電介質(zhì)的極化電導(dǎo)和損耗.ppt

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1、高電壓技術(shù)趙來(lái)軍電力工程系HighVoltageTechnology緒論課程地位：電氣工程專業(yè)平臺(tái)課之一課程學(xué)時(shí)安排：講課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)(獨(dú)立開(kāi)課)成績(jī)?cè)u(píng)定：考試70％＋(考勤＋課堂回答問(wèn)題+作業(yè))30％教材：《高電壓技術(shù)》（第四版）沈其工等編參考書(shū)：《高電壓工程》，中國(guó)電力，林福昌《電網(wǎng)過(guò)電壓教程》，中國(guó)電力，陳維賢《高電壓試驗(yàn)技術(shù)》，清華，張仁豫《高電壓技術(shù)》，中國(guó)電力，趙智大高壓（HV）：35～220KV超高壓（EHV）：330～750KV特高壓（UHV）：1000KV及以上一．輸電電壓等級(jí)的劃分：二．高電壓技術(shù)的研究對(duì)象高電壓絕緣與試驗(yàn)：1.絕緣材料(電介質(zhì))的電氣物理性能和擊

2、穿的理論、規(guī)律（實(shí)踐到理論）。2.高壓試驗(yàn)：判斷、監(jiān)視絕緣質(zhì)量的主要試驗(yàn)方法。電力系統(tǒng)的過(guò)電壓：3.過(guò)電壓的成因與限制措施。三、高電壓學(xué)科的特點(diǎn)6四、研究課題1輸變電設(shè)備的狀態(tài)及絕緣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)2OVT&OCT3輸變電設(shè)備的介質(zhì)損耗、局部放電測(cè)量4系統(tǒng)諧振及防止方法5電磁兼容問(wèn)題6Lightning的研究、防護(hù)方法7氣體放電理論與應(yīng)用8新絕緣材料研究9接地網(wǎng)的優(yōu)化、地中電流的研究10污穢及防止方法、新型絕緣子的研究11其他領(lǐng)域：環(huán)境保護(hù)、表面處理、可再生能源、國(guó)防領(lǐng)域等7第一篇：高電壓絕緣及試驗(yàn)第一章電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗第二章氣體放電的物理過(guò)程第三章氣隙的電氣強(qiáng)度第四章固體、液體和組合絕緣的電

3、氣強(qiáng)度§1-1電介質(zhì)的極化(dielectricpolarization)極化：在外加電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)中的正、負(fù)電荷沿電場(chǎng)方向作有限位移或轉(zhuǎn)向，形成電矩（偶極矩）第一章電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)與損耗10固體介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷相對(duì)介電常數(shù)反映極化、儲(chǔ)能特性極化的基本形式電子式極化離子式極化偶極子極化空間電荷極化（夾層極化）11電子位移極化特點(diǎn)：存在于一切電介質(zhì)建立極化時(shí)間：極短，10-14?10-15s極化程度影響因素：電場(chǎng)強(qiáng)度（有關(guān)）電源頻率（無(wú)關(guān)）溫度（無(wú)關(guān)）極化彈性：彈性消耗能量：無(wú)1電子位移極化2.離子位移極化極化機(jī)理：正負(fù)離子位移介質(zhì)類型：離子性介質(zhì)建立極化時(shí)間：極短，10-12~10

4、-13s極化程度影響因素：電場(chǎng)強(qiáng)度（有關(guān)）電源頻率（無(wú)關(guān)）溫度（隨溫度升高而增加）極化彈性：彈性消耗能量：極微偶極子極化3.轉(zhuǎn)向極化極化機(jī)理：極性分子轉(zhuǎn)向介質(zhì)類型：偶極性及有離子弛豫性極化的離子性介質(zhì)建立極化時(shí)間：需時(shí)較長(zhǎng)，10-6?10-2s極化程度影響因素：電場(chǎng)強(qiáng)度（有關(guān)）電源頻率（有關(guān)）溫度（低溫段隨溫度增加，溫度較高時(shí)降低）極化彈性：非彈性消耗能量：有4.空間電荷極化極化機(jī)理：正負(fù)離子移動(dòng)介質(zhì)類型：含離子和雜質(zhì)離子的介質(zhì)建立極化時(shí)間：很長(zhǎng)極化程度影響因素：電場(chǎng)強(qiáng)度（有關(guān)）電源頻率（低頻下存在）溫度（有關(guān)）極化彈性：非彈性消耗能量：有夾層式（界面）極化當(dāng)t=0:當(dāng)t=∞:18一般情況下：

5、電荷從t=0到t=∞時(shí)會(huì)重新分配，在介質(zhì)的交界面處積累電荷。這些電荷形成的極化形式稱夾層式（界面）極化。極化的時(shí)間常數(shù)：高壓絕緣介質(zhì)的電導(dǎo)G通常都很小，因此夾層極化只有在低頻時(shí)才有意義。同樣，去掉外加電壓后，釋放極化電荷的時(shí)間也很長(zhǎng)。注意安全。19為便于比較，將上述各種極化列為下表極化種類產(chǎn)生場(chǎng)合所需時(shí)間能量損耗產(chǎn)生原因電子位移極化任何電介質(zhì)10-15s無(wú)束縛電子運(yùn)行軌道偏移離子位移極化離子式結(jié)構(gòu)電介質(zhì)10-13s幾乎沒(méi)有離子的相對(duì)偏移轉(zhuǎn)向極化極性電介質(zhì)10-6～10-2s有偶極子的定向排列夾層極化多層介質(zhì)的交界面10-1s～數(shù)小時(shí)有自由電荷的移動(dòng)討論極化的意義：不同應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)?大小的要求不

6、同選擇電容器的介質(zhì)時(shí)，希望?大；選擇電纜絕緣結(jié)構(gòu)的材料時(shí)，希望?小。組合絕緣的配合對(duì)于多層介質(zhì)，在交流及沖擊電壓下，各層電壓分布與其?成反比，要注意選擇?，使各層介質(zhì)的電場(chǎng)分布較均勻，從而達(dá)到絕緣的合理應(yīng)用21極化類型影響介質(zhì)損耗，從而影響絕緣劣化和熱擊穿極化形成和介質(zhì)損失有關(guān)，要掌握不同極化類型對(duì)介質(zhì)損失的影響。電氣預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目的理論根據(jù)在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，夾層極化可用來(lái)判斷絕緣受潮情況。例如，水分侵入電介質(zhì)后，使材料的介電常數(shù)增大，同時(shí)水分能增強(qiáng)夾層式極化作用，因此，通過(guò)測(cè)量材料的相對(duì)介電常數(shù)，就能判斷電介質(zhì)受潮程度?！?-2電介質(zhì)的介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù)及其物理意義相對(duì)介電常數(shù)是反映電介

7、質(zhì)極化程度的物理量氣體分子間的距離很大，密度很小，氣體的極化率很小，一切氣體的相對(duì)介電常數(shù)都接近1氣體的介電常數(shù)隨溫度的升高略有減小，隨壓力的增大略有增加，但變化很小1氣體電介質(zhì)的介電常數(shù)部分氣體的相對(duì)介電常數(shù)（環(huán)境條件20℃,1atm）氣體種類相對(duì)介電常數(shù)氦1.000072氫1.000027氧1.00055氮1.00060甲烷1.00095二氧化碳1.00096乙烯1.00138空氣1.0005