高电压技术 电介质的损耗 1.1.3-电介质损耗.ppt

高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术精品资源共享课程 重庆电力高等专科学校 高电压技术 重庆电力高等专科学校 刘赟 副教授 重庆电力高等专科学校 1.1 绝缘材料的电气性能 子情境 1.1 绝缘材料的电气性能 1.1 .1 电介质的极化 1.1.2 电介质的电导 1.1.3 电介质的损耗 1.1.3 电介质的损耗 1.1.3 电介质的损耗 【学习任务】了解电介质在电场作用下的损耗类型，理解介质损失角正切值的意义，熟悉各类电介质损耗的特点，了解介质损失角正切值在工程上的意义。 重庆电力高等专科学校 1.1 绝缘材料的电气性能 1、电导引起的损耗 2、有损极化引起的损耗 一、电介质损耗的概念 电介质在电压作用下有能量损耗： 直流电压下：电导损耗（可用绝缘电阻表示） 1.1.3 电介质的损耗 交流电压下：电导损耗+有损极化损耗（用介质损失角正切 表示） 电导损耗 有损极化损耗 反映电导损耗和有损极化损耗之和 二、介质损失角正切 交流电压下电介质模型简化 由功率三角形可见，电介质的有功损耗为： 用有功功率P来表示介质品质好坏是不方便的，因为P值与试验电压的平方和电源频率成正比，与试品容量等因素有关，不同试品之间难以进行比较。 而当外加电压和频率一定时，试品为同一类且容量相差不大时，电容C可近似看成相同，此时，有功损耗P与tanδ成正比，故对同类试品绝缘，用介质损失角正切tanδ（δ为介质损失角，它是功率因数角的余角）来判断介质的品质，即在交流电压下的损耗大小。 如以一块放置于平行板电极中的矩形材料为例，其横截面积为A，厚度为d， 式中 和 都由材料特性决定，说明tanδ的确是与材料尺寸无关的物理量。 【实例分析】 解：根据式（1-6）可得放入固体介质后的电容 把已知数据代入式（1-10）得 （工程中tanδ常用百分数表示） 设平行平板电极间为真空时电容为0.1F。现放入εr＝3.18的固体介质，加上工频5kV电压后，介质损失有25W，试计算放入的固体介质的tanδ。 气体电介质的相对介电常数εr接近1，极化率极小，气体电介质的损耗就是电导损耗。气体介质的电导是极小的，所以气体介质的损耗也是极小的。 正因为如此，常用气体介质的电容器作为标准电容器。 三、各类电介质损耗的特点 非极性或弱极性的液体或固体，以及结构较紧密的离子性介质，它们的极化形式主要是电子式极化和离子式极化，没有极化损耗，这类介质的损耗主要由电导决定，tanδ较小 。 聚乙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、云母等也属于这类介质，是优良的绝缘材料，能用于高频或精密的设备中。 偶极性固体和液体介质以及结构不紧密的离子性固体介质除具有电导损耗外，还有极化损耗，tanδ较大。 纸、聚氯乙烯、玻璃、陶瓷等属于这类介质。 三、各类电介质损耗的特点 （2）在电气设备绝缘预防性试验中，tanδ的测量是一个基本项目。当绝缘受潮时tanδ会增大，绝缘中存在气隙或大量气泡时在高电压下tanδ也会显著增大，因此通过测量tanδ和tanδ=f(U)的关系曲线可以对绝缘状态加以判断。 （1）作为绝缘介质，希望其tanδ越小越好。损耗发热使介质容易劣化，严重时还可能导致热击穿。 思考题 1、何为电介质的电导？电介质的电导与温度有何关系？ 2、画出电介质的等值电路。 3、何为泄漏电流？何为绝缘电阻？绝缘电阻和电导有何关系？绝缘电阻通常由哪两部分并联构成？ 4、电介质电导在工程上有何意义？ 5、交流电压下引起电介质损耗的原因是什么？何为电介质损失角正切？它是衡量介质哪方面性能的物理量？作为绝缘介质，损失角正切大些好还是小些好？ ①极化 极化是指在电场作用下，电介质的表面出现电荷的现象。 极化的形式有电子式、离子式、偶极子式、夹层式。 极化的程度可用相对介电常数εr表示。 作为电气设备的绝缘介质，希望εr小；作为电容器的绝缘介质，希望εr大。 ②电导 任何电介质都有一定的导电性，电导的倒数就是绝缘电阻。 气体的电导很小，可忽略不计；液体电介质的电导大小除与电介质本身性质有关以外，还与杂质含量有关；固体电介质的电导与电介质本身性质、杂质含量和介质表面状态都有关。 作为绝缘介质，希望其电导越小越好。 ③损耗 电介质在交流电压下的损耗包含电导损耗和极化损耗两部分。 介质损耗大小用介质损失角正切tanδ表示。 作为绝缘介质，希望其tanδ越小越好。 小结