1、介质的绝缘特性与电气强度
（1）气体放电的基本物理过程（2）气体介质的电气强度（3）静电感应现象
（4）等效电容的应用
（5）固体介质的电导与击穿（6）液体介质的电导与击穿（7）关于绝缘材料的电容电流（8）绝缘介质的介电损耗（9）电力系统过电压
（1）气体放电的基本物理过程
气体介质是电力系统和电气设备中常用的绝缘
气体等。当电场强度达到一介质。如：空气、SF
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定数值后，气体会失去绝缘能力，从而造成事故。
处于正常状态的气体是一种绝缘介质，但是气体通常并不是理想的绝缘介质，因为气体中总是存在少量带电质点。
带电质点的产生
在电场作用下气体间隙中能发生放电现象，说明其中存在大量带电质点。
带电质点产生的两种形式：
气体分子的电离
金属的表面电离
气体分子的电离：碰撞电离；光电离；热电离
?碰撞电离：在电场作用下，电子被加速而获得动能，当电子从电场获得的动能等于或大于气体分子的电离能时，就有可能因碰撞而使气体分子发生电离，分裂为电子和正离子。
?光电离：光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离。
?热电离：由分子热运动引起的气体分子的电离。
金属表面电离：电子从金属表面逸出称为表面电离。
金属表面电离的主要形式：正离子碰撞阴极；光电效应；场致发射；热电子放射
（一）正离子碰撞阴极
正离子在电场中加速碰撞阴极表面，阴极释放出2个以上电子，一个和正离子结合成为原子，其余的成为自由电子。
（二）光电效应
光电效应：金属表面受到光的照射放射出电子，这种现象称为光电效应。
（三）场致发射
在阴极附近加以很强的外电场使阴极放射出电子，称为场致发射或冷发射。
由于场致发射所需外电场极强，在107V/cm数量级，所以在一般气体间隙的击穿过程中不会发生场致发射。（四）热电子放射
阴极达到很高温度时，电子可获得巨大动能而逸出金属表面，称为热电子放射。
?负离子的形成：电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是碰撞电子附着于分子，形成了负离子。?能够在电子碰撞过程中形成负离子气体，称为电负性气体。
已发现的负离子有：
?负离子的形成起着阻碍放电的作用
负离子的形成
带电质点的消失
三种方式：
1、带电质点在电场作用下作定向运动，从而消失于电极（形成电流）；
2、带电质点的扩散
带电质点从浓度高的地方向浓度低的地方移动，趋向是使带电质点的浓度变得均匀。
3、带电质点的复合
正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和，并还原为原子或分子的过程称为复合。
气体放电基本概念
气体放电：气体中存在电流的各种形式统称为气体放电
处于正常状态的气体是一种绝缘介质，但是气体通常并不是理想的绝缘介质，因为气体中总是存在少量带电质点。由于气体中带电质点极少，所以气体仍为优良的绝缘体
气体击穿：当气体间隙上外施电压达一定数值，电流突然剧增，气体失去绝缘性能。气体由绝缘状态突变为导电状态的过程称为击穿。
沿面闪络：当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿面闪络
击穿电压：引起气体间隙击穿的电压称为击穿电压。
临界击穿场强：引起气体发生击穿的电场强度称为临界击穿场强。
气体放电的4种基本形式
1、辉光放电
2、电弧放电
3、火花放电
4、电晕放电
1、辉光放电
低气压、电源功率小，管内阴极和阳极间整个空间出现发光现象，这种放电形式称为辉光放电。
辉光放电的特点：电流密度较小，放电区域通常占据整个空间；管端电压较高，不具有短路的特性。
2、电弧放电
外回路阻抗小，电源功率大，放电通道细、且明亮，管端电压接近于零，这时的放电形式称为电弧放电。
电弧放电的特点：电流密度很大，管端电压很低，具有短路的特性。
3、火花放电
电弧放电与火花放电的关系：
（1）当外回路中阻抗很大，电源功率不足：火花放电
（2）当外回路阻抗很小、电源功率足够大：电弧放电
4、电晕放电
