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液體、固體電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)與損耗

更新時(shí)間:2024-08-09      點(diǎn)擊次數(shù):1757

液體、固體電介質(zhì)的電氣性能

電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣大多數(shù)是液體或固體介質(zhì),這些電介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度(擊穿場(chǎng)強(qiáng))一般要比空氣高村多,所以用它們作為內(nèi)絕緣可以縮小電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸,與空氣相比,液體和固體電介質(zhì)具有很多特點(diǎn);①絕緣強(qiáng)度高,體介質(zhì)的穿場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)105V/cm數(shù)量級(jí),體介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)106V/cm數(shù)量級(jí),而空氣的僅為104V/cm數(shù)量級(jí),②固體介質(zhì)是非恢復(fù)絕緣,一旦損壞,不能自行恢復(fù)其絕緣性能,必須予以更換;液體介質(zhì)擊穿后,當(dāng)外施電壓消失時(shí)雖然能恢復(fù)絕緣性能,但絕緣強(qiáng)度已經(jīng)發(fā)生變化;而空氣擊穿后可自行恢復(fù)到原來(lái)的絕緣水平上,③液體、固體電介質(zhì)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)逐漸老化,使它們的物理、化學(xué)性能以及各種電氣參數(shù)發(fā)生變化,從而影響其電氣壽命,而空氣不存在這些問(wèn)題。①空氣的極化、電導(dǎo)和損耗都很小,運(yùn)行中可以不予考慮,而固休、液體介質(zhì)則不然,必須加以考慮。



1.1 電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗

1.1.1 電介質(zhì)的極化

1. 基本概念

1)電介質(zhì)的極化

電介質(zhì)置于電場(chǎng)中,其內(nèi)部會(huì)發(fā)生束縛電荷的彈性位移及偶極子的轉(zhuǎn)向等現(xiàn)象,該現(xiàn)象稱(chēng)為電介質(zhì)的極化。

2)電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)

平行平板電容器電容量C與電極間的有效覆蓋面積A成正比,而與電間的距離d成反比,其比例常數(shù)取決于介質(zhì)的特性,平行平板電容器在真空中的電容量為

 

式中:A為極板面積,m2;d為極間距離,m;ε0為真空介電常數(shù)ε0=1/36π×10-9F/m。

如圖3-1(a)所示,如果在極板上施加直流電壓U,則兩極板上分別充上正、負(fù)電荷。設(shè)其電荷量為Q0,則有:

 

當(dāng)平板電極間插入介質(zhì)后,如圖3-1(b)所示,其電容量為

 

式中:ε為介質(zhì)的介電常數(shù)。

img4 

在相同直流電壓U的作用下,由于介質(zhì)的極化,使得介質(zhì)表面出現(xiàn)了與極板電荷符號(hào)相異的束縛電荷,電荷量為Q,為保持兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,必須要從電源再吸取等量的異性電荷到極板上,以抵消介質(zhì)表面束縛電荷對(duì)極板電場(chǎng)的削弱作用,此時(shí)極板上的電荷量變?yōu)镼,則有:

 

對(duì)于同一平行平板電容器,隨著放入介質(zhì)的不同,介質(zhì)極化程度也會(huì)發(fā)生改變,從而板上的電荷量Q不同,于是Q/Q0就反映了在相同條件下不同介質(zhì)的極化現(xiàn)象的強(qiáng)弱,于是有:

 

式中:εr稱(chēng)為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),它是表征電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下極化強(qiáng)弱的指標(biāo)。其值由電介質(zhì)本身的材料特性決定。氣體分子間的距離很大、密度很小,氣體的極化率很小,因此各種氣體的εr都接近1。常用液體、固體電介質(zhì)的εr一般為2~10。各種電介質(zhì)的εr與溫度、電源頻率的關(guān)系也各不相同,這與極化的形式有關(guān)。

