任何电介质总有一些联系弱的带电质点存在,在电场作用下,它们可作有方向的运动构成电流,因而任何电介质都具有一定的电导。在加直流电压U于介质时,初瞬间由于各种极化过程的存在,流过介质中的电流是随时间变化的,在一定时间后,极化过程结束,流过介质的电流趋于一定值I(泄漏电流),与此对应的电阻称电介质的绝缘电阻(R∞),可用下式求得
对固体介质,它应包括绝缘的体积绝缘电阻与表面绝缘电阻两部分。
如果要把绝缘的体积泄漏与表面泄漏分开,应在测量回路中加辅助电极,使表面造游不通过测量表计。
介质的绝缘电阻决定着介质中的泄漏电流,它将引起介质发热,加速绝缘老化。
介质电导(绝缘电阻之倒数)与金属电导不同,它比金属的电导小得多,且为离子性的(金属的电导是电子电导),故与温度有关。温度越高,参与漏导的离子(介质本身或杂质的)越多,即电导电流越大,所以介质电阻具有负的温度系数(金属电器的温度系数是正值)。
图2-8给出了直流电压作用下流过介质的电流变化情况。i1为电容电流分量,它是由加压初瞬电极间的几何电容,以及介质中的电子式或离子式极化过程所引起的电流,i1存在时间很短,可认为瞬间完成的。i2为吸收电流分量,是由偶极式极化或夹层极化所引起,其存在时间较长,约为几分至数十分钟,有损耗。i2与时间轴所夹的面积,即为吸收电荷。一般地说吸收现象主要是由不均匀介质的夹层极化所引起的。I是泄漏电流(或称传导电流),它与绝缘电阻值相对应,不随时间变化。于是介质中流过的总电流为
由此可画出图2-9的等值电路。其中C0代表无损极化与电极间几何电容的纯电容分支,C0中流过的电流为i1;ra、Ca代表有损耗极化电流分支,其中流过的电流为i2,即吸收电流;r∞代表泄漏电流分支,r∞中流过的电流为i∞=I。
气体介质的电导;在其伏安特性(图1-1)上,0a段可视为常数,此后就不再是常数了,通常气体绝缘工作在ab段。故只要工作在场强低于其击穿值时,可不必考虑。
液体介质电导:构成液体介质电导的因素主要有两种。一种是由液体本身的分子和杂质的分子离解为离子;另一种是液体中的胶体质点(如变压器油中悬浮的小水滴),吸附电荷后变成带电质点。
中性液体的离子电导:主要是由杂质离子构成(杂质电导),极性液体除杂质形成外还有本身分子形成的离子,故电导率较高,如前所述,水与精等强极性液体,本身电导已很大,不能作为绝缘材料,但在工程中,介质总不免含有一些水分,它在介质中起非常有害的影响。
影响液体介质电导的因素主要是杂质与温度,
固体介质的电导分体积电导与表面电导。体积电导由本身离子和杂质离子构成,其本身离子电导很小,故一般在温度不太高时,杂质电导起主要作用。杂质的形成可以是人为的为一定目的而加入的某种成分,有些是外界侵入的(水分),故对多孔性材料,要进行防止水分侵入的处理
因体介质的表面,在干燥、清洁时,其电导很小。故其表面电导主要是附着于介质表面的水分与其他污物引起。此外也与介质本身的性质有关,对中性、弱极性介质、水分在其上不能形成连续的水珠,故表面电阻率较高(硅有机物、石蜡等):有的介质部分溶于水,其电阻率较小(大部分玻璃属此类),且与温度有关。对多孔性介质,其表面电阻、体积电阻均小(纤维材料即属此类)。
对一些防潮性差的介质,要采取表面处理,以增大其表面电阻,如绝缘子表面涂硅有机物等。
绝缘电阻在工程实际中的意义:
(1)在预防性试验中,以绝缘电阻值判断绝缘的优劣或是否受潮。
(2)多层介质在直流电压下,电压分布与电导成反比,故设计用于直流的设备要注意所用介质的电导,应使材料使用合理。
(3)设计时要考虑绝缘的使用环境,特别是湿度。
(4)并非所有情况下均要求绝缘电阻值高。如高压套管法兰附近上半导体釉,是为改善电压分布。
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