高电压技术绝缘部分PPT课件

r

C C0
Q/U Q0 /U

Q Q0

Q0 Q Q0
பைடு நூலகம்
1 Q Q0
C0

Q0 U

0A
d
C Q A
Ud
r

C C0
0
由上式可知，电容增大了。原因：极化的效果使 平行板电容器的等值电容增大。
公式中， 0 ——真空的介电常数，为8.86×10－14F/cm；
(a)示意图
(b)等值电路
图1-2 直流电压作用于双层介质
1 、 1 、G1、C1、U1——第一层介质的参数和电压；
2 、 2 、G2、C2、U2——第二层介质的参数和电压。 （1）在 t=0 瞬间突然合闸，
U1 U2
t 0

C2 C1
（2）t 时（到达稳态），电容相当于
开路（“隔直”）
上的应用； 3.环保：高压脉冲放电处理污水，电除尘技术； 4.军事上：大功率脉冲技术，电磁干扰、
电子对抗； 5.其它工业：静电喷涂，高压设备制造等。
第一篇 电介质的电气强度
§1.电介质的极化、电导与损耗
电介质有气体、固体、液体三种形态，电
介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。
电介质的电气特性分别用以下几个参数来 表示：即
介电常数εr——电介质的极化
电导率γ（或电阻率ρ）——电导 介质损耗角正切tgδ——损耗 击穿场强E ——抗电性能
§1.1 电介质的极化
一．极化的定义与作用： 1．极化：电介质在电场作用下发生的束缚电荷的 弹性位移和极性分子的趋向位移的现象，叫极化。 2．作用：削弱外电场。 3．讨论极化的意义：
U1 U2
t

G2 G1
但是,
可见有一个电压重新分配的过程，
亦即C1、C2上的电荷要重新分配。
【例题】设C1=1，C2＝2，G1=2，G2=1，U＝3
(a)初瞬时
U1 = 2, U2 = 1
t=0时，Ceq

2 3
(b)稳态时
U1 = 1，U2 = 2
t
Ceq
时4 ， 3
堆积电荷＝－1＋4＝3
【分析】随着时间t的增加，U1减小，U2增大，这
意味着C1要通过G1放掉一部分电荷， C2要通过G1 从电源再补充一部分电荷，于是分界面上将积聚 起一批多余的空间电荷，这就是夹层极化所引起 的吸收电荷，电荷积聚过程所形成的电流称为吸 收电流。
这种极化伴随有能量损耗；由于高压绝 缘介质的电导通常都是很小的，所以这种极化过 程将是很缓慢的。所以，这种极化只有在直流和 低频交流电压下才能表现出来。
高电压技术
第一篇 电介质的电气强度 第二篇 电气设备绝缘试验 第三篇 电力系统过电压与
绝缘配合
绪论
一．输电电压的划分标准： 高压（HV）：35～220KV 超高压（EHV）：330～1000KV
特高压（UHV）：1000KV及以上 二．高电压技术的研究对象及目的：
1．目的：为满足电力系统不断发展高电压大 功率远距离输电的需要，保证电力系统的安全 稳定运行。
2．研究对象： 电气设备的绝缘 ①绝缘试验（固、液、气体）——在电场作用
下的电气物理性能和击穿的理论、规律。 ②高压试验——判断、监视绝缘质量的主要试
验方法。 电力系统的过电压
③过电压及其防护——过电压的成因与限制 措施。
三．高电压技术在其它领域的应用：
1.医学上：利用高压脉冲体外碎石、治疗癌症； 2.农业：高压静电喷药，高电场诱发变异在育种
化
10－13S
弹性
离子性电介质（云母，陶 瓷，玻璃等）
转向极化 短10－10－
有
（ 偶 极 子 10－2S
极化）
夹层极化
长 10 － 1 － 有 104S
非弹 性
非弹 性
极性电介质（分子正负电 荷作用中心不重合，单个 分子呈极性，如胶木，橡 胶等）
混和绝缘、多层介质的交 界面
夹层极化
以最简单的平行板电极间的双层电介质为例，对 夹层极化作以说明： 其电路图如下图所示，
①选择绝缘。 ②多层介质的合理配合。 ③是研究介质损耗的理论依据。 ④是电气预防性试验项目的理论依据。 ⑤是研究静电形成、静电技术应用的理论依据， 防止静电危害。
二.相对介电常数εr ——反映了极化的强弱
以平行板电容器为例，如下图所示：
固体介质
(a) 极间为真空 图1-1 极化现象
(b) 极间放置
A ——极板面积； d ——极间距离；
——介质的介电常数。
r 是综合反映电介质极化特性的一个物理量。
三、极化的形式/基本类型：
极化类型 极化时间
能量 极化 损耗 弹性
电 子 式 极 极 短 10－ 14－ 无
化
10－15S
弹性
介质类型/产生场合 所有电介质
离 子 式 极 极 短 10－ 12－ 无
Rlk
——泄漏电阻，代表电导损耗。
Cg
——介质真空和无损耗极化所形成的电容，
代表介质的无损极化。
Rp
——有损耗极化形成的等效电阻. 代表各
C种p
——有损耗极化形成的等效电容. 有损极
化
(2)计算用等效电路（或简化等效电路）（从工程实际测量出发）
Geq

1 R1k

1
2CP2 RP (CPRP
B
Ae T
=f(T)
或 R= f(T)
T


R
在测量电介质的电导或绝缘电阻时，必须
注意温度。
§1.3 电介质的损耗
一. 电介质损耗的基本概念
1. 在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有
损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，
总称为电介质的损耗。
2. 等值电路：
(1) 细化等效电路（从物理概念出发）
二.带电质点的产生和消失： 1. “电离”是气体放电的首要前提：
§1.2 电介质的电导
电介质的电导与金属的电导有本质上的区别。
1. 表征电介质导电性能的物理量——电导率
（ or：电阻率
）
电导形式
1
电导率
金属导体 （自由电子）电子电导
r 很大
气体 自由电子、正离子、负离子
r 很小
液体 杂质电导、自身离解
离子 很大
固体 杂质、离子
电导
2. 电导率 与温度T 的关系:
)2
Ceq

Cg

1

CP
(CP
RP
)2
(3)相量图

——介质损耗角
——功率 因＋数角 ＝
90°
tg J r
Jc
(4)损耗功率的表达式 P UI R UI Ctg U 2Ctg
§2.气体液体固体电介质的击穿特性
§2.1气体放电的物理过程
一.概念： 1.气体击穿； 2.击穿场强； 3.沿面闪络； 4.击穿（闪络）电压；