电介质的电气性能电介质的电气性能研究电介质电气性能意义研究电介质电气性能意义设备绝缘的基础设备绝缘的基础超高压大容量的发展超高压大容量的发展新材料促进了电力工业的进步新材料促进了电力工业的进步我国绝缘材料发展的现状我国绝缘材料发展的现状加强绝缘材料的研究，促进科技发展加强绝缘材料的研究，促进科技发展电介质电气性能的划分电介质电气性能的划分四个电气性能：四个电气性能：四个电气性能：四个电气性能：电介质极化特性、电介质损耗特性、电介质极化特性、电介质损耗特性、电介质极化特性、电介质损耗特性、电介质极化特性、电介质损耗特性、 电气传导特性、电气击穿特性电气传导特性、电气击穿特性电气传导特性、电气击穿特性电气传导特性、电气击穿特性 介介介介 电电电电 特特特特 性：性：性：性： 电气传导特性：电气传导特性：电气传导特性：电气传导特性： 如载流子移动、高场强下的电气传导如载流子移动、高场强下的电气传导如载流子移动、高场强下的电气传导如载流子移动、高场强下的电气传导 机理等；主要物理量为绝缘电导和泄漏电流机理等；主要物理量为绝缘电导和泄漏电流机理等；主要物理量为绝缘电导和泄漏电流机理等；主要物理量为绝缘电导和泄漏电流电气击穿特性：电气击穿特性：电气击穿特性：电气击穿特性： 包括击穿机理、劣化、电压包括击穿机理、劣化、电压包括击穿机理、劣化、电压包括击穿机理、劣化、电压- - - -时间特时间特时间特时间特 性曲线（性曲线（性曲线（性曲线（V-tV-tV-tV-t）等；主要物理量为击穿场强）等；主要物理量为击穿场强）等；主要物理量为击穿场强）等；主要物理量为击穿场强 电介质极化机理，主要物理量为介电常数电介质极化机理，主要物理量为介电常数电介质极化机理，主要物理量为介电常数电介质极化机理，主要物理量为介电常数电介质损耗机理，主要物理量为介损电介质损耗机理，主要物理量为介损电介质损耗机理，主要物理量为介损电介质损耗机理，主要物理量为介损tgtgtgtg电介质物质结构的基本形式电介质物质结构的基本形式形成分子和聚集态的各种健形成分子和聚集态的各种健形成分子和聚集态的各种健形成分子和聚集态的各种健离子健离子健离子健离子健共价键共价键共价键共价键分子健分子健分子健分子健电介质的分类：根据化学结构分为电介质的分类：根据化学结构分为电介质的分类：根据化学结构分为电介质的分类：根据化学结构分为3 3 3 3类类类类非极性及弱极性电介质非极性及弱极性电介质非极性及弱极性电介质非极性及弱极性电介质偶极性电介质偶极性电介质偶极性电介质偶极性电介质离子性电介质离子性电介质离子性电介质离子性电介质NaNa11112 28 81 1离子结构电介质离子结构电介质离子结构电介质离子结构电介质 ( ( ( (岩盐岩盐岩盐岩盐) ) ) ) NaCl共共共共价键价键价键价键 + 中性共价键中性共价键中性共价键中性共价键 极性共价键极性共价键极性共价键极性共价键 H + = H + = H H一、电介质的极化及一、电介质的极化及介电常数介电常数极化现象极化现象极化现象极化现象平板真空电容器电容量：平板真空电容器电容量：平板真空电容器电容量：平板真空电容器电容量：插入固体电解质后电容量：插入固体电解质后电容量：插入固体电解质后电容量：插入固体电解质后电容量：相对介电常数：相对介电常数：相对介电常数：相对介电常数：相对介电常数是反映电介相对介电常数是反映电介相对介电常数是反映电介相对介电常数是反映电介质极化程度的物理量质极化程度的物理量质极化程度的物理量质极化程度的物理量由电介质极化引起的由电介质极化引起的由电介质极化引起的由电介质极化引起的束缚电荷束缚电荷束缚电荷束缚电荷极化概念：极化概念：极化概念：极化概念：电场中有电介质时，由于电场的作用电介电场中有电介质时，由于电场的作用电介电场中有电介质时，由于电场的作用电介电场中有电介质时，由于电场的作用电介质内部发生形变，结果导致电介质内部电荷分布的变质内部发生形变，结果导致电介质内部电荷分布的变质内部发生形变，结果导致电介质内部电荷分布的变质内部发生形变，结果导致电介质内部电荷分布的变化。这个过程称作极化化。这个过程称作极化化。这个过程称作极化化。