，引起击穿电压下降，从而在60 ℃～80℃间出 现最大值
与周围环境温度无关。
2. 热击穿：由于固体介质内部热不稳定性造成。
电压作用下 介质损耗， 使介质发热 发热大于散 热时，介质温 度不断升高 介质分解、 熔化、碳化 或烧焦
热击穿
特点：
(1)在电压作用下，产生的电导电流和介质极化引起介质损耗， 使介质发热． (2)热击穿电压随环境温度的升高而下降,热击穿电压直接与 散热条件有关
容易沿电场方向极化定向，排列成杂质小桥：
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
度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，这样发展下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。
纤维的 r大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中电场强
Emax
利用系数： Eav r0 R ＝ ln Emax R r0 r0
Emin
0
r0
三. 影响液体介质击穿电压的因素
1.电压形式的影响 击穿电压跟电压的作用时间和电压上升 率有关 2. 含水量、含气量 3. 温度
4. 杂质的影响
5. 油量的影响
水分和油温
Ub(kV)
悬浮状水滴在油中是十分有 40 害的，如右图，当含水量为 万 分之几时，它对击穿电压就有明 20 显的影响，这意味着油中已出现 悬浮状水滴；含水量达0.02%时 击穿电压已下降至约15kV，比 0 0.02 0.04 含水量(%) 不含水分时低很多 。含水量继 标准油杯实验 续增大击穿电压下降已不多，因为只有一定数量的水分能悬 浮于水中，多余的会沉淀到油底部。 潮湿的油由0℃开始 上升时，一部分水分从悬浮状态转为 害处较小的溶解状态，使击穿电压上升；超过80 ℃后，水开始 汽化，产生气泡，引起击穿电压下降，从而在60 ℃～80℃间出 现最大值
与周围环境温度无关。
2. 热击穿：由于固体介质内部热不稳定性造成。
电压作用下 介质损耗， 使介质发热 发热大于散 热时，介质温 度不断升高 介质分解、 熔化、碳化 或烧焦
热击穿
特点：
(1)在电压作用下，产生的电导电流和介质极化引起介质损耗， 使介质发热． (2)热击穿电压随环境温度的升高而下降,热击穿电压直接与 散热条件有关
液体和固体电介质的绝缘性能
由于吸收现象的存在，在对电介质进行高压试验时，电介质 表面会有吸收电荷存在，这些电荷在没有外因作用时需很长时 间才能泄放掉，可能对人构成危险，所以高压试验结束时必须 对试品进行放电。
四、气体电介质的电导是由气体分子本身及气体中杂质离解出来 的带电粒子形成的，其值很小。
液体电介质的电导一种是由液体本身的分子和杂质的分子离解 的带电粒子形成的离子电导，另一种是由液体中胶体质点吸附电 荷后变成带电质点构成的电泳电导。
为10-6—10-2Ω·m
一、试验电路
二、等值电路
§2.2电介质的电导
1、由电源对电介质等效电容 充电建立电场及快速无损极化 形成的电流ic称为几何电容电 流。由于其是纯容性的，所以 可以用一个电容C0来等值。
2、由慢速有损极化形成的电流ia 称为吸收电流。由于是由极化形 成的，可以等值出电容Ca，1电介质的极化
• 在两电极间加入厚度与极间距
相同的固体电介质重新完成试
验。发现极板上的电量增加了
-+
Q’，Q=Q0+Q’。问Q’这些电量
-+
是如何来的呢？
解释：来源于固体电介质的极化。 固体介质内部形成一个极性与外 加电压方向相反的附加电场，为 保持两极板间电压不变，电源需 要再提供Q’这些电量来平衡附加 电场。在电场的作用下，电介质 相对电极两面呈现电性的现象称 为极化。
