固体电介质特性PPT课件
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固体液体的放电特性课件
E<E0：当U增大，tgδ几乎不变； E>=E0：由于存在弱点或气泡发生局部放电，tgδ急 剧增加。 采用较高的电压测量损耗角正切值，可以发现介质 中夹杂的气隙、龟裂等缺陷。
固体液体的放电特性课件
4. 固体介质的损耗
➢有机绝缘材料
✓极性介质：聚氯乙烯、纤维素、酚醛树脂、胶木、
绝缘纸
tgδ=0.1%～1.0%，与T、f的变化关系与极性液体
二、固体介质的击穿理论
1.电击穿理论
纯电击穿理论（自由电子） 集体电子击穿理论（电子的活化） 空间电荷理论（空间电荷作用增强的结果） （1）场合
固体介质的电导很小、又有良好的散热条件及介质内 部不存在局部放电情况，Eb一般达105～106kV/m，作用时 间很短。 （2）特征 ➢击穿电压几乎与周围环境温度无关 ➢除时间很短的情况外，Ub与作用时间关系不大 ➢介质发热不显著 ➢电场的均匀程度对击固穿体液电体的压放有电特显性课著件 影响
第1节 电介质的极化、电导和损耗
主要内容： 一、介质的极化 二、电介质的电导 三、介质的损耗
在电场强度比介质的击穿场强小得多的电场下， 各类电介质都有极化、电导、损耗等电气物理现象, 主要注意液体和固体介质在这些方面的特性。
固体液体的放电特性课件
一、电介质的极化
介电常数 （ εr）：反映电介质的极化特性。 1. 极化类型
纤维桥接击穿和被掩盖的气体放电有什么关系？
固体液体的放电特性课件
二、影响液，油量，温度 ➢实验项目：用标准油杯测量油的工频击穿电压。
电极的边缘为半圆形，以 减弱边缘效应，使极间电场基 本均匀。
固体液体的放电特性课件
固体液体的放电特性课件
固体液体的放电特性课件
二、电介质的电导
固体液体的放电特性课件
4. 固体介质的损耗
➢有机绝缘材料
✓极性介质：聚氯乙烯、纤维素、酚醛树脂、胶木、
绝缘纸
tgδ=0.1%～1.0%，与T、f的变化关系与极性液体
二、固体介质的击穿理论
1.电击穿理论
纯电击穿理论（自由电子） 集体电子击穿理论（电子的活化） 空间电荷理论（空间电荷作用增强的结果） （1）场合
固体介质的电导很小、又有良好的散热条件及介质内 部不存在局部放电情况，Eb一般达105～106kV/m，作用时 间很短。 （2）特征 ➢击穿电压几乎与周围环境温度无关 ➢除时间很短的情况外，Ub与作用时间关系不大 ➢介质发热不显著 ➢电场的均匀程度对击固穿体液电体的压放有电特显性课著件 影响
第1节 电介质的极化、电导和损耗
主要内容： 一、介质的极化 二、电介质的电导 三、介质的损耗
在电场强度比介质的击穿场强小得多的电场下， 各类电介质都有极化、电导、损耗等电气物理现象, 主要注意液体和固体介质在这些方面的特性。
固体液体的放电特性课件
一、电介质的极化
介电常数 （ εr）：反映电介质的极化特性。 1. 极化类型
纤维桥接击穿和被掩盖的气体放电有什么关系？
固体液体的放电特性课件
二、影响液，油量，温度 ➢实验项目：用标准油杯测量油的工频击穿电压。
电极的边缘为半圆形，以 减弱边缘效应，使极间电场基 本均匀。
固体液体的放电特性课件
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二、电介质的电导
固体的介电性课件资料
E球外
1 E1 P 3 0
2. 局域内偶极子产生的电场
球内务原子偶极矩在O点处产生的电场计算，是一个 非常复杂的问题。 但是，对于在O点具有立方对称性的晶体，球内原子 偶极矩在O点处的电场强度必须为零。即
E球内 0
3. 洛伦兹有效场
由上述各式，可得
1 Ec E0 E1 P 3 0
（2）原子极化率 在晶体中，各个原子受到的电场作用来自于局域场， 而不是外电场。 设第j类原子在r点处所产生的电偶极矩为 p j ，与该点 处局域场的关系为
p j j Ec (r )
式中， 称为第 j j 类原子的极化率。 同局域电场一样，原子极化率也是一个微观物理量， 它描述介电材料在局域的极化性质。
P N j j Ec (rj )
j
式中 r 第 j 类原子的位臵矢量。 j 设晶体中所有原子都具有立方对称性，则上式可以进 一步写成
E P 1 N j j 3 j
根据晶体极化率的定义，有
E1
P
0
式中的负号表示电场与极化强度方向，即外电场方向 相反。
这个由极化电荷产生的、与外电场方向相反的电场， 称为退极化场。
（3）退极化因子 对外形如图所示的椭球形晶体，由静电学方法可以计 算得沿椭球三个主轴方向的退极化电场为
E1 P
Eo
Px E1x N x 0 Py E1 y N y 0 E N Pz 1z z 0
对晶体中电场的测量，通常是针对一个宏观小而微观 大的区域进行，该区域包含了成千上万个原子。 因此，实测的宏观电场（简称宏观场）是该区域中局 域电场的平均值，即
