第二章 液体、固体电介质的电气性能 (2)

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1、高电压技术第二章液体和固体介质的电气性能本章介绍的内容有：2-1电介质的极化、电导和损耗2-2液体电介质的击穿2-3固体电介质的击穿2-4电介质的老化2-5组合绝缘的击穿特性第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术基本知识：一、电偶极子1、定义：通常将两个相距很近的等量异号的点电荷构成的物理系统称为电偶极子。电偶极子中-q与+q间的连线称为轴线。如图l-q+q计算证明：电偶极子周围的电场强度E及电势U的大小均与乘积q·l有关，因此q·l是表征电偶极子电性质的一个物理量，因此我们定义电偶极矩矢量p2、

2、电偶极矩(简称电矩)ppql其中l的方向从负电荷指向正电荷。第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术基本知识：二、电荷中心（亦称：重心）构成物质的分子或原子，均由带正电荷的原子核及绕其旋转的一个或多个电子组成，各个电子的绕行轨道的中心，一般来说是不重合的，但对离分子较远的地方来说，这些负电荷的作用将和一个单独的点电荷等效，这个等效的点电荷所在的位置称为“负电荷的重心”。同样每一个分子中的所有正电荷对外也有一个等效的点电荷，这个等效的点电荷所在的位置则称为“正电荷的重心”。第二章液体、固体电介质

3、的电气性能高电压技术三、电介质的分类气态电介质按物态分液态固态非极性电介质：分子的正、负电荷中心重合的电介质如：氮气、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等按分子结构分偶极性电介质：分子的正、负电荷中心不重合的电介质如：聚氯乙烯、蓖麻油、纤维素等离子性电介质：正、负离子通过离子键组成的电介质-如：石英、电瓷、NaCl等++-第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术四、电介质在电场作用下的电气特性(电气性能)极化弱电场下的电气性能电导损耗强电场下的电气性能击穿第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术第一节电介质的极化、

4、电导和损耗一、电介质的极化及相对介电常数1.极化的定义电介质在电场中发生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向的现象。-E如：非极E-+--+-++性电介质+-+-+的极化-+-+-+-+EE-++-+--+-偶极性电-++介质的极--+-+-+++-+化+---+第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术由图可以看出：在外电场的作用下，电介质与外电场垂直的电介质的外表面上分别出现正负电荷，这种电荷它不能离开电介质，也不能在电介质内部自由运动，称为束缚电荷。同样由图可以看出：束缚电荷的多少可以反映电介质的极化

5、能力。在相同的电场强度下，介质表面产生的束缚电荷多则表明该种介质的极化能力强；束缚电荷少，则介质的极化能力弱。电介质极化的再定义：电介质在电场中发生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向，或在电介质表面出现束缚电荷的现象。第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术2.电介质的相对介电常数考察两平行板电容器，如图图中，（a）图为真空平板电容器'（b）图为在（a）图真空平板电QQ0QQ0Q容器极板间插入介电常数为ε的电介质后形成的介质电容器。从图中可以看出介质电容器

6、上极板电荷的数量除取决于电源电压外，还受束缚电荷多寡的制约。即介质电容器极板上的电荷UU量可以间接反映束缚电荷的多少：因此引入在相同电压下，介质电容上的电荷量Q与真空电容上()a()b的电荷量Q的比值（Q/Q），00来反映介质电容极板上的电荷（因介质极化束缚电荷的出现而）出现的变化量，即可以用该比值来反映介质极化出现的束缚电荷的多寡，也就是可以用该比值作为衡量电介质极化能力的指标。第二章液体、固体电介质的电气性能2.电介质的相对介电常数高电压技术设平板电极处于真空中，其电

7、容量为C0，则：QAA0C或QCUU000Udd其中Q---极板上的电荷量01910法/米ε0---真空的介电常数36当平板电极间用介质取代真空时，其电容量为C，则：AQQQA0C或QCUUdUUdε---介质的介电常数同一电压下充满介质电容器的电荷量和真空电容器的电荷量之比，QQQCUC0rQQCUC00000该比值为电介质的相对介电常数即，电介质的相对介电常数是反映介质极化现象强弱的指标，实验证明它与极化电场强度、极化电场频率和温度有关

8、。第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术极性液体电介质的εr与频率的关系极性液体电介质的εr与温度的关系20℃，工频时，不同电介质的相对介电常数：•真空ε=1，气体ε≈1rr•液体、固体ε>1,一般在2~10之间。r•如水：81变压器油：2.2云母：5~7•纤维素:6.53.极化的基本形式根据极化过程中是否伴随能量损耗，极化可分为：无损极化有损极化第二章液体、固体电介质的电气性能高电压技术(1)无损极化1)电子位移极化：在