电气设备绝缘预防性试验

体积电阻测量图
s
Rs
l d
2、液体电介质的电导
• 离子电导： – 电介质分子或杂质分子离解而成的离子。
• 电泳电导： – 较大的胶体吸附电荷后，变成带电质点。
• 中性和弱极性的液体电介质电导率小。 • 极性和强极性液体电介质电导率大，故不宜作为绝缘材料（水）。 • 电导率γ与温度间具有指数关系：
Ae / kT
有
偶极子的定 向排列
夹层极化
多层介质的 交界面
10-1 s～数小时
有
自由电荷的 移动
电介质极化的本质： 在外加电场作用下，极化介质内部形成反电场，通过向电极补充电荷以抵消反 电场的作用，从而增加了电容量，并可能消耗能量！
材料类别
名称
气体介质 (1.0132×105 Pa ）
弱极性百度文库
液
体
介
极性
质
强极性
第一节 电介质的极化、电导与损耗
对于平行平板电容器，极间为真空时： 放置固体介质时,电容量将增大为:
C0
Q0 U
0A
d
C Q0 Q' A
U
d
平板电容器中的电荷和电场分布 (a)真空 (b)充以介质
•相对介电常数：
r
C C0
0
• 极化现象：造成电容量增加 ！
• 极化的原因
– 在外加电场的作用下，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，极板上电荷增多，并 造成电容量增大。
• 极化的影响因素：形态（气液固）、温度、电 场频率等。
• 极化的基本形式：电子式、离子式、偶极子转 向、夹层介质界面、空间电荷极化。
1、电子式极化
• 电子轨道受到外电场的作用时，相对于原子核产 生位移，原子中正、负电荷的作用中心不再重合.
• 极化强度与正、负电荷作用中心间的距离成正比， 且随外电场的增强而增大。
• 预防性试验时要注意绝缘表面的影响！
水滴在两类介质上的分布状态 (a)亲水介质 (b)疏水介质
三、电介质的能量损耗
• 介质损耗：电导损耗、有损极化
I Ir Ic
W=P+jQ=U(Ir+jIC)=UIr+j UIC
介质损失角的正切tgδ：衡量介质的损耗特性
• 气体介质的损耗 – 无碰撞电离时，损耗由电导引起，损耗极小； – 发生放电时，损耗剧增（如电线上的电晕损耗 ）。
• 介质内的正、负自由离子改变分布状况，在电极附近形成空间电荷。 • 特点：
• 缓慢进行； • 消耗能量。
极化种类 产生场合
所需时间 能量损耗 产生原因
电子式极化 任何电介质
10-15 s
无
束缚电子运 行轨道偏移
离子式极化
离子式结构 电介质
10-13 s
几乎没有
离子的相对 偏移
偶极子极化 极性电介质 10-10～10-2 s
• 液体介质的损耗 – 中性或弱极性介质：
• 特点：
– 极化所需的时间也较长，约10-10～10-2s； – 非弹性，消耗能量。
• 温度对极性介质的εr有很大的影响。
– 低-、适当范围+、高-
4、夹层介质界面极化
• 存在于夹层电介质（不均匀电介质）中。
特点 •过程特别缓慢，一般在10-1s以上，甚至数小时； •伴有介质损耗。
5、空间电荷极化
• 特点
– 极化所需的时间极短，约10-15s； – 具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心
又马上重合，整体呈现非极性，没有损耗；
• 温度的影响不大，温度升高时，εr略为下降。
E
E
绝缘
- 绝缘 +
U
E.dx
常数，同时还要满足U
Q C
2、离子式极化
• 发生在离子式结构，如云母、陶瓷材料。 • 正、负离子的作用中心发生偏移。 • 特点：
3、固体介质的电导
• 离子电导：
– 杂质离子起主要作用。
• 电子电导： • 电导与外施场强E关系密切。
J io E J ioeB1E
J
e
eeB2E
E较低时 E较高时 E更高时
固体介质电导电流密度与 外加场强的关系
表面电导： • 主要决定于表面吸附导电杂质的能力及其分布状
态
– 亲水性电介质：云母，玻璃，纤维材料； – 憎水性电介质：石蜡，聚苯乙烯。
❖ 目的：
➢掌握电气设备的绝缘状况，及早发现 其缺陷，以进行相应的维护与检修。
如何掌握绝缘状况？
• 电气设备绝缘缺陷的产生：
– 制造时潜伏下来的； – 运行中逐步发展起来的。
• 绝缘缺陷的分类：
– 集中性缺陷； – 分布性缺陷。
• 预防性试验方法分类：
– 破坏性试验(耐压试验)； – 非破坏性试验。
• 电介质的电导一般是指离子性电导。
1、电介质的电导率、电阻率
Is
?
• 电导性能常用电导率γ或电
阻率ρ表示。
IV
• 固体电介质的电阻率
（1）体积电阻率：单位长度
d
的正方体的电介质中，所测
得的其两相对面上的电阻。
v
Rv
S d
IS
µA
（2）表面电阻率：单位长度的正方形表面积上，相 对两边之间测得的电阻。
• 所需的时间也很短，约10-13s； • 弹性极化，几乎没有损耗。
• 温度对极化存在一定影响，εr一般具有正的温度系数。
离子式极化示意图
| E | 0
E
3、偶极子转向极化
• 存在于极性电介质中（具有永久性偶极矩 ）； • 无外电场时，分子无序排列，不呈现极性； • 在电场作用下，顺电场方向定向排列，示出极性。
第三章 电气设备绝缘预防性试验
第三章 电气设备绝缘预防性试验
电介质的极化、电导与损耗及其等效电路 预防性试验的常规项目
➢ 绝缘电阻 ➢ 直流泄漏电流 ➢ 介质损耗因数 ➢ 局部放电 ➢ 绝缘油中溶解气体分析 ➢ 高压耐压试验
电气设备绝缘预防性试验
❖ 意义：
➢是保证电气设备安全运行的重要措施 和制度。
工程意义： 1）选择绝缘材料 2）多层介质合理配合 3）判断绝缘状态
6.5
4.5 3.0～3.5
离子性
云母 电瓷
5～7 5.5～6.5
二、电介质的电导
• 离子电导： – 以离子为载流子。 – 在电场或外界因素影响下，离解成正负离子。
• 电子电导： – 以自由电子为载流子。 – 出现电子电导电流时，表明电介质已被击穿。
中性或弱
极性
固
体
介
质
极性
空气
变压器油 硅有机液体
蓖麻油 氯化联苯
丙酮 酒精
水 石蜡 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 松香
纤维素 胶木
聚氯乙烯
相对介电常数， εr(工频，20℃)
1.00058
2.2～2.5 2.2～2.8
4.5 4.6～5.2
22 33 81 2.0～2.5 2.5～2.6 2.0～2.2 2.5～2.6