第6讲 电介质理论 ppt课件.ppt

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1、高电压技术1第3章电介质的电气性能（2）2电介质电气性能的划分极化特性电气传导特性损耗特性电气击穿特性3第2节电介质的电导特性电介质中的传导电流(外电路)电介质中的电导特性电介质传导电流的测量电介质的电导讨论电介质电导的意义41电介质中的传导电流电气传导电流概念表征单位时间内通过某一截面的电量传导电流的组成(外电路)电介质中的电流含漏导电流和位移电流两个分量漏导电流：由介质中自由或联系弱带电质点在电场作用下运动造成的，又称泄漏电流位移电流：”由电介质极化造成的吸收电流”5三电极法2电介质中(传导)电流的测量测量介质中电流的电路图6ic：快速极化造成的

2、充电电流ia：空间电荷极化等缓慢极化形成的，又称吸收电流(absorption)ig：趋向稳定值的漏导电流，又称泄漏电流(leakagecurrent)介质中的电流与时间的关系7泄漏电流密度：由迁移中的载流子密度n及其迁移速度Vd得泄漏电导率和电阻率：电导率：电阻率ρ：E：施加电场强度e：载流子的电荷量μ：载流子的迁移率8在温度高于室温附近,要达到稳定的泄漏电流需要几个小时的时间，在更低的温度下(20℃)，电流很难趋向稳定的漏导电流通常的1min绝缘电阻测量仅仅是为了工程上的方便，实际上是一种等效的瞬时电阻！关于这一点必须注意。例：聚乙烯的电流-时

3、间特性9三电极法测量介质的体积电阻率ρV为式中S为测量电极的面积，d为介质厚度RV由测量的漏导电流ig及电压值u决定，RV=u/ig介质的体积电导率v为3介质的体积电导和表面电导单位Ω.cm10用兆欧表测量电缆绝缘电阻用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图1－铅铠外皮2－绝缘3－导芯11l两等效电极间的沿面距离！b电极等效长度！介质的表面电阻率和电导率单位Ω12由体积电阻率划分各种介（媒）质表导电状态超导体导体半导体绝缘体电阻率[Ω·cm]10-6~10-210-2~109109~1022介质金属无机、有机物无机、油、有机13气体中无吸收电流气体电介质的电

4、导4电介质的电导气体离子的浓度约为500~1000对/cm314分成三个区域气体电介质中的电流密度—场强特性区域1：E1≈5×10-3V/cm，电流密度J随着E增加而增加区域2：场强进一步增大，J趋向饱和以上两者的电阻率约10-22/Ω•cm量级区域3：场强超过E2≈103V/cm时，气体电介质将发生碰撞电离，从而使气体电介质电导急剧增大15液体中极化发展快，吸收电流衰减快电导构成：离子电导、电泳电导离子电导：由液体本身的分子和杂质的分子解离为离子电泳电导：液体中的胶体质点（如变压器油中悬浮的小水滴）吸附电荷后，形成带电质点构成液体电介质的电导16非

5、极性电介质电导率：10-18/Ω•cm弱极性电介质电导率：10-15/Ω•cm极性电介质的电导率：10-10~10-12/Ω•cm如水、乙醇等实际上已是离子性导电液，由于损耗太大，不能用作绝缘材料纯净程度相对介电常数电导率(S/m)未净化的2.20.510-10净化2.1210-13两次净化的2.10.510-13高度净化2.110-16变压器油在温度为80oC时的相对介电常数、电导率17分成三个区域区域：电导在电场比较小的情况下，遵循欧姆定律区域：随着场强的增大，与气体相似，有一平坦区域区域：场强继续增大超过某一极限，因Shot

6、tky效应电极发射电子引起电流激增，最终击穿离子性电导与电场强度的关系极纯净液体电介质中电压－电流特性18分成两个区域区域1：在电场强度小于某定值时，电导基本上为一常数区域2：在电场强度超过某定值，离子数剧增，电导迅速增加，电流密度随场强呈指数规律增长饱和电流段观察不到离子性电导与电场强度的关系工程用纯净液体电介质中电压－电流特性19离子性电导随温度的升高而增加!20中性分子电介质的电导主要是杂质离子引起的，高温时，中性分子可能发生分解产生自由离子，形成电导纯净介质的电导率可达10-17~10-19/Ω•cm极性电介质，因本身能解离，此外还有杂质离子

7、共同决定电导，故电导较大，较大的可达10-15~10-16/Ω•cm固体电介质的电导21离子式电介质的电导主要是由离子脱离晶格而移动，电导的大小和离子本身的性质有关，也与杂质离子有关固体电介质的电导与材料的宏观结构有关，例如纤维性材料或多孔性材料因易吸水，一般电阻率较小（电导率较大）固体介质中电流的吸收现象比较明显22区域1：符合欧姆定律，也称低场强领域区域2：电流随场强非线性增加区域3：出现破坏性电流,最终击穿！区域2、3也称高场强领域固体电介质的电压－电流特性与液体、气体不同，固体中的电压－电流特性没有饱和状态23表面电导主要由表面吸附的水分和污

8、物引起，干燥清洁的固体介质的表面电导很小；介质吸附水分的能力与自身结构有关，所以介质表面电导也是介质本身固有