特点： 1）速度慢； 2）非弹性的； 3）消耗能量。
§2.1电介质的极化
• 极化可以归纳为空间电荷的弹性位移或转向及电荷的重新分配； 也可以归纳为快速的无损极化和慢速的有损极化。
• 研究极化的意义： • 1、选择制造电容的绝缘材料时，一方面注意材料的绝缘强度，另
一方面希望介电常数要大； • 2、在交流及冲击电压作用下，多层串联电介质中的场强分布与介
四、气体电介质的电导是由气体分子本身及气体中杂质离解出来 的带电粒子形成的，其值很小。
液体电介质的电导一种是由液体本身的分子和杂质的分子离解 的带电粒子形成的离子电导，另一种是由液体中胶体质点吸附电 荷后变成带电质点构成的电泳电导。
为10-6—10-2Ω·m
一、试验电路
二、等值电路
§2.2电介质的电导
1、由电源对电介质等效电容 充电建立电场及快速无损极化 形成的电流ic称为几何电容电 流。由于其是纯容性的，所以 可以用一个电容C0来等值。
2、由慢速有损极化形成的电流ia 称为吸收电流。由于是由极化形 成的，可以等值出电容Ca，1电介质的极化
• 在两电极间加入厚度与极间距
相同的固体电介质重新完成试
验。发现极板上的电量增加了
-+
Q’，Q=Q0+Q’。问Q’这些电量
-+
是如何来的呢？
解释：来源于固体电介质的极化。 固体介质内部形成一个极性与外 加电压方向相反的附加电场，为 保持两极板间电压不变，电源需 要再提供Q’这些电量来平衡附加 电场。在电场的作用下，电介质 相对电极两面呈现电性的现象称 为极化。
特点： 1）速度慢； 2）非弹性的； 3）消耗能量。
§2.1电介质的极化
• 极化可以归纳为空间电荷的弹性位移或转向及电荷的重新分配； 也可以归纳为快速的无损极化和慢速的有损极化。
• 研究极化的意义： • 1、选择制造电容的绝缘材料时，一方面注意材料的绝缘强度，另
一方面希望介电常数要大； • 2、在交流及冲击电压作用下，多层串联电介质中的场强分布与介
夹层极化夹层极化
可见，随着时间t的增加，U1下降而U2增高，而外施电压U不 变。这就意味着C1要通过G1放掉一部分电荷（ 使U1下 降），而C2要通过G1从电源再补充一部分电荷（使 U2 上升），于是分界面上将积聚起一批多余的空间电荷， 这就是夹层极化引起的吸收电荷 吸收电流：电荷积聚过程所形成的电流。 特点：1、极化涉及电荷的移动和积聚，伴随能量损耗； 2、极化过程较慢，极化时间需要几分之一秒、几 分钟、甚至几小时。
第二章 液体和固体介质的电气特性
固体电介质作用：绝缘 固定导体、非导体材料 液体电介质作用：绝缘 冷却 灭弧 电介质主要参数：γ—电导率
ε —介电常数
tanδ—介质损耗角正切 Eb— 击穿场强
2.1 液体和固体介质的极化、电导和损耗
2.1.1 电介质极化 电介质的极化：在外电场作用下，使介质中彼此中和的正 负电荷产生位移，介质表面出现束缚电荷 介电常数ε—表示电介质极化强弱。 平行平板电容器， 极间为真空时：
C0 Q0 0 A U d
放置固数：
r
C C0 0
电介质的εr值（20°C时）：气体εr接近于1， 液体和固体大多在2—6之间。
电容器：
选取εr较大的材料；
其他电气设备：选用εr较小的电介质。
交流和冲击电压下：串联的多层电介质的电场强度分 布与各层电介质的εr成反比。
（a）无外电场 （ b）有外电场
有外电场时：介质中电偶极子沿电 场方向定向排列，介 质对外呈现电性。
2-3 偶极子式极化
特点：1、极化所需的时间也较长，10－6—10－2s。 极化程度与 外施电源频率有较大关系，频率提高，极化减弱。 。 2、极化过程需要消耗一定的能量
(四)夹层极化
