高電壓技術(shù)電介質(zhì)電導(dǎo)和損耗

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1、電介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗電介質(zhì)中的傳導(dǎo)電流電氣傳導(dǎo)電流概念：是表征單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的電量傳導(dǎo)電流的組成：電介質(zhì)中的傳導(dǎo)電流含漏導(dǎo)電流和位移電流兩個(gè)分量漏導(dǎo)電流：由介質(zhì)中自由的或聯(lián)系弱的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場作用下運(yùn)動造成的位移電流：由電介質(zhì)極化造成的吸收電流電介質(zhì)電導(dǎo)—充電電流—吸收電流（數(shù)分鐘以上）—泄漏電流電介質(zhì)中的電導(dǎo)是由于電介質(zhì)的基本物質(zhì)及其中所含雜質(zhì)分子的化學(xué)分解或熱離解形成帶電質(zhì)點(diǎn)(電子、正離子、負(fù)離子)，沿電場方向移動而造成的。它是離子式的電導(dǎo)，也就是電解式的電導(dǎo)。測量介質(zhì)中電流的電路圖固體介質(zhì)中的電流與時(shí)間的關(guān)系一、氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)：氣體中無吸收電流；氣體離子的濃度約為

2、500~1000對/cm2；分成三個(gè)區(qū)域區(qū)域1：E≈5×10-3V/cm，電流密度j隨著E增加而增加；區(qū)域2：當(dāng)E進(jìn)一步增大，j趨向飽和；以上兩者的電阻率約1022Ω?cm量級。區(qū)域3：當(dāng)場強(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)急劇增大氣體電介質(zhì)中的電流密度—場強(qiáng)特性二、液體電介質(zhì)電導(dǎo)一是由液體本身的分子和雜質(zhì)的分子解離成離子，構(gòu)成離子電導(dǎo)；二是由液體中的膠體質(zhì)點(diǎn)(如變壓器油中懸浮的小水滴)吸附電荷后，變成帶電質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)成電泳電導(dǎo)。特點(diǎn)：1、與純凈度有關(guān):雜質(zhì)越多，電導(dǎo)越大2、與介質(zhì)分子的離解度有關(guān):介電常數(shù)越大，電導(dǎo)越大3、與溫度有關(guān)溫度升

3、高液體電介質(zhì)粘度降低，離子遷移率增加，電導(dǎo)增大溫度升高液體電介質(zhì)或離子的熱離解度增加，電導(dǎo)增大A、B—常數(shù)；T—絕對溫度—電導(dǎo)率4、與電場強(qiáng)度有關(guān):當(dāng)場強(qiáng)到達(dá)一定程度后，電導(dǎo)將迅速增大見表見圖見圖用三電極法測量介質(zhì)的體積電阻率ρV為式中S為測量電極的面積，d為介質(zhì)厚度，RV由測量的漏導(dǎo)電流ig及電壓值決定，RV=U/ig。那么介質(zhì)的體積電導(dǎo)率γV則為三、固體電介質(zhì)的體積電導(dǎo)離子電導(dǎo)：帶電粒子是離子，低電場電導(dǎo)區(qū)（介質(zhì)的工作范圍），以離子電導(dǎo)為主電子電導(dǎo)：帶電粒子是電子，高電場電導(dǎo)區(qū)，以電子電導(dǎo)為主特點(diǎn)：1、與溫度有關(guān)，與液體類似2、與電場強(qiáng)度有關(guān)：當(dāng)電場強(qiáng)度大于某一定值時(shí)3、與

