高压绝缘理论PPT资料

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高压(goy)绝缘理论,第一页，共28页。,题外话,大家好，不用自我介绍了，自冬训以来，按分公司提出的要求，班组制定了冬训计划，其中就有讲课的内容，可见分公司是重视这项工作的。分公司的决定是正确的：1、有利于专业间的融通；2、锻炼表达能力，自我提高的过程；3、可以拓展知识面，有利于全面发展；4、培训可以提高人的技术水平（素质）更好地服务于安全生产。,总结专业经验，结合现场实际，用浅显易懂的语言讲解理论，专业特点。,提到专业理论可能没兴趣，这是许多讲课人共同的困惑，不是专业教师不可能按部就班(n b ji bn)地讲，不能只为完成分公司的任务去应付，重要的是让听讲的人产生兴趣在这个专业方面有所提高，所以要想讲好课就得用点心思、下点功夫，要不然浪费时间呀！,第二页，共28页。,引 言,培训的目的,创造环境、多看多练、达到技术水平提高的目的,体会:电气专业的特点 面广、内容多,学习高电压的意义,1、它和我们生活息息相关,2、能更好地理解执行规程（术语(shy)、要求等）,3、可疑帮助分析异常情况,4、对提高试验技能有帮助,第三页，共28页。,电介质理论(lln)是高电压专业的基础,电介质：是几乎指不导电的物质，即绝缘材料。,电介质（绝缘材料）种类：,气体绝缘材料；液体绝缘材料；固体绝缘材料，常用的有树脂绝缘漆，纸、纸板等绝缘纤维制品，漆布、漆管和绑扎带等绝缘浸渍纤维制品，绝缘云母制品，电工用薄膜、复合(fh)制品和粘带，电工用层压制品，电工用塑料和橡胶、玻璃、陶瓷等,第四页，共28页。,高压(goy)绝缘基本理论,电介质（绝缘）在电场作用(zuyng)下的四种现象：,1电介质的极化(j hu),2电介质的电导 G,3电介质的损耗 tg,4电介质的击穿 Eb,时间T,电流 I,极化,电导,第五页，共28页。,高压(goy)绝缘基本理论,电介质在处于电场作用下时，电介质中分子、原子中的正电荷和负电荷发生偏移、使得 正、负电荷的中心不再重合，形成电偶极子。电偶极子的形成及其定向排列称为电介质的极 化。电介质极化后，在电介质表面上产生束缚电荷。束缚电荷不能自由移动(ydng)。,介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。介电常数愈大，电介质极化能力愈强，产 生的束缚电荷就愈多。,第六页，共28页。,电子式极化(j hu),高压(goy)绝缘基本理论,无外电场时，原子核与核外电子重心重合,离子(lz)式极化,无外电场时，正负离子重心重合,有外电场时，原子核与核外电子重心偏移,E,有外电场时，正负离子重心偏移,E,第七页，共28页。,偶极子式极化(j hu),高压(goy)绝缘基本理论,无外电场时，偶极子排列杂乱无章,偶极子式极化特点：时间(shjin)较长并有损耗,电介质极化后，在电介质表面上产生束缚电荷。束缚电荷不能自由移动。,介电常数,是表明电介质极化特征的性能参数。,E,有外电场时，偶极子顺电场排列,现用电容器来说明介电常数的物理意义。设电容器极板间为真空时，其电荷量Qo容量为 Co，,U,Qo,+,+,+,+,_,_,_,_,。S,U,Qo,+,+,+,+,_,_,_,_,Co,=,Qo,U,=,d,_,第八页，共28页。,而当极板(j bn)间充满某种电介质时，其电容量变为 C，,高压绝缘(juyun)基本理论,U,Qo,+,+,+,+,_,_,_,_,_,_,_,+,+,+,+,+,+,_,_,_,Q,则 C 与 Co 的比值即该电介质的相对(xingdu)介电常数，即：,r,=,C,_,C,。,=,_,。,表征介电特性参数,尺寸一定时，介电常数大，电容量大。,C=,Q。+Q,U,=,S,d,第九页，共28页。,高压绝缘基本(jbn)理论,绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而影响。