这个过程称作极化偶极子偶极子偶极子偶极子(dipole)(dipole)(dipole)(dipole)：单位体积电介质在施加电场前内单位体积电介质在施加电场前内单位体积电介质在施加电场前内单位体积电介质在施加电场前内部的电荷是均匀分布的，在电场的作用下这些电荷部的电荷是均匀分布的，在电场的作用下这些电荷部的电荷是均匀分布的，在电场的作用下这些电荷部的电荷是均匀分布的，在电场的作用下这些电荷发生位移，这个单位体积就形成一对偶极子。发生位移，这个单位体积就形成一对偶极子。发生位移，这个单位体积就形成一对偶极子。发生位移，这个单位体积就形成一对偶极子。极化强度：极化强度：极化强度：极化强度：偶极子的扭矩称作极化强度偶极子的扭矩称作极化强度偶极子的扭矩称作极化强度偶极子的扭矩称作极化强度P P P P。极化电荷极化电荷极化电荷极化电荷(polarization charge) (polarization charge) (polarization charge) (polarization charge) ：P P P P是电场作用下电介质内部呈现的电荷密度，称作极是电场作用下电介质内部呈现的电荷密度，称作极是电场作用下电介质内部呈现的电荷密度，称作极是电场作用下电介质内部呈现的电荷密度，称作极化电荷化电荷化电荷化电荷。均匀极化均匀极化均匀极化均匀极化(uniform polarization)(uniform polarization)(uniform polarization)(uniform polarization)：绝缘体内部任何地方电荷的位移相同时叫做均匀极化。绝缘体内部任何地方电荷的位移相同时叫做均匀极化。绝缘体内部任何地方电荷的位移相同时叫做均匀极化。绝缘体内部任何地方电荷的位移相同时叫做均匀极化。这些电荷由于是极化引起的，不能单独取出来这些电荷由于是极化引起的，不能单独取出来这些电荷由于是极化引起的，不能单独取出来这些电荷由于是极化引起的，不能单独取出来真实电荷：真实电荷：真实电荷：真实电荷：与之相对应，导体中带电的电荷可以自由地与之相对应，导体中带电的电荷可以自由地与之相对应，导体中带电的电荷可以自由地与之相对应，导体中带电的电荷可以自由地取出，称作真实电荷。取出，称作真实电荷。取出，称作真实电荷。取出，称作真实电荷。具备有这种特性的物质称作具备有这种特性的物质称作具备有这种特性的物质称作具备有这种特性的物质称作 电介质电介质电介质电介质 由由由由P P P P可得每单位体积的电荷量：可得每单位体积的电荷量：可得每单位体积的电荷量：可得每单位体积的电荷量： 电介质的极化有五种基本形式：电介质的极化有五种基本形式：电介质的极化有五种基本形式：电介质的极化有五种基本形式： 电子位移极化电子位移极化电子位移极化电子位移极化离子位移极化离子位移极化离子位移极化离子位移极化转向极化转向极化转向极化转向极化夹层介质界面极化夹层介质界面极化夹层介质界面极化夹层介质界面极化空间电荷极化空间电荷极化空间电荷极化空间电荷极化 一、电子的位移极化一、电子的位移极化一、电子的位移极化一、电子的位移极化 当物质原子里的电子轨当物质原子里的电子轨当物质原子里的电子轨当物质原子里的电子轨道受到外电场道受到外电场道受到外电场道受到外电场 E E E E 的作用时，其负的作用时，其负的作用时，其负的作用时，其负电荷作用中心相对于原子核产生电荷作用中心相对于原子核产生电荷作用中心相对于原子核产生电荷作用中心相对于原子核产生位移，形成电矩，称电子的位移位移，形成电矩，称电子的位移位移，形成电矩，称电子的位移位移，形成电矩，称电子的位移极化。极化。极化。极化。 