E Ec (r ) E0 E p (r )
第6讲固体电介质特性一(1)
建立极化时间：极短，10-1410-15s
极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（无关）
温度（无关）
极化弹性：弹性（可恢复）
消耗能量：无
2. 离子式极化
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）
28
外加电压超过U0时，介 质内部开始出现局部放 电，消耗能量，有电离 损耗→ 总损耗＝电导损耗＋极 化损耗＋电离损耗
U0
U
tg和外加电压的关系
四、讨论介质损耗的意义
在进行绝缘结构设计时，必须注意绝缘材料的tgδ值，如 果过大而引起严重发热，将使材料容易劣化，故尽可能 选择tgδ较小的材料。 当绝缘受潮或恶化时，tgδ会急剧增大，因此经常监测 tgδ值并进行对比来判断绝缘的状况，及时发现问题。 通过测量tgδ－U的关系曲线，可判断绝缘内部是否发生 了局部放电。 介质损耗引起的介质发热有时也可以利用，例如利用介 质损耗发热来加速干燥过程。
影响tg的主要因素之二：频率
tg
当频率不太高时， 随 f 增加，偶极子 转向加快，极化程 度增强，损耗随ω 升高增加
0
tg和频率的关系
当频率大过某一值 后，偶极子来不及 转向，极化程度减 弱，损耗随ω 升高 减小
影响tg的主要因素之三：外加电压
tg
外加电压低， 总损耗＝电导损耗＋极 化损耗→损耗程度稳定
介质类型：不均匀夹层介质中
建立极化时间：很长，从数s到数h 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（低频下存在）
极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（无关）
温度（无关）
极化弹性：弹性（可恢复）
消耗能量：无
2. 离子式极化
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）
28
外加电压超过U0时，介 质内部开始出现局部放 电，消耗能量，有电离 损耗→ 总损耗＝电导损耗＋极 化损耗＋电离损耗
U0
U
tg和外加电压的关系
四、讨论介质损耗的意义
在进行绝缘结构设计时，必须注意绝缘材料的tgδ值，如 果过大而引起严重发热，将使材料容易劣化，故尽可能 选择tgδ较小的材料。 当绝缘受潮或恶化时，tgδ会急剧增大，因此经常监测 tgδ值并进行对比来判断绝缘的状况，及时发现问题。 通过测量tgδ－U的关系曲线，可判断绝缘内部是否发生 了局部放电。 介质损耗引起的介质发热有时也可以利用，例如利用介 质损耗发热来加速干燥过程。
影响tg的主要因素之二：频率
tg
当频率不太高时， 随 f 增加，偶极子 转向加快，极化程 度增强，损耗随ω 升高增加
0
tg和频率的关系
当频率大过某一值 后，偶极子来不及 转向，极化程度减 弱，损耗随ω 升高 减小
影响tg的主要因素之三：外加电压
tg
外加电压低， 总损耗＝电导损耗＋极 化损耗→损耗程度稳定
介质类型：不均匀夹层介质中
建立极化时间：很长，从数s到数h 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（低频下存在）
第二章液体、固体电介质的电气性能-PPT精品文档
第二章 液体、固体电介质的电气性能
三、提高液体介质击穿电压的方法
1. 提高并保持油的品质
（1）过滤 （2）防潮 （3）祛气 （4）防尘
高电压技术
第二章 液体、固体电介质的电气性能
高电压技术
2. 采用油-屏障式绝缘
（1）覆盖层(<1mm) （2）绝缘层(几十mm）
防止杂质小桥形成
（3）屏障（极间障） （2～7mm） 在极不均匀电场中，改变空间
（1）串联的多层电介质在直流电压作用下，各层电 压分布与电导成反比，因此设计用于直流的电气设 备时要注意所用电介质的电导率，尽量使材料得到 合理的使用。 （2）注意环境湿度对固体电介质表面电导的影响， 注意亲水性材料的表面防水处理。
第二章 液体、固体电介质的电气性能
高电压技术
（3）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。
所以CP≈CS=C,则 P=P1=P2=U2ω Ctgδ
第二章 液体、固体电介质的电气性能
高电压技术
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
（1）选择绝缘； （2）在绝缘预防性试验中判断绝缘状况； （3）介质损耗引起的发热有时也可以利用。
5.影响电介质电导的主要因素
高电压技术
(1)温度 离子电导随温度的升高而增加。
B
Ae T
A、B---常数 T—绝对温度