4、雜質(zhì)有關(guān)：合成高分子絕緣材料的催化劑、增塑劑、填料（以增大機(jī)械強(qiáng)度，改善耐弧性、耐熱性等）；多孔性纖維材料易吸入水分等—電導(dǎo)率與電場強(qiáng)度無關(guān)時(shí)的電導(dǎo)率—電導(dǎo)率與電場強(qiáng)度無關(guān)時(shí)的最大電場強(qiáng)度—與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)見圖見表由體積電阻率劃分各種介質(zhì)的結(jié)果導(dǎo)電狀態(tài)超導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體電阻率[Ω·cm]10-6~10-210-2~109109~1022介質(zhì)金屬無機(jī)、有機(jī)物無機(jī)、油、有機(jī)單位Ω介質(zhì)的表面電阻率和電導(dǎo)率：l代表兩電極間距，b代表電極長。實(shí)際測量時(shí)用平行電極存在極間場強(qiáng)不均勻的問題需加保護(hù)電極，或者用三電極法上的同心圓環(huán)測量四、固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)由附著于介質(zhì)表面的水分和污穢

5、引起特點(diǎn)：1、與環(huán)境因素有關(guān)2、與絕緣材料的憎水性有關(guān)3、與絕緣材料的性質(zhì)有關(guān)如：·電瓷能被水濕潤，但表面無臟物時(shí)，即使在潮濕環(huán)境仍能保持相當(dāng)大的電阻率·大部分玻璃部分溶于水，但表面電阻較小，而且與溫度關(guān)系較大·多孔性纖維材料不僅表面電阻小，體積電阻也小見表討論介質(zhì)電導(dǎo)的意義:1、在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，要測絕緣電阻和泄漏電流以判斷絕緣是否受潮或有其它劣化現(xiàn)象。在試驗(yàn)中需注意將表面電導(dǎo)與體積電導(dǎo)區(qū)別開來。圖:某變壓器的絕緣電阻與時(shí)間關(guān)系曲線1?受潮時(shí)；2?經(jīng)干燥后吸收比:通常用加壓60s測量的絕緣電阻與加壓15s測量的絕緣電阻的比值可以有效地判斷絕緣的好壞，即如良好、干燥的絕緣，吸

6、收電流較大，K值較大（應(yīng)大于某一定值）；受潮或有缺陷的絕緣，吸收比較小。２、設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮到環(huán)境條件，特別是濕度的影響。注意環(huán)境濕度對固體介質(zhì)表面電阻的影響，注意親水性材料的表面防水處理。３、并不是所有情況下都希望絕緣電阻高，有些情況下要設(shè)法減小絕緣電阻值。如在高壓套管法蘭附近涂上半導(dǎo)體釉，高壓電機(jī)定子繞組出稽口部分涂半導(dǎo)體漆等，都是為了改善電壓分布，以消除電暈。電介質(zhì)損耗—真空和無損極化引起的電流密度—漏導(dǎo)引起的電流密度—有損極化引起的電流密度損耗角正切：單位體積介質(zhì)中的損耗功率：含有均勻介質(zhì)的平板電容器總損耗功率：因?yàn)椋核裕弘妼?dǎo)損耗極化損耗包括均勻介質(zhì)中總的有功損耗

7、：1、氣體電介質(zhì)中的損耗1、當(dāng)場強(qiáng)不足以產(chǎn)生碰撞電離時(shí)氣體中的損耗是由電導(dǎo)引起的，損耗極?。ǎ?0-8）2、當(dāng)外施電壓U超過局放起始電壓U0時(shí)，將發(fā)生局部放電，損耗急劇增加，這在高壓輸電線上是常見的，稱為電暈損耗。2、液體電介質(zhì)中的損耗t＜t1時(shí)：電導(dǎo)和極化損耗都很小，隨著溫度的升高，極化損耗顯著增加t1＜t＜t2:由于分子熱運(yùn)動加快，妨礙極性分子的轉(zhuǎn)向極化，極化損耗的減小比電導(dǎo)損耗的增加更快t＞t2時(shí)：電導(dǎo)損耗占主要部分非極性或弱極性電介質(zhì)損耗很小，損耗主要由電導(dǎo)決定損耗主要由電導(dǎo)決定1、