特点：特点：特点：特点：1 1 1 1、电子位移极化存在于一切气体、电子位移极化存在于一切气体、电子位移极化存在于一切气体、电子位移极化存在于一切气体、液体及固体介质中液体及固体介质中液体及固体介质中液体及固体介质中2 2 2 2、具有弹性，当外电场去掉后，、具有弹性，当外电场去掉后，、具有弹性，当外电场去掉后，、具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，依靠正、负电荷间的吸引力，依靠正、负电荷间的吸引力，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上会重合，对作用中心又马上会重合，对作用中心又马上会重合，对作用中心又马上会重合，对外不显电性外不显电性外不显电性外不显电性3 3 3 3、极化速度快，、极化速度快，、极化速度快，、极化速度快，10101010-14-14-14-1410101010-15-15-15-15秒，秒，秒，秒， 在各种频率的交变电场下均在各种频率的交变电场下均在各种频率的交变电场下均在各种频率的交变电场下均能产生，与频率无关能产生，与频率无关能产生，与频率无关能产生，与频率无关4 4 4 4、极化强度与电矩的大小成正比，、极化强度与电矩的大小成正比，、极化强度与电矩的大小成正比，、极化强度与电矩的大小成正比，且随着外电场的增强而增大且随着外电场的增强而增大且随着外电场的增强而增大且随着外电场的增强而增大5 5 5 5、与温度无关、与温度无关、与温度无关、与温度无关6 6 6 6、不引起能量损耗、不引起能量损耗、不引起能量损耗、不引起能量损耗极化机理：极化机理：极化机理：极化机理：二、离子的位移极化二、离子的位移极化二、离子的位移极化二、离子的位移极化在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化极化机理：极化机理：极化机理：极化机理：特点：特点：特点：特点：1 1、有弹性，可恢复、有弹性，可恢复、有弹性，可恢复、有弹性，可恢复2 2、极化完成、极化完成、极化完成、极化完成时间约为时间约为时间约为时间约为 l0l0-12-12-10-10-13-13s s，当交变电场的频率，当交变电场的频率，当交变电场的频率，当交变电场的频率低于红外线光频率，低于红外线光频率，低于红外线光频率，低于红外线光频率，离子的位移极化与频率无关离子的位移极化与频率无关离子的位移极化与频率无关离子的位移极化与频率无关3 3、极化程度与电场强度成正比、极化程度与电场强度成正比、极化程度与电场强度成正比、极化程度与电场强度成正比4 4、温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；即离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增即离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增即离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增即离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程度降低。通常前一种因素影响较大度降低。通常前一种因素影响较大度降低。通常前一种因素影响较大度降低。通常前一种因素影响较大5 5 5 5、有极微量的能量损耗有极微量的能量损耗有极微量的能量损耗有极微量的能量损耗 三、极性分子的转向极化三、极性分子的转向极化三、极性分子的转向极化三、极性分子的转向极化在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子顺电场方向定向排在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子顺电场方向定向排在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子顺电场方向定向排在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子顺电场方向定向排列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化极化机理：极化机理：极化机理：极化机理：(a)无外电场E=0-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+(b)有外电场 