高电压技术教案

高电压技术教案

课题：第一章高电压绝缘

教学目的：使学生对气体放电有一个基本的认识、培养专业兴趣。重点：介质的绝缘性能。

难点：对介质绝缘性能的理解。

组织课题：第一章高电压绝缘

教学目的：使学生对气体放电有一个基本的认识、培养专业兴趣。重点：介质的绝缘性能。

难点：对介质绝缘性能的理解。

组织教学：点名。

复习旧课：

引入新课：基本概念

§1—1 概述

一、电介质的极化

极化的基本形式有：电子式极化、离子式极化、偶极子极化

1、电子式极化：

可以存在于液体、固体、气体中。

E=0时（对称的）对外不显电性，

E不等于0时（对称的）对外显电性。

特点：（1）极化过程快，10-15s且介电系数与电源无关。

（2）极化过程属于弹性，无损耗。

（3）其介电系数有负的温度系数。

2、离子式极化

（1）极化过程快，10 -13s，且介电系数与频率无关。

（2）极化过程属于弹性，无损耗。

（3）其介电系数有正的温度系数。

3、偶极子极化

极性电介质━由偶极子分子构成

特点：（1）极化过程长，10-10～10-2s ，且介电系数与频率有关。

（2）极化过程属于非弹性，有损耗。

（3）其介电系数有关。

综述：

1）、气体的介电系数很小通常实践中介电系数约等于1，

2）、液体 ：a 、极性（3~6)，如：蓖麻油

b 、非极性（1.8~2.5)，如变压器油

c 、强极性（>10) ，如水、酒精

4、夹层式极化

组成：设备的绝缘由几种不同的材料组成

特点：1、进行过程特别长，

2、有明显的损耗。

等效图如右所示，过程分析： 在合闸瞬间：1

2210C C U U t =→ 到达稳态时：1

221

g g U U t =∞→ 若介质是均匀的，则C1/C2=g1/g2,可得

∞→→=t t U U U U 21210，

即合闸后两层电荷不会发生重新分配。 若介质不均匀，则合闸后C1、C2上的电荷要重新分配。设C1>C2,g1U1，t=∞时，U1>U2，电荷要重新分配，称为吸收电荷，相当于电容增大称为夹层电介质极化。

电介质极化的意义：

１、对于电容器而言希望εr 大，这样单位容量的体积和重量可减小。但其它绝缘希望εr 小，可减小充电电流。

2、高压设备在使用时应注意各材料εr 的配合，介电系数小的材料承受较大的电场强度；介电系数大的材料承受较小的电场强度。

3、夹层介质极化现象在绝缘试验中，可用于判断绝缘受潮的情况。

4、材料的介质损耗与极化形式有关。

二、 电介质的电导

1、绝缘电阻I

U R =∞ I ──泄漏电流，也即电导电流 绝缘电阻对固体介质来说包括：绝缘电阻的体积绝缘和表面绝缘电阻。

介质的绝缘电阻决定着介质中的泄漏电流，它将引起介质发热，加速绝缘老化。

2、电介质电导与电金属电导的区别 电介质电导──离子，电导小，电阻大，电导与温度成正比；金属电导──自由电子， 电导很大，电阻很小，电导与温度成反比

3、直流电压下介质电流的变化

（1）i1 电容电流

（2）i2吸收电流，夹层式极化引起，过程长，衰减慢。

（3） I 泄漏电流，电介质电导引起。

介质电流 i ＝i1+i2+I

4、气体介质电导。

在oa 段可视为常数，通常气体绝缘工作在ab 段，只要工作在场强低于其击穿值时，可不必考虑。

5、液体介质电导

构成液体介质电导的因素主要有两种：一是由液体本身的分子和杂质的分子离解为离子；另一种是液体中的胶体质点，吸附电荷后变成带电质点。

影响液体介质电导的因素主要是杂质和温度。

6、固体介质的电导。

分体积电导和表面电导。体积电导由本身离子和杂质离子构成。 与受潮及温度有关。

三、电介质的损耗

四、讨论绝缘电阻的作用

1、在预防性试验中的应用，以绝缘电阻值判断绝缘的优劣或是否受潮。

2、介质中的电压分布与电导成反比，设计时应合理使用绝缘材料

3、绝缘的使用环境，特是对湿度的要求。

4、并非所有场合需R很大。如半导体高压套管上的法兰附近的半导体釉，是为了改善电压分布，使电场更均匀。

小结新课：电介质的极化；电介质的电导；电介质的损耗

布置作业

P24页练习题

1-1

1-2

板书设计：

课题：第一章高电压绝缘

教学目的：使学生对气体放电有一个基本的认识、培养专业兴趣。重点：介质的绝缘性能

难点：对介质绝缘性能的理解

组织教学：点名

复习旧课：绝缘材料在电场的作用下会产生许多物理现象，如极化、电导电离、损耗和击穿放电等现象，本次课将介绍电介

质的极化；电介质的电导；电介质的损耗等内容

引入新课：

§1—2 气体的绝缘性能

一、气体原子的激发与游离

激发：当原子由外界获得能量时，其电子可跃至能级较高的轨道。

游离：由外部获得的能量足够大，以致使原子的一个或几个电子脱离原子核束缚而成为自由电子与正离子

1、带电质点的产生

（1）碰撞游离

（2）光游离

（3）热游离

（4）负离子的形成

2、气体品带电质点的消失

（1）扩散

（2）复合