随频率增加，有的极化过程在半周期内来不及完成，以致极化程度下降，介电常数减小。随温度增加，偶极子转向极化易于进行，介电常数增大；但当温度超过某一限度后，由于热运动加剧，极化反而困难(kn nn)一些，介电常数减小。随湿度增加，材料吸收水分，由于水的相对介电常数很高(在 80 左右)，且水分的 侵入能增加极化作用，使得电介质的介电常数明显增加。因此，通过测量介电常数，能够判质受潮程度等。,第十页，共28页。,常用(chn yn)电介质介电系数和电导率,材料,名称,介电系数,电导率(1.cm),气体介质,空气,1.00059,液体,介质,弱极性,变压器油,硅有机油,2.2,2.2-2.8,10e-12,10e-14,极性,蓖麻油,氯化联苯,4.5,4.6-5.22,10e-12,10e-10,固体,介质,中性,石蜡,聚苯乙烯,聚四氟乙烯,1.9-2.2,2.4-2.6,2,10e-16,10e-17,10e-17,极性,松香,纤维素,胶木,聚氯乙烯,沥青,2.5-2.6,6.5,4.5,3.3,2.6-2.7,10e-15,10e-14,10e-13,10e-15,10e-15,离子性,云母,电瓷,5-7,6-7,10e-15,10e-14,第十一页，共28页。,用于电容器的绝缘材料，显然希望(xwng)选用r大的电介质，因为这样可使单位电容的体积减小和重量减轻。,其他电气设备中往往希望(xwng)选用r较小的电介质，这是因为较大的r往往和较大的电导率相联系，因而介质损耗也较大。,采用r较小的绝缘材料还可减小电缆的充电电流。,高压绝缘基本(jbn)理论,气体(qt)r接近于1，液体和固体大多在26之间。,第十二页，共28页。,凡是由多种电介质组成的绝缘结构，在加上外电场后，各层电压将从开始时按介电常数分布逐渐过渡到稳态时按电导率分布。在电压重新分配的过程中，夹层(jicng)界面上会积聚起一些电荷，并重新分布，这种极化称为夹层(jicng)介质界面极化，简称夹层(jicng)极化。,随着加压时间t的增加，UB下降而UA增高，总的电压U保持不变。这就意味着CB要通过GB放掉一部分电荷，而CA要通过GB从电源再吸收一部分电荷。,高压(goy)绝缘基本理论,夹层(jicng)式极化,第十三页，共28页。,2、电介质的电导(din do),高压(goy)绝缘基本理论,电导G、泄漏电流Ig、绝缘电阻(dinz)R 均反应绝缘好坏，实际中多用R或Ig,电导G表征电介质导电性能的主要物理量，其倒数为电阻R=1/G。,按载流子的不同，电介质的电导又可分为离子电导和电子电导两种。,离子电导：本征离子电导：极性电介质有较大的本征离子电导，杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中，主要是杂质离子电导。,电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。,第十四页，共28页。,高压绝缘(juyun)基本理论,(1)气体(qt)电介质电导,光,热,放电,U,I,Uj,气体电介质在低于气体击穿电场强度下，泄漏电流极小，故可作为标准(biozhn)电容器的介质。,当气体电介质场强达到其击穿场强时，气体分子发生碰撞游离大量电子参与导电。气体由绝缘状态变为导电状态,提高气体耐电强度的措施：提高气体压力,采用高真空,采用不易游离的气体SF,6,等,第十五页，共28页。,高压绝缘基本(jbn)理论,(2)液体(yt)电介质电导,电泳电导：载流子为带电的分子团，通常是乳化状态的胶体粒子(lz)（例如绝缘油中的悬浮胶粒）或细小水珠，他们吸附电荷后变成了带电粒子(lz)。,分类：,离子电导,：电介质分子或杂质分子离解成离子参与电导。中性、弱极性液体介质电导小。,液体绝缘的电导主要是含杂质（水、纤维、气体等），构成小桥，电导电流增大，并恶性循环。