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E+ +-特点：特点：特点：特点：1 1、有弹性，可恢复、有弹性，可恢复、有弹性，可恢复、有弹性，可恢复2 2、与频率有关，与频率有关，与频率有关，与频率有关，极化完成极化完成极化完成极化完成时间约为时间约为时间约为时间约为 l0l0-6-6-10-10-2-2s s，甚至更长，甚至更长，甚至更长，甚至更长，有可能跟不上交变电场的变化，使极化率减小有可能跟不上交变电场的变化，使极化率减小有可能跟不上交变电场的变化，使极化率减小有可能跟不上交变电场的变化，使极化率减小3 3、与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就、与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就、与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就、与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就越整齐，转向极化就越强越整齐，转向极化就越强越整齐，转向极化就越强越整齐，转向极化就越强4 4、与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热、与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热、与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热、与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系紧紧紧紧( (例如粘度很大例如粘度很大例如粘度很大例如粘度很大) )，分子难以转向极化较弱。所以极，分子难以转向极化较弱。所以极，分子难以转向极化较弱。所以极，分子难以转向极化较弱。所以极性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强，性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强，性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强，性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强，以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小5 5、有能量损耗、有能量损耗、有能量损耗、有能量损耗四、夹层极化四、夹层极化四、夹层极化四、夹层极化高电压设备的绝高电压设备的绝高电压设备的绝高电压设备的绝 缘由几种不同的缘由几种不同的缘由几种不同的缘由几种不同的材料组成，或介质不均匀，这种情况材料组成，或介质不均匀，这种情况材料组成，或介质不均匀，这种情况材料组成，或介质不均匀，这种情况 会出现会出现会出现会出现“夹层介质界面夹层介质界面夹层介质界面夹层介质界面 极化极化极化极化”现象。现象。现象。现象。合闸时：合闸时：合闸时：合闸时：稳态时：稳态时：稳态时：稳态时：当：当：当：当：则：则：则：则： 存在电压从新分配，电荷存在电压从新分配，电荷存在电压从新分配，电荷存在电压从新分配，电荷在介质空间从新分布，夹层界在介质空间从新分布，夹层界在介质空间从新分布，夹层界在介质空间从新分布，夹层界面有电荷堆积的过程，从而产面有电荷堆积的过程，从而产面有电荷堆积的过程，从而产面有电荷堆积的过程，从而产生电矩生电矩生电矩生电矩极化机理：极化机理：极化机理：极化机理：设：设：设：设：T=0T=0时时时时: :TT时：时：时：时：整个介质等值电容：整个介质等值电容：整个介质等值电容：整个介质等值电容：增大了增大了增大了增大了特点：特点：特点：特点：1 