2. 極化的基本形式

電介質(zhì)的極化通常有電子式極化(電子位移極化)、離子式極化(離子位移極化)、偶極子極化(轉(zhuǎn)向極化)和夾層極化等幾種基本形式。

1)電子位移極化

物質(zhì)是由分子組成的,而組成分子的原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成的,其電荷量彼此相等。無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí),正、負(fù)電荷對(duì)外作用重心重合,如圖3-2(a)所示,原子對(duì)外不顯電性。當(dāng)有外電場(chǎng)作用時(shí),正、負(fù)電荷對(duì)外作用重心不再重合,如圖3-2(b)所示,原子對(duì)外顯電性。電介質(zhì)中的原子、分子或離子中的電子在外電場(chǎng)的作用下,使電子軌道相對(duì)于原子核產(chǎn)生位移,從而形成感應(yīng)電矩的過(guò)程,稱(chēng)為電子位移極化。電子位移極化的特點(diǎn)如下。

img7 

(1)存在于一切電介質(zhì)中。

(2)電子質(zhì)量很小,建立極化所需時(shí)間極短,為10-15~10-14s。該極化在各種頻率的交變電場(chǎng)中均能發(fā)生(即εr不隨頻率的變化而變化)。

(3)彈性極化,去掉外電場(chǎng),極化可立即恢復(fù),極化時(shí)消耗的能量可以忽略不計(jì),因此也稱(chēng)之為無(wú)損極化。

(4)受溫度影響小,當(dāng)溫度升高時(shí),電子與原子核的結(jié)合力減弱,使極化略有增強(qiáng);但溫度上升使得介質(zhì)膨脹,單位體積內(nèi)質(zhì)點(diǎn)減少,又使極化減弱。在兩種相反的作用中,后者略占優(yōu)勢(shì),所以溫度升高時(shí),εr略有下降,但變化不大,通??梢院雎?。

2)離子位移極化

固體無(wú)機(jī)化合物多屬于離子結(jié)構(gòu),如云母、陶瓷、玻璃等。無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí),離子的作用重心是重合的,如圖3-3(a)所示,對(duì)外不顯電性。在外電場(chǎng)作用下,正、負(fù)離子分別向陰極和陽(yáng)極偏移,其作用重心不再重合,如圖3-3(b)所示,對(duì)外顯電性。在由離子結(jié)合成的電介質(zhì)中,外電場(chǎng)的作用使正、負(fù)離子產(chǎn)生有限的位移,平均的具有了電場(chǎng)方向的偶極矩,這種極化稱(chēng)為離子位移極化。離子位移極化的特點(diǎn)如下。

img8 

(1)存在于離子結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)中。

(2)極化建立所需時(shí)間極短,約10-13~10-12s,因此極化εr不隨頻率的改變而變化。

(3)極化也是彈性的,無(wú)能量損失。

(4) εr具有正的溫度系數(shù),溫度升高時(shí),離子間的距離增大,一方面使離子間的結(jié)合力減弱,極化程度增加,另一方面使離子的密度減小,極化程度降低,而前者影響大于后者,所以這種極化隨溫度的升高而增強(qiáng)。

3)轉(zhuǎn)向極化

有些介質(zhì)如蓖麻油、氯化聯(lián)苯、橡膠、纖維素等的分子即使在沒(méi)有外電場(chǎng)作用的情況下,正、負(fù)電荷的作用重心也不重合而構(gòu)成一個(gè)偶極子。這樣的分子叫作極性分子,由極性分子組成的電介質(zhì)稱(chēng)為極性電介質(zhì)。

在極性電介質(zhì)中,沒(méi)有外電場(chǎng)作用時(shí),由于偶極子處于不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài),因此,宏觀上對(duì)外并不呈現(xiàn)電矩,如圖3-4(a)所示。當(dāng)有外電場(chǎng)作用時(shí),原先排列雜亂的偶極子將沿電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng),做較有規(guī)則的排列,如圖3-4(b)所示。這時(shí)整個(gè)介質(zhì)的偶極距不再為零,對(duì)外呈現(xiàn)出極性,這種極化稱(chēng)為轉(zhuǎn)向極化。

img9 

轉(zhuǎn)向極化的特點(diǎn)如下。

(1)存在于偶極性電介質(zhì)中。

(2)極化建立所需時(shí)間較長(zhǎng),為10-6~10-2s,因此這種極化與頻率有較大關(guān)系。頻率較高時(shí),轉(zhuǎn)向極化跟不上電場(chǎng)的變化,從而使極化減弱,即εr隨頻率的增加而減小,如圖3-5所示。