夹层极化：多种电介质组成的绝缘结构中出现的极化现象。 外施电压，各层介质上的电压将从开始时按介电常数分布逐 渐过渡到稳态时按电导率分布，在电压重新分配 的过程中，夹层界面上会积聚起电荷—夹层极化。 例：平行板电极的双层电介质绝缘 t=0时合上开关，电压 分配与电容成反比：
电气绝缘基础知识
输电线路以气体作为绝缘材料
变压器相间绝缘以气体作 为绝缘材料
3、非自持放电和自持放电 （1）依靠外界电离因素维持的是非自持放电 （2）仅靠电场本身作用的是自持放电 4、空气间隙在电场作用下出现自持放电是否 一定会发生击穿？ 答：在均匀电场中，气体间隙一旦出现自持 放电，同时即被击穿。在极不均匀电场中， 气体局部达到自持放电时，会出现电晕放 电，间隙并不击穿。 5、流注：空气间隙中往两极发展的充满正负 带点质点的混合等离子通道。
UF=f(PS)
三、电场是否均匀对空气间隙击穿电压影响 在标准大气压下，温度为20℃时，均匀电场中空气间隙的 击穿场强大约是30kv/cm。 极不均匀电场间隙大于50cm时，负极性的直流击穿电压 平均击穿场强约为10kv/cm，而正极性的直流击穿场强约 为4.5kv/cm，与均匀电场的击穿场强相比下降很多。 1、均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 均匀电场中一旦出现自持放电，间隙即被击穿，形成电弧放 电或火花放电，无电晕放电。 2、稍不均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 不均匀电场分类依据：能否维持稳定的电晕放电 极不均匀电场 稍不均匀电场
3、电场的均匀程度： 改善电场均匀度可提高击穿电压。 4、电压作用时间的影响： 短时间内随加压时间的延长击穿电压下降，达到一 定时间不再明显下降。工频耐压时间为1min. 5、冲击电压作用下变压器油间隙的击穿场强 6、油间隙宽度对击穿场强的影响
一、固体电介质的种类及其特性
1、固体电介质的种类 2、电介质的极化和相对介电常数 电介质的极化： 在外加电场的作用下，电介质中的正负电荷沿电场 的方向作有限的位移或转向，形成偶极矩。 3、固体电介质的物理化学性能
流注分类 （1）阳极（正）流注：从阳极向阴极发展 （2）阴极（负）流注：从阴极向阳极发展 二、均匀电场中气体间隙击穿电压与气体密度的关系 1、除去气体过于稀薄外，气体密度越大，击穿电压 越高。 2、巴申定律： 当气体种类和电极材料一定时，均匀电场中气隙的 放电电压UF是气体压力P和间隙极间距离S乘积的 函数。
第二章 液体、固体介质的电气特性..
温度越高绝缘老化得越快寿命越短介质的老化过程固体介质的热老化过程受热带电粒子热运动加剧载流子增多载流子迁移电导和极化损耗增大介质损耗增大介质温升加速老化液体介质的热老化过程油温升高氧化加速油裂解分解出多种能溶于油的微量气体绝缘破坏2
中国石油大学胜利学院
高பைடு நூலகம்压技术
第一篇 各类电介质在高电场下的特性
第二章
电介质的等效电路
I I1 I 2 I 3
2.介质损耗角正切
介质损耗有两种：极化损耗、电导损耗 直流电压下只有电导损 耗 交流电压下既有电导损耗，还有周 期性极化引起的极化损耗。 介质损耗角 =功率因素角 的余角 介质损耗角的正切tg称为介质损耗因数
P UIcos UI R UIC tg U C p tg
3、杂质的影响
一般来说杂质的含量越高，液体介质击穿电压降低 的越多。油中主要的杂质就是水分。
另外还有其他固体杂质， 比如含纤维量：纤维的含量即 使很少，对击穿电压油很大影 响。
4、油量的影响
三、减少杂质影响的方法
由于油中杂质对油隙的工频击穿电压有很大的影响， 所以从工程角度考虑，应设法减少杂质的影响，提高油的 品质。 1、提高油品质的方法 （1）过滤 将油中在压力下连续通过滤油机中的大量滤油层，油 中杂质（包括纤维、碳粒、树脂、油泥等）被滤纸阻挡， 油中大部分的水分和有机酸等也被滤纸纤维吸附，从而大 大提高油的品质。 （2）祛气 常用的方法是先将油加热，在真空中喷成雾状，油中 所含水分和气体即挥发并被抽走，然后在真空条件下将油 注入电气设备中。