1、只在低频下有意义，夹层界面上电荷的堆积是通、只在低频下有意义，夹层界面上电荷的堆积是通、只在低频下有意义，夹层界面上电荷的堆积是通、只在低频下有意义，夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导过介质电导过介质电导过介质电导GG完成的，其过程很缓慢，它的形成完成的，其过程很缓慢，它的形成完成的，其过程很缓慢，它的形成完成的，其过程很缓慢，它的形成时间从几十分之时间从几十分之时间从几十分之时间从几十分之秒到儿分钟，甚至有长达几小秒到儿分钟，甚至有长达几小秒到儿分钟，甚至有长达几小秒到儿分钟，甚至有长达几小时的。时的。时的。时的。2 2、与电场强度和温度有关、与电场强度和温度有关、与电场强度和温度有关、与电场强度和温度有关3 3、有能量损耗、有能量损耗、有能量损耗、有能量损耗4 4、出现在电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感、出现在电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感、出现在电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感、出现在电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感器、电抗器等复合绝缘中器、电抗器等复合绝缘中器、电抗器等复合绝缘中器、电抗器等复合绝缘中五、空间电荷极化五、空间电荷极化五、空间电荷极化五、空间电荷极化极化机理：极化机理：极化机理：极化机理：正负离子移动正负离子移动正负离子移动正负离子移动介质类型：介质类型：介质类型：介质类型：含离子和杂质离子的介质含离子和杂质离子的介质含离子和杂质离子的介质含离子和杂质离子的介质建立极化时间：建立极化时间：建立极化时间：建立极化时间：很长很长很长很长极化程度影响因素：极化程度影响因素：极化程度影响因素：极化程度影响因素：电场强度（有关）电场强度（有关）电场强度（有关）电场强度（有关）电源频率（低频下存在）电源频率（低频下存在）电源频率（低频下存在）电源频率（低频下存在）温度（有关）温度（有关）温度（有关）温度（有关）极化弹性：极化弹性：极化弹性：极化弹性：非弹性；非弹性；非弹性；非弹性；消耗能量：消耗能量：消耗能量：消耗能量：有有有有E E空间电荷极化-_+_名名名名 称称称称产生极化的地方、产生极化的地方、产生极化的地方、产生极化的地方、特征等特征等特征等特征等到达平衡到达平衡到达平衡到达平衡的时间的时间的时间的时间发生极化的原因发生极化的原因发生极化的原因发生极化的原因电子式极化电子式极化电子式极化电子式极化离子式极化离子式极化离子式极化离子式极化偶极子极化偶极子极化偶极子极化偶极子极化夹层介质界面极化夹层介质界面极化夹层介质界面极化夹层介质界面极化空间电荷极化空间电荷极化空间电荷极化空间电荷极化任何物质的原子中任何物质的原子中任何物质的原子中任何物质的原子中离子组成的物质离子组成的物质离子组成的物质离子组成的物质极性分子组成的物质极性分子组成的物质极性分子组成的物质极性分子组成的物质复合介质的交界面复合介质的交界面复合介质的交界面复合介质的交界面电极近旁电极近旁电极近旁电极近旁1010-15-15秒秒秒秒1010-13-13秒秒秒秒1010-10-101010-2-2秒秒秒秒数秒数秒数秒数秒 数日数日数日数日数秒数秒数秒数秒 数日数日数日数日束缚电荷的位移束缚电荷的位移束缚电荷的位移束缚电荷的位移 自由电子的移动自由电子的移动自由电子的移动自由电子的移动电介质极化的概要电介质极化的概要电介质极化的概要电介质极化的概要材料类别材料类别材料类别材料类别名称名称名称名称相对介电常数相对介电常数相对介电常数相对介电常数 r r（2020）气体介质（标准大气条件）气体介质（标准大气条件）气体介质（标准大气条件）气体介质（标准大气条件）空空空空 气气气气1.000581.00058液体介质液体介质液体介质液体介质弱极性弱极性弱极性弱极性变压器油变压器油变压器油变压器油硅有机液体硅有机液体硅有机液体硅有机液体2.22.52.22.52.22.82.22.8极极极极 