(2)杂质 由于杂质中的离子数较多，因此当介质中的
杂质增多时，其电导会明显增加。各类杂质中水 分的影响最大。
三、提高液体介质击穿电压的方法
1. 提高并保持油的品质
（1）过滤 （2）防潮 （3）祛气 （4）防尘
高电压技术
第二章 液体、固体电介质的电气性能
高电压技术
2. 采用油-屏障式绝缘
（1）覆盖层(<1mm) （2）绝缘层(几十mm）
防止杂质小桥形成
（3）屏障（极间障） （2～7mm） 在极不均匀电场中，改变空间
（1）串联的多层电介质在直流电压作用下，各层电 压分布与电导成反比，因此设计用于直流的电气设 备时要注意所用电介质的电导率，尽量使材料得到 合理的使用。 （2）注意环境湿度对固体电介质表面电导的影响， 注意亲水性材料的表面防水处理。
第二章 液体、固体电介质的电气性能
高电压技术
（3）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。
所以CP≈CS=C,则 P=P1=P2=U2ω Ctgδ
第二章 液体、固体电介质的电气性能
高电压技术
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
（1）选择绝缘； （2）在绝缘预防性试验中判断绝缘状况； （3）介质损耗引起的发热有时也可以利用。
5.影响电介质电导的主要因素
高电压技术
(1)温度 离子电导随温度的升高而增加。
B
Ae T
A、B---常数 T—绝对温度
(2)杂质 由于杂质中的离子数较多，因此当介质中的
杂质增多时，其电导会明显增加。各类杂质中水 分的影响最大。
第三章 液体和固体介质的电气特性ppt课件
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二、电介质的电导
电导率表征电介质导电性能的主要物理量，其倒 数为电阻率。按载流子的不同，电介质的电导又可 分为离子电导和电子电导两种。
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1、电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数 极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。
2、离子电导： ➢本征离子电导：极性电介质有较大的本征离子电
导，电阻率1010～1014 cm
➢杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中，主要
是杂质离子电导，电阻率1017～1019 cm
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3、电泳电导：载流子为带电的分子团，通常是乳 化状态的胶体粒子（例如绝缘油中的悬浮胶粒） 或细小水珠，他们吸附电荷后变成了带电粒子。
(三)偶极子极化 极性电介质：分子具有固有的电矩，即正、负
电荷作用中心永不重合，由极性分子组成的电介质 称为极性电介质。 ➢极性分子不存在外电场时， 极性分子的偶极子因热运动 而杂乱无序的排列着，如图 所示，宏观电矩等于零，因 而整个介质对外并不表现出 极性。
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所以： p I2 r (U co C sS )2tC g S U 2C S tg c2 os
介质损耗角 值一般很小，所以：cos1
PU2CStg （3-11）
比较式（3-9）和式（3-11）, CS CP 说明两种 电路电容值几乎一样，可用同一电容表示。
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4、表面电导：对于固体介质，由于表面吸附水分 和污秽存在表面电导，且受外界因素的影响很大。 所以，在测量体积电阻率时，应尽量排除表面电导 的影响，应清除表面污秽、烘干水分、并在测量电 极上采取一定的措施。
二、电介质的电导
电导率表征电介质导电性能的主要物理量，其倒 数为电阻率。按载流子的不同，电介质的电导又可 分为离子电导和电子电导两种。
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1、电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数 极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。
2、离子电导： ➢本征离子电导：极性电介质有较大的本征离子电
导，电阻率1010～1014 cm
➢杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中，主要
