1、绝缘问题的研究：介质绝缘特性钟云里（ 衢州学院, 电气工程及其自动化 ,11电气工程本1班 学号：4110211120）高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其它复合介质。由于气体绝缘介质不存在老化的问题，在击穿后也有完全的绝缘自恢复特性，再加上其成本非常廉价，因此气体成为了在实际应用中最常见的绝缘介质。气体击穿过程的理论研究虽然还不完善，但是相对于其他几种绝缘材料来说最为完整。因此，高电压绝缘的论述一般都由气体绝缘开始。液体电介质又称绝缘油，在常温下为液态，在电气设备中起绝缘、传热、浸渍及填充作用，主要用在变压器、油断路器、电容器和电缆等电气设备中。在断路器和电容器中的绝缘油还分别有
2、灭弧和储能作用。液体电介质电气强度比气体的高；用液体介质代替气体介质制造的高压电气设备体积小，节省材料；液体介质大多可燃，易氧化变质，导致电气性能变坏。电气设备对液体介质的要求：电气性能好，如绝缘强度高、电阻率高、介质损耗及介电常数小（电容器则要求介电常数高）；散热及流动性能好，即粘度低、导热好、物理及化学性质稳定、不易燃、无毒等。液体电介质有矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油三大类。实际应用中，也常使用混合油，即用两种或两种以上的绝缘油混合成新的绝缘油，以改善某些特性，例如耐燃性、析气性、自熄性、局部放电特性等。固体介质广泛用作电气设备的内绝缘，常见的有绝缘纸、纸板、云母、塑料等，而用于制造绝缘
3、子的固体介质有电瓷、玻璃、硅橡胶等。电介质的电气特性，主要表现为它们在电场作用下的导电性能、介电性能和电气强度，它们分别以四个主要参数，即电导率（或绝缘电阻率 ）、介电常数 、介质损耗角正切和击穿电场强度（简称击穿场强） 来表示。一切电介质在电场作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理现象。由于受各种电离因素的影响，空气间会产生少量带电粒子。在电场的作用下，这些带电质点沿电场方向运动。在一定条件下会形成电子崩和流注。空气间隙中，处于电场中的带电质点，在电场力的作用下，在电场中运动。与中性质点发生碰撞产生新的自由电子和正离子，这种现象称为碰撞游离。碰撞游离是气体放电过程中产生带电质点的重要来源。
4、在气体放电过程中，碰撞电离主要是由自由电子与气体分子（或原子）相碰撞而引起的。外界游离因子在阴极附近产生一个初始电子，如果空间电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞游离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞游离，产生更多电子。依此电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。电子崩发展到阳极，其崩头的电子进入阳极中和，崩体内的正离子在电场作用下向阴极运动。若气隙上的电压较低，场强较小，则正离子撞击阴极板时从阴极逸出的电子将全部和正离子复合，阴极表面游离不出自由电子。此时若取消外界游离因素，气隙中将没有产生新电子崩的电
5、子，放电会停止。此即是非自持放电。若气隙上的电压达到其临界击穿电压，则由于正离子的动能大，撞击阴极表面时就能使其逸出自由电子，此时即使取消外界游离因素，阴极表面游离出的电子可弥补原来发展电子崩的那个电子，产生新的电子崩，使放电继续进行下去。此即是自持放电。气压和温度（影响密度）对击穿电压有重要的影响。湿度对气体间隙的击穿电压也有一定的影响。湿度增大，气体间隙的击穿电压增高。因为随着湿度的增大，空气中的水分增加，电子与水分子发生碰撞的机会增多，水分子捕获自由电子形成负离子增多。加强复合的作用，因而对气体中的放电过程起到抑制的作用，击穿电压增高。在均匀电场中，空气间隙的雷电冲击击穿电压比工频击穿电
6、压高的多。但是对于操作冲击电压，如果其波前时间与对应的空气间隙距离相比较，正好处于临界波前时间的数值附近，则操作冲击电压可能低于工频击穿电压的幅值。在极不均匀场中，棒为正极时，直流击穿电压等于工频击穿电压。棒为负极时，直流击穿电压高于工频击穿电压，工频击穿一般发生在棒极电压处于正半波时。在电气设备中常常用到固体绝缘材料，如电瓷、环氧树脂、橡胶、塑料、云母等。固体电介质的击穿电压比气体、液体电介质高。固体电介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿等形式。固体电介质一旦击穿，构成永久性破坏，绝缘性能不可能恢复。固体电介质可以分为天然材料和人造材料、有机物和无机物等。根据固体电介质的物质结构，按其在电
7、场作用下的极化形式又可分为非极性或弱极性介质、极性介质和离子性介质。木材、云母、石棉和橡胶等属于天然材料。电瓷、玻璃、电木、各类塑料等属于人造材料。其中木材，橡胶等属于有机物；电瓷、玻璃等属于无机物对固体介质，由于表面吸附水分和污秽存在表面电导，受外界因素的影响很大。所以，在测量体积电阻率时，应尽量排除表面电导的影响，清除表面污秽、烘干水分、在测量电极上采取一定的措施。固体电介质的电导分为体积电导和表面电导。分别表示电介质内部和表面在电场中传导电流的能力。中性或弱极性固体介质的体积电导主要由杂质离解引起；其本身分子不容易发生离解。极性固体介质除杂质离解外本身分子离解为自由离子也是形成体积电导的
8、主要因素。 影响因素有电场强度、温度、杂质。电场强度影响与液体介质类似。电场强度影响中，没有饱和区，因为固体发生碰撞游离的场强高，发生游离前阴极就能发射电子，形成电子电导。温度和杂质的影响与液体也相似。表面电导主要是附着于介质表面的水分和其他污物引起的。表面形成水膜能造成明显的电导。除水分外如还有尘埃等污秽，则污秽中所含的盐类电解质溶于水后形成大量自由离子，使电导显著增大。亲水性物质能在表面形成水膜，如玻璃、陶瓷等憎水性物质不易吸收水分，只能在其表面形成不连续的水珠。如石蜡、硅等。显然憎水性物质表面电导相对要小。以上便是对气体，液体，固体三种绝缘介质的特性简单研究分析。【参考文献】1吴广宁，高电压技术M,机械工业出版社，20142百度文库，用户you1102共享的绝缘介质特性分析，2014