在电极附近电场最强处出现发光层，随着电压升高发光层逐渐扩大，放电电流也逐渐增大。这种放电称为电晕放电。
发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用。
随着电压升高，最终间隙将被击穿。随后的发展，根据电源功率的大小而转为电弧放电或火花放电。
气体放电的基本物理过程
气体放电试验电路气体放电过发展过程
电压小于U
：电流数值很小，通常远小于微安级，气体绝缘性能未被破坏，间隙未被击穿。
电压大于U
：电流数值很大（放电形式与外界条件相
关），U
0称为放电起始电压。
巴申定律（巴申曲线）
（2）气体介质的电气强度
根据不同的电极结构，电场性质可以分为：均匀电场、稍不均匀电场、极不均匀电场
电场不均匀系数：为了比较各种结构的电场的不均匀程度，引入电场不均匀系数f ，它是最大场强E max 和平均场强E av 的比值。
气体击穿的极性效应
f<2 ，稍不均匀电场
f>4 ，极不均匀电场
f=1 ，均匀电场
极不均匀电场下的极性效应
（1）尖一板电极：
尖为正极性时击穿电压低
尖为负极性时击穿电压高。
（2）尖-尖电极：没有极性效
应，击穿电压介乎极性不同的尖
一板电极之间。
电气绝缘用玻璃的特性 1、机械性质：玻璃的破坏用由于拉伸应力从表画破裂，与其他显示脆性破坏的物质一样，其强度测定值的分散性一般都较大。例如，属于同一族的板玻璃试样的弯曲破坏强度为700一1600kgf／cm2。显示这样大分散性的玻璃强度，若着眼于其平均值时，则出于试样的尺寸、表面状态(有无伤痕)、热处理条件、化学处理条件、测定条件等不同而有很大的变动。因而一般来说，讨论玻璃的实用强度是非常困难的。 一般玻璃的实用强度、考虑要在其理论强度的1／100以下左右，有关其原因，格里菲恩(Griffith)认为，是由于在玻璃的表面上分布有细微的缺陷，在拉伸应力下，该缺陷会产生应力集中的缘故。这种GriffitL的裂纹理论用来说明玻璃的实用强度与理论强度的差，以及说明实用强度的尺寸效果是极其有效的。此外，由于空气冷却钢化，在玻璃的表层部分产生压缩应力后，施加外力时，由于其对产生的拉伸应力起抵消的作用，并带来防止玻璃表面Griffith裂纹的扩大的效果，例如纳钙玻璃的实用强度(拉伸强度)150kBgf／cm2，通过空气冷却钢化处理可使其强度提高到950 kgf/cm2左右。 2．电气性质：玻璃是典型的离子传导性物质，离了依电压而流动并传导电。通常，这种离于为—价的形成玻璃的氧化物离子．特别是Na+离子。例如，在玻璃中加Na2o，因Na+离子的移动度非常大，会产生介质损耗的增大和电阻率降低等现象。 一般，若引入碱的成分时，会看到与Na2O一样的特性变化，其变化程度Na2O是最显著的。这样，玻璃的介电特性和电阻率可以认为是大致决定于玻璃的成分。例如，为获得介电特性和电阻率均优异的玻璃，要像无碱玻璃那样，必须避免引入碱成分。 包括玻璃在内，一般绝缘物的绝缘击穿破坏即使在同一种物质中，往往既有基于热的原因，也有基于电子的原因。一般可认为玻璃完全是热的原因引起的。即由于加电压促使玻璃个电流流动而导致焦耳热加热，电阻率降低，再增加电流则由于产生发热的这种机制而使玻璃引起局部的热击穿。因而，一般介电特性处良好的，则电阻率接大的玻璃，有绝缘强度越高的趋向。又依试件的形状、尺寸
考点1：电介质的电气特性及放电理论 （一）气体电介质的击穿过程 气体放电可以分非自持放电和自持放电两种。20世纪Townsend在均匀电场，低气压，短间隙的条件下进行了放电试验，提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙的放电过程和击穿条件。 1、汤逊放电理论的适用范围： 汤逊理论的核心是： (1)电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离； (2)自持放电是气体间隙击穿的必要条件。 汤逊理论是在低气压、Pd值较小的条件下进行的放电实验的基础上建立起来的，这一放电理论能较好的解释低气压短间隙中的放电现象。因此，汤逊理论的适用范围是低气压短间隙(Pd<26 66kPa.cm)。