img10 

(3)轉(zhuǎn)向極化為非彈性的,偶極子在轉(zhuǎn)向時(shí)需要克服分子間的吸引力和摩擦力而消耗能量,因此也稱(chēng)為有損極化。

(4)溫度對(duì)轉(zhuǎn)向極化的影響大,溫度升高時(shí),分子間聯(lián)系力削弱,使極化加強(qiáng),但同時(shí)分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇,妨礙偶極子沿電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)向,又使極化減弱。所以隨溫度增加,極化程度先增加后降低,如圖3-6所示。

img11 

4)夾層極化

上述三種極化都是由帶電質(zhì)點(diǎn)的彈性位移或轉(zhuǎn)向形成的,而夾層極化的機(jī)理與上述三種不同,它是由帶電質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)形成的。

在實(shí)際電氣設(shè)備中,常采用多層電介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu),如電纜、電機(jī)和變壓器的繞組等,在兩層介質(zhì)之間常夾有油層、膠層等形成多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)。即便是采用單一電介質(zhì),由于不均勻,也可以看成是由幾種不同電介質(zhì)組成的。為便于分析,現(xiàn)以圖3-7(a)所示的雙層電介質(zhì)為例分析夾層極化,分析夾層極化過(guò)程中,雙層介質(zhì)的等值電路如圖3-7(b)所示。在開(kāi)關(guān)閉合瞬間,兩層介質(zhì)的初始電壓按電容成反比分配,即:

  

到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí),兩層介質(zhì)上的電壓按電導(dǎo)成反比分配,即: 

image.png 

如果C2/C1=G2/G1,則雙層介質(zhì)的表面不重新分配,初始電壓比等于穩(wěn)態(tài)電壓比。但實(shí)際中很難滿(mǎn)足上述條件,電荷要重新分配。所以可以設(shè)C2>C1而G2<G1,則:

t=0時(shí),U1>U2

t→時(shí),U1<U2

這樣,在t>0后,隨著時(shí)間t的增大,U1逐漸下降,而外施電U=U1+U2為一定值,所以U2逐漸升高。在這個(gè)電壓重新分配的過(guò)程中,由于U1下降,所以電容C1在初始時(shí)獲得的電荷將有一部分通過(guò)電導(dǎo)G1泄放掉。相應(yīng)地,電容C2則要通過(guò)G1從電源再吸收一部分電荷,這部分電荷稱(chēng)為吸收電荷。這種在雙層介質(zhì)分界面上出現(xiàn)的電荷重新分配的過(guò)程,就是夾層極化過(guò)程。

夾層極化的特點(diǎn)如下。

(1)這種極化形式存在于不均勻夾層介質(zhì)中。

(2)由于電荷的重新分配是通過(guò)電介質(zhì)電導(dǎo)G完成的, 必然帶來(lái)能量損失, 屬于有損極化。 

(3)由于電介質(zhì)的電導(dǎo)通常都很小,所以這種極化的建立所需時(shí)間很長(zhǎng),一般為幾分鐘到幾十分鐘,有的甚至長(zhǎng)達(dá)小時(shí),因此,這種性質(zhì)的極化只有在低頻時(shí)才有意義。

3.極化在工程實(shí)際中的應(yīng)用

(1)選擇絕緣。在選擇高壓電氣設(shè)備的絕緣材料時(shí),除了要考慮材料的絕緣強(qiáng)度外,還應(yīng)考慮相對(duì)介電常數(shù)εr。例如在制造電容時(shí),要選擇εr大的材料作為極板間的絕緣介質(zhì),以使電容器單位容量的體積和質(zhì)量減小。在制造電纜時(shí),則要選擇εr小的絕緣材料作為纜芯與外皮間的絕緣介質(zhì),以減小充電電流。其他絕緣結(jié)構(gòu)也往往希望選用εr小的絕緣材料。

(2)多層介質(zhì)的合理配合。在高壓電氣設(shè)備中,絕緣常常是由幾種電介質(zhì)組合而成的。在交流及沖擊電壓下,聯(lián)電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度是按與εr成反比分布的,這樣就使外加電壓的大部分常常被εr小的材料所負(fù)擔(dān),從而降低了整體的絕緣強(qiáng)度。

