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2024/10/25 10:34:40
电介质在电压作用下有能量损耗。一种是由电导引起的损耗;另一种是由某种极化引起的损耗,如极性电介质中偶极子转向极化、夹层电介质界面极化等。电介质的能量损耗简称介质损耗。
在直流电压下,由于电介质中没有周期性的极化过程,因此当外施电压低于发生局部放电的电压时,电介质中的损耗仅由电导引起,这时用体积电导率和表面电导率两个物理量已能够表达,所以直流下不需要再引人介质损耗这个概念。
在交流电压下,除电导损耗外,还由于周期性的极化而引起能量损耗,因此需要引人一个新的物理量tanδ来表示。
因为用介质损耗P值表示电介质品质的好坏是不方便的,P值和试验电压、试品尺寸等因素有关,不同试品间难以互相比较。所以改用介质损耗角的正切--tanδ(介质损耗角δ是功率因数角φ的余角)来判断电介质的品质。它如同相对介电常数那样,是仅取决于材料的特性而与材料尺寸无关的物理量。
中性或弱极性液体电介质的损耗主要起因于电导,所以损耗较小,与温度的关系也与电导相似。例如变压器油在90℃时,tanδ<0.5%;用于充油高压电缆的电缆油和电容器油的性能更高,例如高压电容器油在100℃时tanδ<0.4%。
极性液体(如蓖麻油)以及极性和中性液体的混合油都具有电导和极化两种损耗,电介质损耗较大,而且和温度、频率都有关系。
固体电介质常分为分子式结构电介质、离子式结构电介质、不均匀结构电介质和强性电介质四大类。强性电介质在高压设备中极少使用,所以只讨论前三种电介质。
(1)分子式结构电介质有中性和极性两种。中性电介质如石蜡、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等,其损耗主要由电导引起。这些电介质的电导极小,所以介质损耗也非常小,在高频下也可使用。例如冲击测量时用的电缆就是用聚乙烯绝缘的。极性电介质有纤维材料--纸、纸板等,和含有极性基的有机材料--聚氯乙烯、有机玻璃、酚醛树脂等。这类电介质的tanδ与温度、频率的关系和极性液体相似,其tanδ值较大,高频下更为严重。
(2)离子式结构电介质的tanδ与结构特性有关。结构紧密的离子晶体在不含有使晶格畸变的杂质时,主要是由电导引起的损耗,所以tanδ很小,如云母就属这种情况。云母不仅tanδ小,而且电气强度高、耐热性好、耐局部放电性能也好,所以是优良的绝缘材料,在高频时也可使用。
(3)不均匀结构的电介质在交流设备中经常遇到,例如电机绝缘中用的云母制品(是云母和纸或布以及漆所组合的复合电介质)和广泛使用的油浸纸、胶纸绝缘等。它们的损耗取决于各成分的性能和数量间的比例。
LDJD-B和LDJD-C介电常数和介质损耗测定仪可以测试固体和液体的介质损耗因数tanδ。