性性性性蓖麻油蓖麻油蓖麻油蓖麻油氯化联苯氯化联苯氯化联苯氯化联苯4.54.54.65.24.65.2强极性强极性强极性强极性丙丙丙丙 酮酮酮酮酒酒酒酒 精精精精水水水水222233338181固体介质固体介质固体介质固体介质中性或中性或中性或中性或弱极性弱极性弱极性弱极性石石石石 蜡蜡蜡蜡聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚四氯乙烯聚四氯乙烯聚四氯乙烯聚四氯乙烯松松松松 香香香香沥沥沥沥 青青青青2.02.52.02.52.52.62.52.62.02.22.02.22.52.62.52.62.62.72.62.7极极极极 性性性性纤维素纤维素纤维素纤维素胶胶胶胶 水水水水聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯沥沥沥沥 青青青青6.56.54.54.53.03.53.03.52.62.72.62.7离子性离子性离子性离子性云云云云 母母母母电电电电 瓷瓷瓷瓷57575.56.55.56.5几种介电质的介电常数几种介电质的介电常数几种介电质的介电常数几种介电质的介电常数讨论电介质极化的意义：讨论电介质极化的意义：讨论电介质极化的意义：讨论电介质极化的意义：1 1、选择绝缘：、选择绝缘：、选择绝缘：、选择绝缘：电容器电容器电容器电容器大大大大电容器单位容量体积和重可减少电容器单位容量体积和重可减少电容器单位容量体积和重可减少电容器单位容量体积和重可减少电缆电缆电缆电缆小小小小可使电缆工作时充电电流减小可使电缆工作时充电电流减小可使电缆工作时充电电流减小可使电缆工作时充电电流减小电机定子线圈槽出口和套管电机定子线圈槽出口和套管电机定子线圈槽出口和套管电机定子线圈槽出口和套管小小小小, ,可提高沿面放电电压可提高沿面放电电压可提高沿面放电电压可提高沿面放电电压2 2、多层介质的合理配合：、多层介质的合理配合：、多层介质的合理配合：、多层介质的合理配合：电场分布与电场分布与电场分布与电场分布与成反比成反比成反比成反比组合绝缘采用适当的材料可使电场分布合理组合绝缘采用适当的材料可使电场分布合理组合绝缘采用适当的材料可使电场分布合理组合绝缘采用适当的材料可使电场分布合理3 3、研究介质损耗的理论依据：介质损耗与极化类型有关，损耗是绝缘研究介质损耗的理论依据：介质损耗与极化类型有关，损耗是绝缘研究介质损耗的理论依据：介质损耗与极化类型有关，损耗是绝缘研究介质损耗的理论依据：介质损耗与极化类型有关，损耗是绝缘劣化和热击穿的主要原因劣化和热击穿的主要原因劣化和热击穿的主要原因劣化和热击穿的主要原因4 4、绝缘试验的理论依据：在绝缘预防性试验中通过测量吸收电流可以、绝缘试验的理论依据：在绝缘预防性试验中通过测量吸收电流可以、绝缘试验的理论依据：在绝缘预防性试验中通过测量吸收电流可以、绝缘试验的理论依据：在绝缘预防性试验中通过测量吸收电流可以反映夹层极化现象，能够判断绝缘受潮情况。吸收电荷将对人身构反映夹层极化现象，能够判断绝缘受潮情况。吸收电荷将对人身构反映夹层极化现象，能够判断绝缘受潮情况。吸收电荷将对人身构反映夹层极化现象，能够判断绝缘受潮情况。吸收电荷将对人身构成威胁成威胁成威胁成威胁5 5、研发新型绝缘材料、研发新型绝缘材料、研发新型绝缘材料、研发新型绝缘材料电介质极化应用实例一：电介质极化应用实例一：电介质极化应用实例一：电介质极化应用实例一：平行平板电极间距离平行平板电极间距离平行平板电极间距离平行平板电极间距离为为为为2 cm2 cm2 cm2 cm，在电极上施加，在电极上施加，在电极上施加，在电极上施加55 kV55 kV55 kV55 kV的工频电压时未的工频电压时未的工频电压时未的工频电压时未发生间隙击穿，当板电极间放入一厚为发生间隙击穿，当板电极间放入一厚为发生间隙击穿，当板电极间放入一厚为发生间隙击穿，当板电极间放入一厚为1 cm1 cm1 cm1 cm的的的的聚乙烯板（聚乙烯板（聚乙烯板（聚乙烯板（r r r r=2.3=2.3=2.3=2.3）时，问此时会发生间隙击）时，问此时会发生间隙击）时，问此时会发生间隙击）时，问此时会发生间隙击穿现象否？