球盖形电极；
对经过过 滤处理、脱气 和干燥后的油 及220KV以上 电力设备内的 油，应采用球 盖形电极进行 试验
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第一篇 各类电介质在高电场下的特性
第二章
电介质的等效电路
I I1 I 2 I 3
2.介质损耗角正切
介质损耗有两种：极化损耗、电导损耗 直流电压下只有电导损 耗 交流电压下既有电导损耗，还有周 期性极化引起的极化损耗。 介质损耗角 =功率因素角 的余角 介质损耗角的正切tg称为介质损耗因数
P UIcos UI R UIC tg U C p tg
3、杂质的影响
一般来说杂质的含量越高，液体介质击穿电压降低 的越多。油中主要的杂质就是水分。
另外还有其他固体杂质， 比如含纤维量：纤维的含量即 使很少，对击穿电压油很大影 响。
4、油量的影响
三、减少杂质影响的方法
由于油中杂质对油隙的工频击穿电压有很大的影响， 所以从工程角度考虑，应设法减少杂质的影响，提高油的 品质。 1、提高油品质的方法 （1）过滤 将油中在压力下连续通过滤油机中的大量滤油层，油 中杂质（包括纤维、碳粒、树脂、油泥等）被滤纸阻挡， 油中大部分的水分和有机酸等也被滤纸纤维吸附，从而大 大提高油的品质。 （2）祛气 常用的方法是先将油加热，在真空中喷成雾状，油中 所含水分和气体即挥发并被抽走，然后在真空条件下将油 注入电气设备中。
球盖形电极；
对经过过 滤处理、脱气 和干燥后的油 及220KV以上 电力设备内的 油，应采用球 盖形电极进行 试验
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δ称为介质损耗角，是功率因数角φ的余角
Rp IR 1 1 tg f( ) f( ) IC UCp CpR p Rp U
当设备结构定后
因此介质损耗角正切tgδ 绝缘本身的 状态 受潮有缺陷 反映 有气泡杂质 IR 夹层极化 tgδ P
绝缘劣化过程：tgδ
IR
发热
劣化
即tgδ大小反映了运行中劣化的快慢，因此测tgδ是 预防性试验项目之一，它对判断绝缘是否大面积受潮特别 有效。
（2）设计串联多层介质的直流设备时，因为U分布与各层 G成反比，故应注意所选介质的电导尽量使材料得到合理 使用（合理分压） （3）易受潮的设备应作表面防潮处理 （4）有时希望绝缘电阻较低，如高压套管法兰附近、高 压电机定子出槽口部分可涂半导体漆来改善电压分布消除 电晕
第三节 电介质的损耗
电介质损耗 有损极化损耗 绝缘电阻损耗 附加损耗 泄漏损耗
二、研究介质电导的意义
（1）绝缘试验中以测 I泄漏R∞ K吸收比 来判断绝缘 受潮 劣化 缺陷
R60” K吸收比= R15”
对电容量小 的试品 R10’ K吸收比= R1’ 对电容量大的试品如大型电机、长电缆
K吸收比≥1.3 K吸收比→1
越大表示绝缘越良好 吸收现象不严重 说明吸收现象严重
表示绝缘受潮或有缺陷
极化程度影响因素：
电场强度（有关）
电源频率（低频下存在） 温度（有关）
消耗能量：非弹性极化、有损
三、研究极化强弱的意义：
1.在电容器中希望εr大，使单位容量的体积和重量下降； 2.在电缆中希望εr小，使电缆工作时充电电流小； 3.在电机定子线圈出槽和套管希望εr小，以提高沿面放 电电压； 4.分层介质中E与εr成反比分配，因此有气泡时，E气泡 很高，易引起局部放电，设备制造中应避免气泡； 5.预防性试验中，可用夹层极化现象来判断绝缘受潮情 况； 6.在使用大C设备时，注意吸收电荷对人身安全的威胁。