,第十六页，共28页。,电导G、泄漏电流Ig、绝缘电阻(dinz)R 均反应绝缘好坏，实际中多用R或Ig,因此，通过测量介电常数，能够判质受潮程度等。,无外电场时，原子核与核外电子重心重合,液体绝缘的电导主要是含杂质（水、纤维、气体等），构成小桥，电导电流增大，并恶性循环。,4电介质的击穿 Eb,相当于该耐热等级的绝缘材料简述,高压(goy)绝缘基本理论,总结专业经验，结合现场实际，用浅显易懂的语言讲解理论，专业特点。,电导G、泄漏电流Ig、绝缘电阻(dinz)R 均反应绝缘好坏，实际中多用R或Ig,采用r较小的绝缘材料还可减小电缆的充电电流。,分公司的决定是正确的：1、有利于专业间的融通；,1电介质的极化(j hu),电击穿：碰撞游离，时间短，击穿电压高,电导G表征电介质导电性能的主要物理量，其倒数为电阻R=1/G。,高压绝缘基本(jbn)理论,寿命（发电机变压器的冷却）,高压绝缘(juyun)基本理论,(3)固体(gt)电介质电导,通常是杂质离子(lz)参与导电,接近击穿时碰撞游离和阴极释放出大量电子参与导电,体积电导和表面导电：,表面电导通常远大于体积电导，受环境影响很大，如受潮、脏污。所以，在测量体积电阻率时，应尽量排除表面电导的影响，应清除表面污秽、烘干水分、并在测量电极上采取一定的措施。,电介质电导受温度影响较大：温度高，电导大，泄漏电流大，绝缘电阻低。,第十七页，共28页。,实例(shl),解释吸收现象,电机槽口黑色半导体漆,套管瓷釉接近法兰部位半导体釉,用摇表测量变压器绕组绝缘时，最初瞬间绕组内出现(chxin)三个电流分量，即充电电流、传导电流和吸收电流。充电电流与被测绝缘体的结构有关，衰减很快；传导电流取决于绝缘的受潮和脏污情况，在测量过程中只要外施电压不变，它的数值不变；吸收电流是因加上直流电压后绝缘内部出现(chxin)的极化现象而产生的，其衰减时间常数大。当绝缘有局部缺陷、受潮及脏污时，传导电流很大，而吸收电流变化很小，通常用两种测量时间的绝缘电阻值相比作为吸收比。一般认为，温度在1030时，吸收比KR60Rl51.3为合格。,第十八页，共28页。,吸收(xshu)曲线和等值图,第十九页，共28页。,第二十页，共28页。,高压绝缘(juyun)基本理论,3 电介质的损耗(snho),介质损耗：在电场作用下电介质中总有一定的能量损耗，包括由电导引起的损耗和某些有损极化（例如偶极子、夹层(jicng)极化）引起的损耗，总称介质损耗。,直流下,：电介质中没有周期性的极化过程，只要外加电压还没有达到引起局部放电的数值，介质中的损耗将仅由电导组成，所以可用体积电导率和表面电导率说明问题，不必再引入介质损耗这个概念了。,第二十一页，共28页。,高压绝缘基本(jbn)理论,交流时：流过电介质的电流,其中：功率因数角；介质损耗角。,IR 有功(yu n)分量（损耗）IC 无功分量,介质损耗(snho)角正切,介质损耗功率,第二十二页，共28页。,高压(goy)绝缘基本理论,4 电介质的击穿(j chun),当施加于电介质上的电压超过某临界值U时，其中电流剧增(j zn)，使电介质有绝缘状态变为导电状态的现象叫电介质的击穿。,均匀电场中，电介质的击穿场强Eb与击穿电压Ub的关系,Eb=,Ub,d,U,d,(1)气体电介质的击穿（,放电形态）,形成：初始电子获能量碰撞游离电子崩大量电子、离子高导电通道击穿,影响因素:气压、温度、湿度、电极形状、气体成分质,第二十三页，共28页。,高压绝缘(juyun)基本理论,巴申定律:,提高气体压力可提高Ub,提高真空（在某范围(fnwi)内降低气体压力）也可提高Ub,Ub,PS,FS6气体具有(jyu)高耐电强度：可减小碰撞游离机会,均匀电场（平板或球隙电极），放电稳定，击穿场强高，约30kV/cm。,极不均匀电场：尖板，导线大地，绕组外壳,首先 易局部放电（电晕放电），放电易发展，,Ub低。,第二十四页，共28页。,高压(g