电介质的电导与性能

【模块描述】本模块介绍电介质电导的基本概念、特点及气体、液体和固体电介质的电导。通过定义讲解、理论分析，了解电介质电导的知识及其在工程上的意义。

【正文】

一、电介质电导的基本概念

电介质的内部总有一些自由的带电质点，在电场的作用下，带电质点会定向运动形成电流，即电介质具有一定的导电性。表征电介质电导大小的物理量是绝缘的电导率P (或绝缘的电阻率)。

电介质的电导与金属导体的电导有着本质的区别。电介质的电导主要是由离子移动造成的，电导很小，其电阻率P在10⁹～10²²Ω·cm范围。随着温度的升高，电导增大，即电介质的电导具有正的温度系数。在外施电压的作用下，由介质的电导所引起的电流称为泄漏电流，温度越高，泄漏电流越大。所以在测量绝缘电阻或漏电流时应尽量在同一温度下进行，以便于对测量结果进行比较。电介质电导的数值与电压也有关系，通常在电介质接近击穿时电导急剧上升。

导体的电导主要由电子移动造成，电导极大，其电阻率P在10^-6～10^-2Ω·cm范围。随着温度的升高，金属的电导减小。

二、电介质的电导

1.气体电介质的电导

外界游离因素在气体中会产生少量带电离子，在外电场作用下，这些带电离子定向运动构成气体电介质的电导。气体电介质中电流与电压的关系如图 TYB201401002-1所示。当电场强度很小时(U＜U_a)，电流随电压的升高而增加：当中场强度增大时（U_a＜U< U_b)，电流趋于饱和，这是因为外界游离因素产生的离子接近全部落入电极形成电流，电流的大小取决于外界游离因素的强度。此时ab 段内气体的电导很小，气体仍处于绝缘状态。当电场强度继续增大时（U> U_b），气体电介质中将发生碰撞游离使电导迅速增大。当电压达U_c时，气隙被击穿。

2.液体电介质的电导

液体电介质的电导主要由离子电导和电泳电导构成。离子电导是由液体本身和所含杂质的分子离解出的离子造成。电泳电导是由液体中的胶体质点吸附电荷带电造成的。

中性液体电介质本身分子不易离解，其电导主要是杂质分子离解出的离子；极性液体电介质的电导由杂质分子和电介质本身分子离解出的离子共同形成。所以当其他条件相同时，极性液体电介质的电导大于中性液体电介质的电导。强极性液体电介质如水、酒精等，其电导率已很大，所以不能作为绝缘材料使用。

液体电介质的电导与分子的极性、电场强度、温度及液体的纯净度有关。离子电导随温度的升高面增大。电场强度较小时，电导接近为一常数，电场强度较大时(超过某一定值)，离解出来的离子数迅速增加，电导也就迅速增加。杂质对液体电介质的电导影响很大，尤其是中性液体电介质。当液体电介质中的杂质含量增大时，其电导明显增大。

3.固体电介质的电导

固体电介质的电导分为体积电导和表面电导两种。

体积电导由固体介质本身的离子和杂质离子构成，影响体积电导的因素主要有电场强度、温度和杂质。在电场强度较低时，固体介质的电导率与电场强度关系很小，场强较高时，介质电导随场强增大而迅速增大。温度升高，固体电介质的电导增大。固体电介质中常含有杂质，杂质使电介质内部导电粒子的数目增加，其电导增大。

表面电导主要由电介质表面吸附的水分和污物引起。固体电介质表面干燥清洁时，其表面电导很小；当电介质表面吸附潮气或沉积有污物时，其表面电导显著增大。表面电导的大小还与固体电介质本身的性质有关。憎水性电介质表面不易形成连续的水膜，表面电导比亲水性电介质的小。采取使介质表面洁净、烘干或涂以石蜡、有机硅、绝缘漆等措施，可以降低屯介质的表面电导。

在测量固体电介质的淮漏电流(绝缘电阻)时，应采取措施消除电介质表面状况对测量值的影响。

三、介质电导在工程实际中的意义

(1)电介质电导是绝缘预防性试验的纽论依据。通过测量绝缘电阻、泄漏电流可以判断电气设备的绝缘状况。

(2)多层电介质在直流电压作用下的稳态电压分布与各层电介质的电导成反比，选择合适的电导率可使各层电介质之间的电压分布较合理。

(3)注意环境条件对介质电导的影响，如湿度对固体电介质表面电导的影响，对亲水性材料应进行防水处理；测量电气设备的绝缘中阻和泄漏电流时应注意湿度对测量值的影响。