为什么？并请计算插入聚乙烯板前穿现象否？为什么？并请计算插入聚乙烯板前穿现象否？为什么？并请计算插入聚乙烯板前穿现象否？为什么？并请计算插入聚乙烯板前后的各介质中的电场分布。后的各介质中的电场分布。后的各介质中的电场分布。后的各介质中的电场分布。 解：解：解：解：(1)(1)插入前：插入前：插入前：插入前：E Ea a=V=V0 0/d=55/2=27.5 kV/cm/d=55/2=27.5 kV/cm(2)(2)插入后：插入后：插入后：插入后：Vs/VaVs/Va= = a a/ / s s，得，得，得，得V Va a=2.3V=2.3Vs sV V0 0=V=Vs s+Va+Va=3.3V=3.3Vs sV Vs s=V=V0 0/3.3=55/3.3=16.7 (kV)/3.3=55/3.3=16.7 (kV)E Es s=16.7 kV/cm=16.7 kV/cmV Va a=V=V0 0-V-Vs s=55-16.7=38.3 (kV)=55-16.7=38.3 (kV)E Ea a=38.3 kV/cm30 kV/cm=38.3 kV/cm30 kV/cm的空气击穿场强的空气击穿场强的空气击穿场强的空气击穿场强故插入聚乙烯板后空气间隙击穿故插入聚乙烯板后空气间隙击穿故插入聚乙烯板后空气间隙击穿故插入聚乙烯板后空气间隙击穿电介质极化应用实例二：电介质极化应用实例二：电介质极化应用实例二：电介质极化应用实例二：对于同轴电缆，可采用对于同轴电缆，可采用对于同轴电缆，可采用对于同轴电缆，可采用多层介质，在靠近内电极处采用介电常数大的好多层介质，在靠近内电极处采用介电常数大的好多层介质，在靠近内电极处采用介电常数大的好多层介质，在靠近内电极处采用介电常数大的好处是什么？为什么？从介电常数的角度来分析油处是什么？为什么？从介电常数的角度来分析油处是什么？为什么？从介电常数的角度来分析油处是什么？为什么？从介电常数的角度来分析油纸绝缘在套管中是如何改善电场分布的。目前固纸绝缘在套管中是如何改善电场分布的。目前固纸绝缘在套管中是如何改善电场分布的。目前固纸绝缘在套管中是如何改善电场分布的。目前固体绝缘的套管方兴未艾，你是如何考虑材料的选体绝缘的套管方兴未艾，你是如何考虑材料的选体绝缘的套管方兴未艾，你是如何考虑材料的选体绝缘的套管方兴未艾，你是如何考虑材料的选择呢？择呢？择呢？择呢？The EndThank You 气体电介质的介电常数气体电介质的介电常数气气气气体体体体分分分分子子子子间间间间的的的的距距距距离离离离很很很很大大大大，密密密密度度度度很很很很小小小小，气气气气体体体体的的的的极极极极化化化化率很小，一切气体的相对介电常数都接近率很小，一切气体的相对介电常数都接近率很小，一切气体的相对介电常数都接近率很小，一切气体的相对介电常数都接近1 1 1 1。气体的介电常数随温度的升高略有减小，随压力气体的介电常数随温度的升高略有减小，随压力气体的介电常数随温度的升高略有减小，随压力气体的介电常数随温度的升高略有减小，随压力的增大略有增加，但变化很小。的增大略有增加，但变化很小。的增大略有增加，但变化很小。的增大略有增加，但变化很小。 部分气体的相对介电常数部分气体的相对介电常数部分气体的相对介电常数部分气体的相对介电常数环境条件环境条件环境条件环境条件20, 1 atm 20, 1 atm 20, 1 atm 20, 1 atm 气体种类气体种类相对介电常数相对介电常数氦氦1.0000721.000072氢氢1.0000271.000027氧氧1.000551.00055氮氮1.000601.00060甲烷甲烷1.000951.00095二氧化碳二氧化碳1.000961.00096乙烯乙烯1.001381.00138空气空气1.000591.00059 液体电介质的介电常数液体电介质的介电常数非非非非极极极极性性性性和和和和弱弱弱弱极极极极性性性性电电电电介介介介质质质质：属属属属于于于于这这这这类类类类的的的的液液液液体体体体电电电电介介介介质质质质有有有有很很很很多多多多，如如如如石石石石油油油油、苯苯苯苯、四四四四氯氯氯氯化化化化碳碳碳碳、硅硅硅硅油油油油等等等等。