在高气压、长气隙中的放电现象 无法用汤逊理论加以解释，两者间的主要差异表现在以下几方面： (1) 放电外形根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。 低气压下气体放电发光区确实占据了整个间隙空间，如辉光放电。但在大气压下气体击穿时出现的却是带有分支的明亮细通道。 (2) 放电时间根据汤逊理论，闻隙完成击穿，需要好几次循环：形成电子崩，正离子到达阴极产生二次电子，又形成更多的电子崩。完成击穿需要一定的时间。但实测到的在大气压下气体的放电时间要短得多。 (3) 击穿电压当Pd值较小时，根据汤逊自持放电条件计算的击穿电压与实测值比较一致；但当Pd值很大时，击穿电压计算值与实测值有很大出入。 (4) 阴极材料的影响根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但大气压下空气中实测到的击穿电压却与阴极材料无关。
由此可见汤逊理论只适用于一定的Pd范围，当Pd>26 66kPa. cm后，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理论来解释了。 2、流注理论 利用流注理论可以很好地解释高气压、长间隙情况下出现的一系列放电现象。 (1) 放电外形 流注通道电流密度很大，电导很大，故其中电场强度很小。 因此流注出现后，将减弱其周围空间内的电场，加强了流注前方的电场，并且这一作用伴随着其向前发展而更为增强。因而电子崩形成流注后，当某个流注由于偶然原因发展更快时，它就将抑制其它流注的形成和发展，这种作用随着流注向； 前推进将越来越强，开始时流注很短可能有三个，随后减为两个，最后只剩下一个流注贯通整个间隙了，所以放电是具有通道形式的。 (2) 放电时间 根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小的多。 (3) 阴极材料的影响 根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠芷离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。 在Pd值较小的情况下，起始电子不可能在穿越极间距离后完成足够多的碰撞电离次数，因而难 e≥108所要求的电子数，这样就不可能出现流注，放电的自持只能依靠阴极上的 过程。以聚积到ad 因此汤逊理论和流注理论适用于一定条件下的放电过程，不能用一种理论来取代另一种理论，它们互相补充，可以说明广阔的Pd范围内的放电现象。 ‘ 3、不均匀电场中气体的击穿 稍不均匀电场中放电达到自持条件时发生击穿现象，此时气隙中平均电场强度比均匀电场气隙的要小，因此在同样极间距离时稍不均匀场气隙的击穿电压比均匀气隙的要低，在极不均匀场气隙中自持放电条件即是电晕起始条件，由发生电晕至击穿的过程还必须增高电压才能完成。 极不均匀电场有如下特征： (1) 极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低；
幻灯片64 20电介质强度(20.3) 20.3试验电压值 幻灯片65 电气绝缘图(Isolation Diagram) 57.10爬电距离和电气间隙 在防除颤应用部分和其他部分之间，爬电距离和电气间隙应不小于4mm。 幻灯片66 电气绝缘图(Isolation Diagram) 幻灯片67 电气绝缘图(Isolation Diagram) 情况1-1： 位置绝缘路径绝缘类型参考电压 (V) 试验电压 (V) 爬电距离 (mm) 电气间隙 (mm) A A-f BOP a.c.240 a.c.1500/- 3.0 1.6 B A-a1 BI a.c.240 a.c.1500 4.0 2.5 C A-a2 DI/RI a.c.240 a.c.4000 8.0 5.0 D 电源初级 和次级之 间 DI/RI a.c.240 a.c.4000 8.0 5.0 E 次级与金 属外壳之 间 OP - - - - F A-a2 DI/RI d.c.25 d.c.500 4.0 2.0
例1 (1)I 类设备； (2)外壳由金属和塑料两种材质组 a.c.100V-240V 塑料 金属外壳 d.c.25V F1 F2 E D C B A F
