第6讲-液体固体电介质的绝缘特性概要VIP专享VIP免费

高电压技术高电压工程系李黎leeli@mail.hust.edu.cn第一页，共五十六页。课堂随测在标准大气条件下，某距离为4m的棒-极间隙的正极性50％操作冲击击穿电压为1130kV。在夏季某日温度为30C，气压99.8kPa，绝对湿度为11g/m3的大气条件下，问其正极性50%操作冲击击穿电压为多少kV?某母线支柱绝缘子拟用于海拔4500m的高原地区的35kV变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进行1min工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少kV？2第二页，共五十六页。本次课程电介质的电导吸收现象绝缘电阻重点：电介质的损耗介质损耗正切角液体电介质的击穿（理解概念）固体电介质的击穿（理解概念）3第三页，共五十六页。42.1.2电介质的电导来源：电介质不是理想的绝缘体，其内部会存在带电粒子。它们在电场下的定向移动，形成电流（泄漏电流）。电子电导电介质的电导离子电导（主要）与导体的电导相比，电介质电导的特点：1）主要载流子是离子2）电导率随温度升高而指数上升。第四页，共五十六页。5电介质的吸收现象电介质中的电流与时间的关系i=ic+ia+igic:电容电流ia：吸收电流，由各种极化过程产生ig：电导电流，或泄漏电流itgiaicii第五页，共五十六页。6电介质的绝缘电阻定义：电介质中的绝缘电阻一般为M特点：1）负温度系数2）随外施电压上升而下降。3）随加压时间延长而增大。giUR第六页，共五十六页。7液体中极化发展快，吸收电流衰减快电导构成：离子电导、电泳电导非极性电介质的电阻率1018Ω•cm弱极性电介质的电阻率1015Ω•cm极性电介质的电阻率1010Ω•cm~1012Ω•cm，由于损耗太大，实际上不使用强极性如水、乙醇等实际上已是离子性导电液，不能用作绝缘材料离子性电导随温度的升高而增加TBAe液体电介质的电导第七页，共五十六页。8分成三个区域区域1：液体电介质的电导在电场比较小的情况下，遵循欧姆定律区域2：随着场强的增大，与气体相似，有一平坦区域（饱和）区域3：场强继续增大超过某一极限——解离、逸出、碰撞电离，最终击穿液体电介质的电压－电流特性电流电压欧姆区平坦区破坏区ⅠⅡⅢ液体电介质中电压－电流特性第八页，共五十六页。9经常使用电阻率，即电导的倒数描述固体电介质特性结构紧密，洁净的离子性电介质，电阻率为1017Ω•cm~1019Ω•cm结构不紧密且含单价小离子的离子性电介质的电阻率仅达1013Ω•cm~1014Ω•cm非极性或弱极性介质主要由杂质离子造成电导。纯净介质的电阻率可达1017Ω•cm~1019Ω•cm偶极性电介质，因本身能解离，此外还有杂质离子共同决定电导，故电阻率较小，较佳者可达1015Ω•cm~1016Ω•cm固体电介质的电导第九页，共五十六页。10分三个区域区域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：出现破坏先导电流区域2、3也称高场强领域。和液体、气体不同，固体中的电压－电流特性没有饱和状态欧姆区高场强区电流随场强非线性增长破坏先导电流电流电压VHVSVB固体电介质的电压－电流特性固体电介质的电压－电流特性带电粒子产生：晶格缺陷，解离，泊尔－弗仑开尔效应第十页，共五十六页。11固体介质的表面电导固体介质除了体积电阻外，还存在表面电导。干燥清洁的固体介质的表面电导很小，表面电导主要由表面吸附的水分和污物引起。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的性质θ>90°θθθ<90°憎水性亲水性第十一页，共五十六页。液体和固体电介质的电导（总结）中性、纯净液体的电导由杂质决定酸碱性液体的电导与离子电导有关液体导电存在饱和区，固体无明显饱和区固体电导很大程度上取决于表面电导，因此要考虑湿度的影响12第十二页，共五十六页。13讨论电导的意义：1）在绝缘预防性实验中，由绝缘电阻或者泄漏电流判断绝缘是否受潮或者劣化。2）直流设备中有多层介质时（如直流电缆），其电压分布与电导成反比，设计时需考虑。3）设计绝缘结构时，要考虑到环境对电导的影响。4）对于某些能量较小的电源，如静电发生器，要减小表面的泄漏电流以保证得到高电压。5）有些情况下要设法减小绝缘电阻值。如高压套管附近涂上半导体釉等...