是杂质离子电导，电阻率1017～1019 cm
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3、电泳电导：载流子为带电的分子团，通常是乳 化状态的胶体粒子（例如绝缘油中的悬浮胶粒） 或细小水珠，他们吸附电荷后变成了带电粒子。
(三)偶极子极化 极性电介质：分子具有固有的电矩，即正、负
电荷作用中心永不重合，由极性分子组成的电介质 称为极性电介质。 ➢极性分子不存在外电场时， 极性分子的偶极子因热运动 而杂乱无序的排列着，如图 所示，宏观电矩等于零，因 而整个介质对外并不表现出 极性。
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所以： p I2 r (U co C sS )2tC g S U 2C S tg c2 os
介质损耗角 值一般很小，所以：cos1
PU2CStg （3-11）
比较式（3-9）和式（3-11）, CS CP 说明两种 电路电容值几乎一样，可用同一电容表示。
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4、表面电导：对于固体介质，由于表面吸附水分 和污秽存在表面电导，且受外界因素的影响很大。 所以，在测量体积电阻率时，应尽量排除表面电导 的影响，应清除表面污秽、烘干水分、并在测量电 极上采取一定的措施。
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1 选择电容器的介质时，希望大；选择其他绝缘 结构的材料，希望小。
2 组合绝缘的配合。如油纸绝缘、气泡局部放电。
3 极化形式关系到介损，即材料的发热、劣化。
4 在绝缘预防性实验中，夹层极化可用来判断绝缘 受潮情况。
2.1.2 电介质的电导
电介质不是理想的绝缘体，内部存在带电粒子（自由电 子、正负离子）。在电场下的定向移动，形成电流。
电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（随T升高而增加，离子结合力）
极化弹性：弹性（可恢复） 消耗能量：无
3. 偶极子极化
极化机理：偶极子定向排列 介质类型：具有永久性偶极子的极性介质 建立极化时间：需时较长，10-1010-2 s 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（有关，频率升高，极化减弱） 温度（低温段增加，高温段降低、热运动）
介质类型：含离子和杂质离子的介质 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，高频下空间电荷来不及移 动，没有这种极化现象） 温度（有关） 极化弹性：非弹性 消耗能量：有
常用电介质的介电常数(episilon)
气体相对介 电常数接近1
电导率大， 不能作绝缘 材料
讨论极化的意义：
恒定值=泄漏电流/电导电流）
讨论电导的意义：
在绝缘预防性实验中，由绝缘电阻或者泄漏电流判断绝缘 是否受潮或者劣化。
直流设备中有多层介质时（如直流电缆），其直流电压分 布与电导成反比，设计时需考虑介质间的配合。
设计绝缘结构时，要考虑到环境对电导的影响，如湿度， 受潮引起表面电导过大而无法升到额定电压使用。
提高气隙击穿电压的措施
• 改善电场分布（电极形状、空间电荷、屏障作用） • 削弱或抑制电离（高气压、强电负性气体SF6、高真空）
沿面放电 ？？
三种典型电场分布形式（强/弱垂直分量） 湿闪（淋湿绝缘子的闪络路径）、污闪（干区、熄灭重燃、爬电）
.
3
液体、固体电介质的绝缘特性
电气强度高 液体兼做灭弧；固体兼做支撑 电气强度不受外界影响 不可自恢复 会逐渐老化
2.1.3 电介质的损耗
损耗
极化损耗（偶极子极化、夹层极 化引起）（下无）
电导损耗（泄漏电流引起） （AC、DC都有）
介质损耗正切角（tg)
介质损耗角正切tg表征电介质损耗程度的物理量
I
U
U
rg Ca Ig
Ia Ic ra C0
..
.
.
I IgIcIa
.
I g ：泄漏电流，由电导引起
.
I a ：吸收电流，也叫极化电流，由极化引起
ia：吸收电流，各种极化过程产生（衰减较缓慢）
ig：电导电流，或泄漏电流（恒定分量）
ia
i
ig
ic
t
电介质中的电流与时间的关系
电介质的绝缘电阻
泄漏电流→绝缘电阻
RU 定义： i g
R (t) U i(t)
电介质中的绝缘电阻一般为M 特点： 1）负温度系数 2）随外施电压上升而下降。 3）随加压时间延长而增大。 （一定时间后，极化过程结束，仅存在电导过程。电流趋于
下周二调课通知
下周2下午的《高电压技术》课程提前一 天上，即调整到下周1下午。地点：2205 教室
4班、5班 2205 下午5-6节； 1班、2班、 3班 2205 下午7-8节；
作业周1交
.