幻灯片68 电气绝缘图(Isolation Diagram) 情况1-2： 位置绝缘路径绝缘类型参考电压 (V) 试验电压 (V) 爬电距离 (mm) 电气间隙 (mm) A A-f BOP a.c.240 a.c.1500/- 3.0 1.6 B A-a1 BI a.c.240 a.c.1500 4.0 2.5 C A-a2 DI/RI a.c.240 a.c.4000 8.0 5.0 D 电源初级 和次级之 间 DI/RI a.c.240 a.c.4000 8.0 5.0 E 次级与金 属外壳之 间 BI d.c.25 d.c.500 2.0 1.0 F 次级与绝 缘外壳之 间 SI d.c.25 d.c.500 2.0 1.0
电介质强度测试仪的操作规程 一、适用范围适用于公司内电介质强度测试仪的使用。 二、环境条件： 1、工作环境温度：xx℃；相对湿度：＜80%RH。 2、储存环境温度：0-40℃；相对湿度：＜80%RH。 3、其它条件：工作及储存场所无阳光直射、无腐蚀性气体、灰尘少、无明显振动，温度变化率不大于5℃/h。 三、使用方法：1）此测试时是治疗机的不接电源的情况下测试，测试过程中会要高压，注意任意必须远离治疗机10CM以上的距离；2）A-a1：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的外壳的任意金属触点上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到1500V时停止旋钮调节（注意表上每个小刻度是250V），然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测试仪的电源；3）A-a2：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的塑料外壳上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到4000V 时停止旋钮调节，然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测
试仪的电源；4）B-a：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的导光臂上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到4000V时停止旋钮调节，然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测试仪的电源；5）将检验结果填写在检验记录报告上。 四、注意事项：1、本仪器的电源输入插座应带有保护接地线。2、本仪器的电源输入插座应保持相线和中线（L、N）的正确接法。3、使用后填写仪器使用记录。
【干货】电气设备绝缘的特性和缺陷 电气设备绝缘的特性和缺陷电气设备绝缘预防性 试验是保证设备安全运行的重要措施，本文从四种试验方法分析讨论测量电气设备绝缘的各种特性，从而判断其绝缘内部的缺陷。 1绝缘电阻的测量 最基本而常用的非破坏性试验方法：就是用兆欧表测量绝缘电阻。通常，电气设备的绝缘都是多层的，这些多层绝缘体，在外施直流电压下，就有吸收现象，即电流逐渐减小，而趋于某一恒定值(泄漏电流)。因为通过介质的电流与介质电阻的测量值成反比，故如被试品绝缘状况愈好，吸收过程进行得愈慢，吸收现象便愈明显，如被试品严重受潮或其中有集中性导电通道，由于绝缘电阻显著降低，泄漏电流增大，吸收过程快，这样流过绝缘的电流便迅速变为一较大的泄漏电流。因此可根据被试品的电流变化情况来判断被试品的绝缘状况。 当被试品绝缘中存在贯穿的集中性缺陷时，反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降，用兆欧表检查时便发现。例如：变电站中的针式绝缘子最常见的缺陷是瓷质开裂，开裂后绝缘电阻明显下降，一般就可用兆欧表检测出来；而发电机的绝缘往往变动甚大，它和被试品的体积、尺寸、空气状况等有