它它它它们们们们的的的的相相相相对对对对介介介介电电电电常常常常数数数数都都都都不不不不大大大大，其其其其值值值值在在在在1.81.81.81.82.82.82.82.8范范范范围围围围内内内内。介介介介电电电电常常常常数数数数和和和和温温温温度度度度的的的的关关关关系和单位体积中的分子数与温度的关系相似系和单位体积中的分子数与温度的关系相似系和单位体积中的分子数与温度的关系相似系和单位体积中的分子数与温度的关系相似偶偶偶偶极极极极性性性性电电电电介介介介质质质质：这这这这类类类类介介介介质质质质的的的的相相相相对对对对介介介介电电电电常常常常数数数数较较较较大大大大，其其其其值值值值在在在在3 3 3 380808080范范范范围围围围，能能能能用用用用作作作作绝绝绝绝缘缘缘缘介介介介质质质质的的的的r r r r值值值值在在在在3 3 3 36 6 6 6左左左左右右右右。此此此此类类类类液液液液体体体体电电电电介介介介质质质质用用用用作作作作电电电电容容容容器器器器浸浸浸浸渍渍渍渍剂剂剂剂，可可可可使使使使电电电电容容容容器器器器的的的的比比比比电电电电容容容容增增增增大大大大，但但但但通通通通常常常常损损损损耗耗耗耗都都都都较较较较大大大大，蓖蓖蓖蓖麻麻麻麻油油油油和和和和几几几几种种种种合合合合成成成成液液液液体体体体介介介介质质质质有有有有实实实实际际际际应用应用应用应用 固体电介质的介电常数固体电介质的介电常数非非非非极极极极性性性性和和和和弱弱弱弱极极极极性性性性固固固固体体体体电电电电介介介介质质质质：此此此此类类类类固固固固体体体体电电电电介介介介质质质质的的的的种种种种类类类类很很很很多多多多，聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯、聚聚聚聚丙丙丙丙烯烯烯烯、聚聚聚聚四四四四氟氟氟氟乙乙乙乙烯烯烯烯、聚聚聚聚苯苯苯苯乙乙乙乙烯烯烯烯、石石石石蜡蜡蜡蜡、石石石石棉棉棉棉、无无无无机机机机玻玻玻玻璃璃璃璃等等等等都都都都属属属属此此此此类类类类，这这这这类类类类电电电电介介介介质质质质只只只只有有有有电电电电子子子子式式式式极极极极化化化化和和和和离离离离子子子子式式式式极极极极化化化化，介介介介电电电电常常常常数数数数不不不不大大大大，通通通通常常常常在在在在2.0-2.72.0-2.72.0-2.72.0-2.7范范范范围围围围。介介介介电电电电常常常常数数数数与温度的关系也与单位体积内的分子数与温度的关系相近与温度的关系也与单位体积内的分子数与温度的关系相近与温度的关系也与单位体积内的分子数与温度的关系相近与温度的关系也与单位体积内的分子数与温度的关系相近偶偶偶偶极极极极性性性性固固固固体体体体电电电电介介介介质质质质：属属属属于于于于此此此此类类类类的的的的固固固固体体体体电电电电介介介介质质质质有有有有树树树树脂脂脂脂、纤纤纤纤维维维维、橡橡橡橡胶胶胶胶、虫虫虫虫胶胶胶胶、有有有有机机机机玻玻玻玻璃璃璃璃、聚聚聚聚氯氯氯氯乙乙乙乙烯烯烯烯和和和和涤涤涤涤纶纶纶纶等等等等。这这这这类类类类电电电电介介介介质质质质的的的的相相相相对对对对介介介介电电电电常常常常数数数数较较较较大大大大，一一一一般般般般为为为为3-63-63-63-6，还还还还可可可可能能能能更更更更大大大大。介介介介电电电电常常常常数和温度及频率的关系和极性液体的相似数和温度及频率的关系和极性液体的相似数和温度及频率的关系和极性液体的相似数和温度及频率的关系和极性液体的相似离离子子性性电电介介质质：如如如如陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷，云云云云母母母母等等等等，此此此此类类类类电电电电介介介介质质质质的的的的相相相相对对对对介介介介电电电电常常常常数数数数 r r r r一般在一般在一般在一般在5-85-85-85-8左右左右左右左右