即在交流電壓作用下,電場(chǎng)強(qiáng)度按介電常數(shù)反比分配(但應(yīng)注意,在直流電壓下,在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度按電導(dǎo)反比分配),即介電常數(shù)小的介質(zhì)承受較高電氣強(qiáng)度。如果氣泡存在于液體或體介質(zhì)中,由于氣體的介電常數(shù)小而絕緣強(qiáng)度又較低,因此可能先發(fā)生游離,從而使整個(gè)材料的絕緣能力降低。因此要注意選擇εr使各層電介質(zhì)的電場(chǎng)分布較均勻。

(3)材料的介質(zhì)損耗與極化類(lèi)型有關(guān),而介質(zhì)損耗是絕緣老化和熱擊穿的一個(gè)重要影響因素。

(4)夾層極化現(xiàn)象在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中,可用來(lái)判定絕緣受潮的情況。在使用較大電容量的電氣設(shè)備時(shí),必須特別注意吸收電荷對(duì)人身安全的威脅。

3.1.2 電介質(zhì)的電導(dǎo)

理想的絕緣材料應(yīng)該是不導(dǎo)電的,但實(shí)際上大多數(shù)絕緣材料都存在極弱的導(dǎo)電性。電介質(zhì)內(nèi)部總存在一些自由的或聯(lián)系較弱的帶電質(zhì)點(diǎn),在電場(chǎng)作用下,它們可沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成電流。在電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)中的帶電質(zhì)點(diǎn)作定向移動(dòng)而形成電流的現(xiàn)象,稱(chēng)為電介質(zhì)的電導(dǎo)。

1. 電介質(zhì)電導(dǎo)與金屬電導(dǎo)的本質(zhì)區(qū)別

(1)電介質(zhì)的電導(dǎo)主要是由離子造成的,包括介質(zhì)本身和雜質(zhì)分子離解出的離子,所以電介質(zhì)電導(dǎo)是離子性電導(dǎo)。而金屬的電導(dǎo)是由金屬導(dǎo)體中的自由電子造成的,所以金屬電導(dǎo)是電子性電導(dǎo)。

(2)電介質(zhì)的電導(dǎo)很小,其電阻率一般為109~1022Ω·cm,而金屬的電導(dǎo)很大,其電阻率僅為10-6~10-2Ω·cm。

(3)電介質(zhì)的電導(dǎo)具有正的溫度系數(shù),即隨溫度的升高而增大。這是因?yàn)橐环矫?,?dāng)溫度升高時(shí)介質(zhì)本身分子和雜質(zhì)分子的離解度增大,使參加導(dǎo)電的離子數(shù)增多。另一方面,隨溫度的升高,分子間的相互作用力減弱,同時(shí)離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇,改變了原來(lái)受束縛的狀態(tài),這些都有利于離子的遷移,所以使電介質(zhì)的電導(dǎo)增大。而金屬的電阻隨溫度的升高而升高,故其電導(dǎo)隨溫度升高而下降,因此具有負(fù)的溫度系數(shù)。

2.吸收現(xiàn)象

3-9所示為測(cè)量固體電介質(zhì)中電流的電路。加輔助電極是為了將流過(guò)介質(zhì)表面的電流與介質(zhì)內(nèi)部的電流分開(kāi),使得由高靈敏度電流表A測(cè)得的電流僅是流過(guò)介質(zhì)內(nèi)部的電流。開(kāi)關(guān)S1閉合后,流過(guò)電介質(zhì)內(nèi)部的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖3-10上半部曲線(xiàn)所示,由圖可見(jiàn)該電流隨時(shí)間逐漸衰減,并最趨于到穩(wěn)定值,這一現(xiàn)象是由電介質(zhì)的極化產(chǎn)生的,被稱(chēng)作吸收現(xiàn)象。圖中ic是由無(wú)損極化產(chǎn)生的電流,由于無(wú)損極化建立所需時(shí)間很短,所以ic很快衰減到零。ia是由有損極化產(chǎn)生的電流,因?yàn)橛袚p極化建立所需時(shí)間較長(zhǎng),所以ia緩慢衰減到零,這部分電流又稱(chēng)為吸收電流。ig為不隨時(shí)間變化的恒分量,被稱(chēng)為電介質(zhì)的泄漏電流或電導(dǎo)電流。當(dāng)被試品等效電容容量較大時(shí),為避免開(kāi)關(guān)S1剛閉合時(shí)電極間產(chǎn)生的較大瞬時(shí)充電電流ic損壞電流表,可先閉合S3將電流表短接,經(jīng)很短的時(shí)間后再打開(kāi)S3。由上述分析可見(jiàn),通過(guò)電介質(zhì)的電流由三部分組成,即:

image.png 

電介質(zhì)中的電流衰減至恒定的泄漏電流值往往需要數(shù)分鐘以上的時(shí)間,通常絕緣電阻應(yīng)以施加電壓1min或10min后的電流求出,泄漏電流所對(duì)應(yīng)的電阻R=U/Ig,稱(chēng)為絕緣電阻。在圖3-9中施加電壓達(dá)到穩(wěn)定后斷開(kāi)S1,再合上S2,則流過(guò)電流表A的電流如3-10下半部曲線(xiàn)所示,回路中出現(xiàn)電流image.png,該電流隨時(shí)間的變化規(guī)律與吸收電流ia相反,image.png也稱(chēng)作吸收電流,氣體中無(wú)吸收電流,液體中極化發(fā)展快,吸收電流衰減快,固體介質(zhì)的ia比較明顯(當(dāng)結(jié)構(gòu)不均勻時(shí)表現(xiàn)尤甚)。

image.png 

image.png 

根據(jù)上述分析,可以得到電介質(zhì)的等值電路,如圖3-11所示,它由三條并聯(lián)支路組成,其中含有電容Cc的支路代表無(wú)損極化引起的瞬時(shí)充電電流支路,電阻ra和電容Ca串聯(lián)的支路代表有損極化引起的吸收電流支路。而含有電阻R的支路代表電導(dǎo)電流支路。

image.png 

3.電介質(zhì)的電導(dǎo)

(1)氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)。氣體電介質(zhì)的伏安特性如圖1-2所示,Oa段可視其電導(dǎo)為常數(shù),以后就不再是常數(shù)了。通常氣體絕緣工作在ab段,其電導(dǎo)極微小。故氣體電介質(zhì)只要工作在場(chǎng)強(qiáng)低于其擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí),其電導(dǎo)可以忽略不計(jì)。

(2)液體電介質(zhì)的電導(dǎo)。構(gòu)成液體電介質(zhì)電導(dǎo)的主要因素有兩種:離子電導(dǎo)和電泳電導(dǎo)。離子電導(dǎo)是由液體本身分子或雜質(zhì)的分子離解出來(lái)的離子造成的。電泳電導(dǎo)是由荷電膠體質(zhì)點(diǎn)造成的,所謂荷電膠體質(zhì)點(diǎn)即固體或液體雜質(zhì)以高度分散狀態(tài)懸浮于液體中形成了膠體質(zhì)點(diǎn),例如變壓器油中懸浮的小水滴,它吸附離子后成為荷電膠體質(zhì)點(diǎn)。

離子電導(dǎo)的大小和分子極性及液體的純凈程度有關(guān)。非極性液體電介質(zhì)本身分子的離解是極微弱的,其電導(dǎo)主要由離解性的雜質(zhì)和懸浮于液體電介質(zhì)中的荷電膠體質(zhì)點(diǎn)所引起。純凈的非極性液體電介質(zhì)的電阻率ρ可達(dá)1018Ω·cm,弱極性電介質(zhì)ρ可達(dá)1015Ω·cm。對(duì)于偶極性液體電介質(zhì),極性越大,分子的離解度越大,ρ為1010~1012Ω·cm,強(qiáng)極性液體,如水、酒精等實(shí)際上已經(jīng)是離子性導(dǎo)電液了,不能用作絕緣材料。表3-1列出了部分液體電介質(zhì)的電導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)。

3-1 液體電介質(zhì)的電導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)

液體種類(lèi)

液體名稱(chēng)

溫度/℃

相對(duì)介電常數(shù)

電導(dǎo)率/(S/cm)