关，往往难以给出一定的绝缘电阻值的判断标准。通常把处于同一运行条件下不同相的绝缘电阻进行比较，或是把这一测量的绝缘电阻和过去对它曾测得的绝缘电阻值进行比较 来发现问题；对于容量较大的设备如电机、变压器、电容器等可利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻(即绝缘电阻测量值)随时间的变化以判断绝缘状况。吸收试验反映B级绝缘和B级浸胶绝缘的局部缺陷和受潮程度比较灵敏。发电机定子绝缘的吸收现象是十分明显的，通常用吸收比K来表示（即60s时兆欧表读数与15s时的读数之比）。由于K值是两个绝缘电阻之比故与设备尺寸无关，可有利于反映绝缘状态，完好干燥的绝缘，吸收现象明显，吸收比K常较大(大于1.3)；绝缘受潮时，吸收现象不明显，吸收比较小(接近于1)。 需要注意的是，有时当某些集中性缺陷虽已发展得很严重，以致在耐压实验中被击穿，但耐压试验前测出的绝缘电阻值和吸收比均很高，这是因为这些缺陷虽然严重，但还没有贯穿的缘故。因此只凭绝缘电阻的测量来判断绝缘状况是不可能的，还需要选择其它方法进行试验。 2泄漏电流试验 泄漏电流试验与绝缘电阻测量原理相同，只是前者在较高电压下进行(高于10kV)，通常是测量出试品在不同试验电压下的泄漏电流，做出泄漏电流I与试验电压U的关系曲线，
电介质强度测试方法 1、测试仪器 ①YX267OB（医用）耐压测试仪 ②测试线1副 2、测量前的准备 ①本仪器输出高电压，操作人员须带橡皮手套、绝缘皮垫。 ②仪器安全接地端应接地。 ③在仪器使用前，应将仪器处于复位状态，电压调节旋钮逆时针旋转到底。 ④电源线插头插入电源插座。 3、测试操作步骤 ①打开仪器电源开关。 ②设置测试时间：拨动拨码开关按键，设置时间80S。 ③设定漏电流截断值：将“10mA /100mA”转换按钮置于10mA状态。 ④设置报警值：将“设置/测试”转换按钮置于设置状态，再将“报警电流调节”调为5mA，再将“设置/测试”转换按钮置于“测试”状态。 ⑤设置电压：按“测试”按钮，测试指示灯亮，顺时针旋转电压调节旋钮，调节到750V，然后按下复位按钮。 ⑥测试线连接：两条测试线，大夹子（红色）为高压输出夹子，小夹子（黑色）为接地输出夹子，关闭仪器电源，分别将大夹子夹在设备电气控制板的电源输入端L或N端，小夹子夹在设备的外壳上及可
接触金属部件上，再将测量线接入仪器面板的测量端口，分别将黑色插头插入仪器面板黑色插座内，红色插入仪器面板红色插座内，旋紧螺母。 ⑦测试，按“测试”按钮，并迅速调节电压，在10S期间将电压涿渐增加到1500V，保持1min之后，在10S期间将电压涿渐降到750V。 ⑧测试结果判断，记录漏电流，无发生闪线或击穿视为合格。有发生闪线或击穿现象，则视为不合格， ⑨重复测试、连续测试，如果被测设备需要重复测试，只要在上述情况下，再按一下测试按钮即可。如需连续测同一种物件，只须按要求连接测试连线即可继续启动测试，测试必须按以上步骤执行。 ⑩测试结束，关闭电源，将电压调节旋钮逆时针旋转到底，拆除测试连接线。
变压器绝缘材料电气性能的四个基本参数 变压器绝缘材料电气性能的四个基本参数包括绝缘电阻、介电系数、介质损耗因数和绝缘强度。 绝缘电阻 绝缘电阻的概念：绝缘材料的电阻是指绝缘材料在直流电压的作用下，加压时间较长，且使线路上的充电电流和吸收电流消失，只有漏电电流通过时的电阻值/一般规定为电压加上一分钟后，所测得的电阻值即绝缘电阻值。对于高电压大容量的变压器，测量绝缘电阻时规定为加压10分钟。 温度与绝缘电阻的关系 随着温度的升高，电阻率呈指数下降，这是因为当温度升高时，分子热运动加剧，分子得平均动能增大，使分子动能达到活化能得几率增加，离子容易转移。 湿度与绝缘电阻得关系 水分浸入电介质中，增加了导电离子，又能促进杂质及极性分子离解。因此绝缘材料随着湿度增大而下降，尤其是绝缘纸或绝缘纸板得绝缘电阻下降的幅度更大。 电介质表面水分对其表面电阻影响很灵敏，离子晶体极性材料等亲水物资对水的吸引力大于水分子间的内聚力，表面连续的水层降低表面电阻。因此电器设备由于受潮引起绝缘电阻降低，造成漏电电流过大而损坏设备。
