絕緣放電基本原理 絕緣介質(zhì) 電介質(zhì)電導(dǎo)

高壓絕緣基本理論第一章第二章第三章第四章第五章電介質(zhì)極化電介質(zhì)電導(dǎo)電介質(zhì)能量損耗及介質(zhì)損失角正切液體電介質(zhì)的擊穿固體電介質(zhì)的擊穿液體電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)的電導(dǎo)固體電介質(zhì)的電導(dǎo)討論電導(dǎo)的意義01電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)任何電介質(zhì)都不是理想的絕緣體，在它們內(nèi)部總有一些聯(lián)系較弱的帶電質(zhì)點(diǎn)存在。在外電場(chǎng)作用下，這些帶電質(zhì)點(diǎn)作定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。因而任何電介質(zhì)都具有電導(dǎo)。1.泄漏電流和絕緣電阻在電介質(zhì)上加上直流電壓，初始瞬時(shí)由于各種極化的存在，流過電介質(zhì)的電流很大，之后隨時(shí)間而變化。經(jīng)過一定時(shí)間后，極化過程結(jié)束，流過介質(zhì)的電流趨于一定值I，這一穩(wěn)定電流稱為泄漏電流，與之相應(yīng)的電阻稱為電介質(zhì)的絕緣電阻R。這個(gè)電阻值包括了絕緣介質(zhì)的體積絕緣電阻和表面絕緣電阻。R1——體積絕緣電阻；R2——表面絕緣電阻。電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)介質(zhì)的絕緣電阻或介質(zhì)電導(dǎo)決定了介質(zhì)中的泄漏電流。泄漏電流大，將引起介質(zhì)發(fā)熱，加快絕緣介質(zhì)的老化。因此，一般所指泄漏電流是流過介質(zhì)內(nèi)部的電流，相應(yīng)的絕緣電阻是體積絕緣電阻，以此來反映介質(zhì)內(nèi)部的情況。由于表面電阻受外界的影響很大，因此在工程上測(cè)量絕緣電阻時(shí)，應(yīng)在測(cè)量回路中加以輔助電極，使表面泄漏電流不通過測(cè)量表。以后如不加以特殊說明，絕緣電阻均指體積絕緣電阻。測(cè)量介質(zhì)中電流的電路圖電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)介質(zhì)電導(dǎo)的大小與帶電質(zhì)點(diǎn)的密度、速度、電荷量、外施電場(chǎng)有關(guān)。溫度越高，參與漏導(dǎo)的離子越多，即電導(dǎo)電流越大。因此，介質(zhì)電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，與金屬電阻相反。當(dāng)介質(zhì)中出現(xiàn)自由電子構(gòu)成的電子電流時(shí)，表明介質(zhì)即將擊穿或已擊穿，此時(shí)介質(zhì)不能再作絕緣體，這時(shí)絕緣電阻值將急劇下降。電介質(zhì)的絕緣電阻隨溫度上升而下降，近似于指數(shù)關(guān)系：R0——溫度為0℃的絕緣電阻；Rit——溫度為t℃的絕緣電阻；ɑ——溫度系數(shù)電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)ic：快速極化造成的位移電流ia：空間電荷極化等緩慢極化形成的，又稱吸收電流ig：趨向穩(wěn)定值的漏導(dǎo)電流，又稱泄漏電流電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)其中Cg為純電容支路，代表介質(zhì)的幾何電容及無損極化過程，流過的電流ig；Cp—Rp代表有損極化（空間電荷極化）電流支路，流過電流ip