1
高电压技术
上次课回顾
大气条件对空气间隙击穿特性的影响（P、T、湿度、海拔）
• U → U0 (非标准大气条件→标准大气条件)δ、Kd、Kh、Ka
2.1 电介质的极化、电导与损耗
极化:电介质中正负电荷在电场的作用下沿电场方向作有限位移形成 电矩的现象
Q Q0
U
Q Q0 Q'
U
固体介质表面出现束缚电荷
CQ0Q' A
Ud
相对介电常数
r
0
Q0Q' C Q0 C0
(a)
(b)
反映极化、储能特性
极化的五种基本形式
电子式极化 离子式极化 偶极子极化 夹层（界面）极化 空间电荷极化
4. 夹层式（界面）极化(续)
极化机理：各层介质发生极化，产生电荷积累 介质类型：不均匀夹层介质中 建立极化时间：很长，从数s到数h 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）
极化弹性：非弹性 消耗能量：有
5.空间电荷极化
极化机理：正负自由离子移动到电极附近， 形成空间电荷
电荷从t=0到t=∞时会重新分配，在介质的交界面处积累电荷。 这些电荷形成的极化形式称夹层式（界面）极化。
极化的时间常数： (C 1C 2)/G (1G 2)
高压绝缘介质的电导G通常都很小（时间常数大），因此夹层 极化只有在低频时才有意义。 同样，去掉外加电压后，释放极化电荷的时间也很长。即放电 注过程，意安全。
对于某些能量较小的电源，如静电发生器，要减小表面的 泄漏电流以保证得到高电压。
有些情况下要设法减小绝缘电阻值。如高压套管附近涂上 半导体釉等，改善套管电压分布。
固体介质的表面电导
固体介质除了体积电阻外，还存在表面电导。 干燥清洁的固体介质的表面电导很小，表面电导主要由表 面吸附的水分和污物引起。 介质吸附水分的能力与自身结构有关，所以介质表面电导 也是介质本身固有的性质
1. 电子式极化
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，10-1410-15s 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（无关）
极化弹性：弹性（可恢复） 消耗能量：无
2. 离子式极化
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：
电介质的电导
电子电导 离子电导（主要）
1）导体导电靠自由电子，电介质电导的载流子主要载流 子是离子
2） 电导率随温度升高而指数上升。离子热运动剧烈，电 导越大
电介质的吸收现象
吸收现象：微小电流随时间逐渐衰减，最后达到某稳定值。
i=ic+ia+ig，包括三个分量：
i
ic: 电容电流（很快衰减为0）
极化弹性：非弹性（不可恢复） 消耗能量：有
4. 夹层式（界面）极化
G1 P G2
A
B
C1
U C2
U
当t=0: U 1 C 2 U 2 C1
当t=∞: U 1 G 2 U 2 G1
4. 夹层式（界面）极化(续)
一般情况下： C 2 G 2 （若相等，则不会重新分配） C1 G1
2 组合绝缘的配合。如油纸绝缘、气泡局部放电。
3 极化形式关系到介损，即材料的发热、劣化。
4 在绝缘预防性实验中，夹层极化可用来判断绝缘 受潮情况。
2.1.2 电介质的电导
电介质不是理想的绝缘体，内部存在带电粒子（自由电 子、正负离子）。在电场下的定向移动，形成电流。
电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（随T升高而增加，离子结合力）
极化弹性：弹性（可恢复） 消耗能量：无
3. 偶极子极化
极化机理：偶极子定向排列 介质类型：具有永久性偶极子的极性介质 建立极化时间：需时较长，10-1010-2 s 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（有关，频率升高，极化减弱） 温度（低温段增加，高温段降低、热运动）
介质类型：含离子和杂质离子的介质 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，高频下空间电荷来不及移 动，没有这种极化现象） 温度（有关） 极化弹性：非弹性 消耗能量：有
常用电介质的介电常数(episilon)
气体相对介 电常数接近1
电导率大， 不能作绝缘 材料
讨论极化的意义：
恒定值=泄漏电流/电导电流）
讨论电导的意义：
在绝缘预防性实验中，由绝缘电阻或者泄漏电流判断绝缘 是否受潮或者劣化。
直流设备中有多层介质时（如直流电缆），其直流电压分 布与电导成反比，设计时需考虑介质间的配合。
设计绝缘结构时，要考虑到环境对电导的影响，如湿度， 受潮引起表面电导过大而无法升到额定电压使用。
提高气隙击穿电压的措施
• 改善电场分布（电极形状、空间电荷、屏障作用） • 削弱或抑制电离（高气压、强电负性气体SF6、高真空）
沿面放电 ？？
三种典型电场分布形式（强/弱垂直分量） 湿闪（淋湿绝缘子的闪络路径）、污闪（干区、熄灭重燃、爬电）
.