U
中心位臵两极分化形成电 矩，产生与外施电场E方向相反 的E，在介质表面出现束缚电荷 放入介质时：直流电压U对电 容器充电，极板上电荷为 Q0+ΔQ0 ΔQ0就是介质极化引 起的。
U
A Q 0 Q 0 CU d 相对介电常数 r 0A Q0 C0U 0 d
εr的物理意义：电极间加入电介质后，由极化引起的电容量 比真空时的电容量加大的倍数。因此可以用εr来表征介质极 化的强弱。
转向极化
空间电荷极化 夹层介质界面极化（归到空间电荷极化）
1.电子位移极化
极化机理：电子偏离轨道 介质类型：所有介质
建立极化时间：极短，10-14 ∼ 10-15 s
极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（无关）
温度（无关）
消耗能量：弹性极化、无损
2.离子位移极化
极化机理：正负离子位移 介质类型：离子性介质 建立极化时间：极短，10-12 ∼ 10-13 s 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（随温度升高而增加） 离子间结合力 ↑ ↑ 离子密度 ↓ 消耗能量：弹性极化、无损
Ub∽
Ub冲
极间障：也称隔板、屏障
在油中采用厚度2－7mm的纸、胶纸、 胶布等压板或圆筒、圆管 机械地阻止杂质小 桥的形成和发展 改善电场分布 在均匀电场中，有阻止小 桥形成和发展的作用但仅能 20％
作用：
在高压变压器、油断路器中还常常采用多个极间障以得 到更好的效果，但注意障间距离要>6mm以利于油的循环冷却。
使用中油≮ 35kV 25kV 20kV
主要用于判断油中杂质多少的情况 不能作为油的放电电压
标准试油杯
3. 电场均匀程度的影响 均匀电场加U∽ Ub∽ ∵Q高 Q 杂质少 不易形成小桥 Q 收效大
∴在均匀电场中 不均匀电场加U∽ Ub∽基本不变
Q
∵针尖附近电晕离子的扰动将阻 止小桥形成 ∴在不均匀电场中过分强调 Q 其意义不很大
电导损耗 损耗主要包括两种 极化损耗
频率f
主要影响因素 温度t 电压u f对tgδ影响很大
但电网频率f=50HZ时影响甚小
多数极性介质
t<t1: 热运动弱，阻力大，极化弱，因此t t>t1: 热运动强，妨碍偶极子在E作用下作有规则运动 极化 >电导损耗（t t>t2: 极化损耗减小比电导损耗增加的作用小∴t tgδ tgδ) 阻力 极化 tgδ
二、影响介质损耗的因素
1.气体电介质：εr=1 很小 E<E0 电导很小 ∴tgδ很小 <10-8 常见气体（如空气、N2、SF6等）作为标准电容器的介质 附加损耗小 泄漏损耗小
2.液体和固体介质 1）中性或弱极性介质：它们的极化主要是无损极化
因此损耗主要是由漏导决定
按指数规律增长
2）极性液体、固体介质：
C1的电荷通过G1放电，C2从电源经G1再吸收一部分电荷Q吸 收，于是分层介质的界面上将堆积电荷，这种现象称为 电介质的吸收现象，该极化称为夹层极化,吸收过程的放 电时间常数为T=(C1+C2)/(G1+G2)也是当去掉外加U后内部 电荷释放的时间常数当C较大的设备断电后相当长时间内 仍有很高电压。 特别注意:要充分接地放电后才能触及设备。
油中呈悬浮状态的小水滴将使
Ub
当含水量>0.02－0.03％时，由于过多的水分将 下沉底部，故抗电强度基本稳定。
2.油的品质 为了判断油的好坏，常用标准电极油间隙的工频Ub来表示油的 质量等级，称为油的品质Q （一般作五次取平均值）
国家要求： >35kV 6－ 35kV <6kV
油品质的高低
新油≮ 40kV 30kV 25kV