；Rlk

代表電導(dǎo)電流支路，流過的電流為ilk。電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)在工程中使用得最多的是空氣，其帶電質(zhì)點(diǎn)來源主要有兩方面：一是外界紫外線、宇宙射線等照射，產(chǎn)生游離,離子濃度約為5001000對(duì)/cm3；二是在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，氣體中電子的碰撞游離。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)區(qū)域1：E1≈5×10-3V/cm，電流密度j隨著E增加而增加區(qū)域2：場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)一步增大，j趨向飽和區(qū)域3：場(chǎng)強(qiáng)超過E2≈103V/cm時(shí)，氣體電介質(zhì)將發(fā)生碰撞電離，從而使氣體電介質(zhì)電導(dǎo)急劇增大。當(dāng)外加電壓小于擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，空氣的電導(dǎo)率是很小的，為10-1510-16（-1·cm-1），故是良好的絕緣體。氣體電導(dǎo)主要是電子電導(dǎo)。液體電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)的電導(dǎo)固體電介質(zhì)的電導(dǎo)討論電導(dǎo)的意義01電介質(zhì)的電導(dǎo)液體電介質(zhì)的電導(dǎo)形成電導(dǎo)電流的帶電質(zhì)點(diǎn)主要有兩種：一是構(gòu)成液體的基本分子或雜質(zhì)離解而成帶電質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)成離子電導(dǎo)。二是由于相當(dāng)大的帶有電荷的膠體質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成電泳電導(dǎo)。中性和弱極性液體，在純凈時(shí)，電導(dǎo)很小，而當(dāng)含有雜質(zhì)和水分時(shí)，其電導(dǎo)顯著增加，絕緣性能下降，其電導(dǎo)主要由雜質(zhì)離子構(gòu)成。極性和強(qiáng)極性液體介質(zhì)，其分解作用很強(qiáng)，離子數(shù)多，電導(dǎo)很大；一般情況下，不能作絕緣材料。液體的分子結(jié)構(gòu)、極性強(qiáng)弱，、純凈程度、介質(zhì)溫度等對(duì)電導(dǎo)影響很大，各種液體電介質(zhì)的電導(dǎo)可能相差懸殊，工程上常用的變壓器油、漆和樹脂等都屬于弱極性。區(qū)域1：液體電介質(zhì)的電導(dǎo)在電場(chǎng)比較小的情況下，遵循歐姆定律區(qū)域2：隨著場(chǎng)強(qiáng)的增大，與氣體相似，有一平坦區(qū)域區(qū)域3：場(chǎng)強(qiáng)繼續(xù)增大超過某一極限，電極發(fā)射電子引起電流激增，最終擊穿。電介質(zhì)的電導(dǎo)固體電介質(zhì)的電導(dǎo)固體介質(zhì)電導(dǎo)分為離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)兩部分。離子電導(dǎo)很大程度取決于介質(zhì)中所含雜質(zhì)，特別是對(duì)中性及弱極性介質(zhì)，雜質(zhì)離子起主要作用。當(dāng)電場(chǎng)很高時(shí)，由于碰撞游離和陰極電子發(fā)射，電子電導(dǎo)急增，預(yù)示絕緣接近擊穿。固體介質(zhì)的表面在干燥、清潔時(shí)，其電導(dǎo)很小，故其表面電導(dǎo)主要是由于附著于介質(zhì)表面吸附一些水分、塵?；?qū)щ娦缘幕瘜W(xué)沉淀物而引起的，其中水分起著特別重要的作用。對(duì)中性和弱極性介質(zhì)（如石蠟、聚苯乙烯、硅有機(jī)物等），水分子與固體介質(zhì)分子的附著力很小，水分不易在介質(zhì)表面形成連續(xù)水膜，而只能凝聚成小水滴，故表面電阻較高，電導(dǎo)較小，稱這類介質(zhì)為僧水性介質(zhì)。極性介質(zhì)（如云母、玻璃等）及離子性介質(zhì)，水分子與固體介質(zhì)分子的附著力很強(qiáng)，在介質(zhì)表面形成連續(xù)水膜，表面電導(dǎo)較大，且與濕度有關(guān)。稱這類介質(zhì)為親水性介質(zhì)。采取使介質(zhì)表面洗凈、光潔、烘干、或表面涂以石蠟、絕緣漆、有機(jī)硅等措施，可以降低介質(zhì)表面電導(dǎo)。電介質(zhì)的電導(dǎo)固體電介質(zhì)的電導(dǎo)區(qū)域1：符合歐姆定律，也稱低場(chǎng)強(qiáng)領(lǐng)域區(qū)域2：電流隨場(chǎng)強(qiáng)非線性增加區(qū)域3：出現(xiàn)破壞先導(dǎo)電流區(qū)域2、3也稱高場(chǎng)強(qiáng)領(lǐng)域。和液體、氣體不同，固體中的電壓－電流特性沒有飽和狀態(tài)電介質(zhì)的電導(dǎo)討論電導(dǎo)的意義（1）絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的理論依據(jù)，預(yù)防性