純凈度

中性

變壓器油

80

2.2

0.5×10-12

未凈化的

80

2.1

2×10-15

凈化的

80

2.1

10-15

兩次凈化的

80

2.1

0.5×10-15

高度凈化的

極性

三氯聯(lián)苯

80

5.5

10-11

工程上應(yīng)用

蓖麻油

20

4.5

10-12

工程上應(yīng)用

強(qiáng)極性

20

8.1

10-7

高度凈化的

乙醇

20

25.7

10-8

凈化的

(3)固體電介質(zhì)的電導(dǎo)。固體電介質(zhì)的電導(dǎo)分為體積電導(dǎo)和表電導(dǎo)。構(gòu)成固體電介質(zhì)電導(dǎo)的主要因素是離子電導(dǎo)。非極性和弱極性固體電介質(zhì)的電導(dǎo)主要是雜質(zhì)離子造成的,純凈介質(zhì)的電阻率ρ可達(dá)1017~1019Ω·cm。對(duì)于偶極性固體電介質(zhì),因本身分子能離解,所以其電導(dǎo)是由其本身和雜質(zhì)離子共同造成的,電阻率較小,最高的可達(dá)1015~1016Ω·cm。對(duì)于離子性電介質(zhì),電導(dǎo)的大小和離子本身的性質(zhì)有關(guān)。單價(jià)小離子image.png束縛弱,易形成電流,因而含單價(jià)小離子的固體電介質(zhì)的電導(dǎo)較大。結(jié)構(gòu)緊密、潔凈的離子性電介質(zhì),電阻率ρ為1017~1019Ω·cm。結(jié)構(gòu)不緊密且含單價(jià)小離子的離子性電介質(zhì)的電阻率僅為1013~1014Ω·cm。固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)主要由表面吸附的水分和污物引起,介質(zhì)表面干燥、清潔時(shí)電導(dǎo)很小。介質(zhì)吸附水分的能力與自身結(jié)構(gòu)有關(guān),石蠟、聚苯乙烯、硅有機(jī)物等非極性和弱極性電介質(zhì),其分子和水分子的親和力小于水分子的內(nèi)聚力,表現(xiàn)為水滴的接觸角大于90°,如圖3-12(a)所示,水分不易在其表面形成水膜,表面電阻率很小,這種固體電介質(zhì)稱(chēng)為憎水性介質(zhì)。玻璃、陶瓷等離子性電介質(zhì)和偶極性電介質(zhì),其分子和水分子的親和力大于水分子的內(nèi)聚力,表現(xiàn)為水滴的接觸角小于90°,如圖3-12(b)所示,水分在其表面容易形成水膜,表面電導(dǎo)率很大,這種固體電介質(zhì)稱(chēng)為親水性介質(zhì)。

image.png 

采取使介質(zhì)表面潔凈、干燥或涂敷石蠟、有機(jī)硅、絕緣漆等措施,可以降低介質(zhì)表面的電導(dǎo)。

4. 影響電介質(zhì)電導(dǎo)的主要因素

(1)溫度。離子電導(dǎo)率具有正溫度系數(shù),電介質(zhì)電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系如下式所示:

image.png 

式中:A、B為常數(shù);T為絕對(duì)溫度。

(2)雜質(zhì)。由于雜質(zhì)中的離子數(shù)較多,因此當(dāng)介質(zhì)中的雜質(zhì)增多時(shí),其電導(dǎo)會(huì)明顯增加。各類(lèi)雜質(zhì)中水分的影響最大,因水分本身電導(dǎo)較大,而且水分能使介質(zhì)中的另一些雜質(zhì)(如鹽類(lèi)、酸類(lèi)等物質(zhì))發(fā)生水解,從而大大增加介質(zhì)的電導(dǎo)。所以,電氣設(shè)備在運(yùn)行中一定要注意防潮。

5.討論電導(dǎo)的意義

(1)電導(dǎo)是絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的理論依據(jù),在做預(yù)防性試驗(yàn)時(shí),可利用絕緣電阻、泄漏電流及吸收比判斷設(shè)備的絕緣情況是否良好。

(2)在直流電壓作用下,分層絕緣時(shí),各層電壓分布與電導(dǎo)成反比。因此設(shè)計(jì)用于直流的電氣設(shè)備時(shí),要注意所用電介質(zhì)的電導(dǎo)率,盡量使材料得到合理的使用。

(3)注意環(huán)境濕度對(duì)固體電介質(zhì)表面電導(dǎo)的影響及親水性材料的表面防水處理。

3.1.3 電介質(zhì)的損耗

由前述電介質(zhì)的極化和電導(dǎo)可以看出,電介質(zhì)在電場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生能量損耗。在外加電壓作用下,電介質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量稱(chēng)為介質(zhì)損耗


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