3
液体、固体电介质的绝缘特性
电气强度高 液体兼做灭弧；固体兼做支撑 电气强度不受外界影响 不可自恢复 会逐渐老化
2.1.3 电介质的损耗
损耗
极化损耗（偶极子极化、夹层极 化引起）（下无）
电导损耗（泄漏电流引起） （AC、DC都有）
介质损耗正切角（tg)
介质损耗角正切tg表征电介质损耗程度的物理量
I
U
U
rg Ca Ig
Ia Ic ra C0
..
.
.
I IgIcIa
.
I g ：泄漏电流，由电导引起
.
I a ：吸收电流，也叫极化电流，由极化引起
ia：吸收电流，各种极化过程产生（衰减较缓慢）
ig：电导电流，或泄漏电流（恒定分量）
ia
i
ig
ic
t
电介质中的电流与时间的关系
电介质的绝缘电阻
泄漏电流→绝缘电阻
RU 定义： i g
R (t) U i(t)
电介质中的绝缘电阻一般为M 特点： 1）负温度系数 2）随外施电压上升而下降。 3）随加压时间延长而增大。 （一定时间后，极化过程结束，仅存在电导过程。电流趋于
下周二调课通知
下周2下午的《高电压技术》课程提前一 天上，即调整到下周1下午。地点：2205 教室
4班、5班 2205 下午5-6节； 1班、2班、 3班 2205 下午7-8节；
作业周1交
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高电压技术
上次课回顾
大气条件对空气间隙击穿特性的影响（P、T、湿度、海拔）
• U → U0 (非标准大气条件→标准大气条件)δ、Kd、Kh、Ka
2.1 电介质的极化、电导与损耗
极化:电介质中正负电荷在电场的作用下沿电场方向作有限位移形成 电矩的现象
Q Q0
U
Q Q0 Q'
U
固体介质表面出现束缚电荷
CQ0Q' A
Ud
相对介电常数
r
0
Q0Q' C Q0 C0
(a)
(b)
反映极化、储能特性
极化的五种基本形式
电子式极化 离子式极化 偶极子极化 夹层（界面）极化 空间电荷极化
4. 夹层式（界面）极化(续)
极化机理：各层介质发生极化，产生电荷积累 介质类型：不均匀夹层介质中 建立极化时间：很长，从数s到数h 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）
极化弹性：非弹性 消耗能量：有
5.空间电荷极化
极化机理：正负自由离子移动到电极附近， 形成空间电荷
电荷从t=0到t=∞时会重新分配，在介质的交界面处积累电荷。 这些电荷形成的极化形式称夹层式（界面）极化。
极化的时间常数： (C 1C 2)/G (1G 2)
高压绝缘介质的电导G通常都很小（时间常数大），因此夹层 极化只有在低频时才有意义。 同样，去掉外加电压后，释放极化电荷的时间也很长。即放电 注过程，意安全。
对于某些能量较小的电源，如静电发生器，要减小表面的 泄漏电流以保证得到高电压。
有些情况下要设法减小绝缘电阻值。如高压套管附近涂上 半导体釉等，改善套管电压分布。
固体介质的表面电导
固体介质除了体积电阻外，还存在表面电导。 干燥清洁的固体介质的表面电导很小，表面电导主要由表 面吸附的水分和污物引起。 介质吸附水分的能力与自身结构有关，所以介质表面电导 也是介质本身固有的性质
1. 电子式极化
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，10-1410-15s 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（无关）
极化弹性：弹性（可恢复） 消耗能量：无
2. 离子式极化
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：
电介质的电导
电子电导 离子电导（主要）
1）导体导电靠自由电子，电介质电导的载流子主要载流 子是离子
2） 电导率随温度升高而指数上升。离子热运动剧烈，电 导越大
电介质的吸收现象
吸收现象：微小电流随时间逐渐衰减，最后达到某稳定值。
i=ic+ia+ig，包括三个分量：
i
ic: 电容电流（很快衰减为0）
极化弹性：非弹性（不可恢复） 消耗能量：有
4. 夹层式（界面）极化
G1 P G2
A
B
C1
U C2
U
当t=0: U 1 C 2 U 2 C1
当t=∞: U 1 G 2 U 2 G1
4. 夹层式（界面）极化(续)
一般情况下： C 2 G 2 （若相等，则不会重新分配） C1 G1