液、固体介质与气体介质相比的特点： 1.固体介质为非自恢复绝缘 2.作为内绝缘不受大气条件变化的影响 3.液体、固体介质存在老化问题 表征绝缘材料性能的几个基本电气参数： ε －介电常数 －表征极化强弱 ρ －电阻率 －表征导电性能 γ －电导率 －表征漏电性能 tgδ －介质损耗角正切 －表征介质损耗大小 E0 －击穿场强 －表征绝缘性能（耐电性能）
导体的电阻损耗 P金属=f(i2) 电介质的损耗 P介质=f(U2) 交流U作用下介质损耗 直流U作用下介质损耗
与电压无关 与负载大小无关
两者均有 只有后者
一、介质损耗及介质损耗角正切
简化
损耗主要由电导引起，采用并联电路
损耗主要由极化和连接线引起，采用串联电路
2 介质损耗 P= UI cos UIR UIctg U Cp tg f ( ) f (tg )
4. 夹层介质界面极化
极化机理：带电质点移动 介质类型：不均匀夹层介质中 建立极化时间：很长 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（低频下存在） 温度（有关） 消耗能量：非弹性极化、有损
5. 空间电荷极化
极化机理：正、负自由离子或电子移动 介质类型：含离子和杂质离子的介质
建立极化时间：很长
第二章 液体和固体电介质 的绝缘特性
电气设备中，除了某些场合采用气体作为绝缘外，广 泛采用的是液体和固体电介质作绝缘。 固体介质除用作绝缘外，还常作为支撑、极间屏障， 以提高气体或液体间隙的绝缘强度。 液体介质除用作绝缘外，还常作为载流导体和磁导体 的冷却剂，在一些开关电器中，还可用它做灭弧材料。 因此，对于固体介质和液体介质，不仅要求其绝缘强 度高，而且随其用途的不同，还要求其具有电、热、机械、 化学和物理等方面的性能。为此必须要研究液体介质、固 体介质的电气性能和击穿机理，以及影响其绝缘强度的各 种因素，从而了解判断其绝缘老化和损伤的程度，合理地 选择和使用绝缘材料。
Ub
故工频耐压试验t通常取为1min
三、 提高液体介质击穿电压的方法
1.制造时采用：烘干、真空浸胶、真空灌油、设油枕、设带干燥 Ub 剂的呼吸器、充氮保护等。 杂质 覆盖 绝缘层 极间障
2.在绝缘结构上采用
杂质的影响 电缆纸 黄蜡布 涂漆膜 Ub∽ 分散性
覆盖（屏蔽）： 在曲率半径小的电极上覆盖薄的(<1mm)的
作用：限制泄漏电流、阻止小桥的形成和发展 在较均匀的电场中Ub可 70－100％ 在不均匀的电场中Ub可 10－15％ 因此，在充油设备中很少采用裸导体
绝缘层： 在不均匀电场中曲率半径小的电极上包裹较厚的(几mm) 的电缆纸等固体绝缘层。 阻止杂质小桥的形成和发展 作用： 承担一定的电压 使电极附近油中的最大E
tgδ
U达到起始游离电压U0以上时若有气泡、杂质、缺陷（如龟裂） tgδ 就开始发生游离 局部放电 产生附加损耗 因此在较高电压下测量 tgδ可以查气泡、杂质、 缺陷等情况 讨论tgδ的意义: （1）合理选择绝缘材料 tgδ 发热 可能导致热击穿
（2）可通过预防性试验判断绝缘状况tgδ （3）可利用tgδ大的材料来进行均匀加热
气体εr≈1 液体εr ：非极性 1.8－2.5 固体εr ：2.0－10.0
极性
2.0－6.0
极化现象：电场中有电介质时，由于电场的
作用在沿电场方向表面出现束缚电荷，形成
电偶极矩的现象。
+
+
+
+
+
+
+
E0
-
-
-
-
-
-
-
极化前
极化后
二、电介质极化基本类型
电介质的极化有五种基本形式： 电子位移极化 离子位移极化
第一节 电介质的极化
在电场力作用下，使介质原子正负电荷中心沿电场 方向产生有限位移的现象，称为电介质的极化。
一、极化的特征：
真空时：直流电压U对电容器充电 极板上电荷：Q0 电容器的电容量：C0=Q0/U=ε0A /d A ：极板面积 d ：极间距离 ε0：真空的介电常数 （8.86×10-14F/cm）