杂质与绝缘电阻的关系电介质的杂质直接增加了导电离子，使电阻下降，杂质又容易混入极性材料中，促进极性分子离解使导电离子更多。 电介质表面受杂质污染，并吸附水分会使表面电阻率迅速下降、绝缘材料的绝缘电阻是反映材料中杂质多少的最灵敏的参数之一。在绝缘材料的标准中常常用测量体积电阻率的方法来衡量绝缘材料的 杂质含量，为了保证绝缘材料的绝缘水平，绝缘材料厂必须严格地控制生产环境的洁净度。 电场强度与绝缘电阻的关系 在电场强度不太高的情况下，电场强度对离子的转移能力和对电阻率的影响都很小。当电场强度增高时，离子的迁移能力随电场强度升高而增加，使电阻率下降，当电场强度升高到使电介质临近击穿时，由于出现大量电子迁移，使电阻率呈指数下降。 电介质损耗 在交流电压作用下，电介质中部分电能将转变为热能，这部分能量叫做介质损耗，它主要是由导电和缓慢松弛极化引起的，它又是导致电介质发生电击穿的根源。
第二章 静电场 1. 一个半径为R 的电介质球，极化强度为2/r K r P =，电容率为ε。 （1）计算束缚电荷的体密度和面密度： （2）计算自由电荷体密度； （3）计算球外和球内的电势； （4）求该带电介质球产生的静电场总能量。 解：（1）P ?-?=p ρ2222/)]/1()/1[()/(r K r r K r K -=??+??-=??-=r r r )(12P P n -?-=p σ R K R r r /=?==P e （2）)/(00εεεε-=+=P P E D 内 2 00)/()/(r K f εεεεεερ-=-??=??=P D 内 （3）)/(/0εεε-==P D E 内内 r r f r KR r V e e D E 2 002 00)(4d εεεεπερ ε-= = = ?外 外 r KR r )(d 00εεεε?-=?=?∞ r E 外外 )(ln d d 0 εεεε?+-= ?+ ?= ? ? ∞r R K R R r r E r E 外内内 （4）? ? ?∞ -+ -= ?= R R r r r R K r r r K V W 4 2 2 0022 2 2 2 2 02 d 4) (21 d 4) (21d 2 1 πεεεεπεεεE D 2 ))( 1(2εεεεπε-+ =K R 2. 在均匀外电场中置入半径为0R 的导体球，试用分离变量法求下列两种情况的电势： （1）导体球上接有电池，使球与地保持电势差0Φ； （2）导体球上带总电荷Q 解：（1）该问题具有轴对称性，对称轴为通过球心沿外电场0E 方向的轴线，取该轴线为极轴，球心为原点建立球坐标系。 当0R R >时，电势?满足拉普拉斯方程，通解为 ∑ ++ = n n n n n n P R b R a )(cos )(1 θ? 因为无穷远处 0E E →，)(cos cos 10000θ?θ??RP E R E -=-→ 所以 00?=a ，01E a -=，)2(,0≥=n a n 当 0R R →时，0Φ→? 所以 01 01000)(c o s )(c o s Φ=+-∑ +n n n n P R b P R E θθ ? 即： 002 010000/,/R E R b R b =Φ=+?
电介质强度测试流程： 1、为什么要测电介质强度 为检验设备的绝缘性能（考验电介质自身的耐电强度） 正常情況下,电力系统中的电压波形是正弦波.电力系统在运行中由于雷击，操作，故障或电气设备的参数配合不当等原因，引起系统中某些部分的电压突然升高，大大超过其额定电压，这就是过电压。过电压按其发生的原因可分为两大类，一类是由于直接雷击或雷电感应而引起的过电压，称为外部过电压。雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大，而且持续时间很短，破坏性极大。另一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的，例如切合空载线路，切断空载变压器，系统内发生单相弧光接地等，称为内部过电压。内部过电压是确定电力系统中各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。也就是说，产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。 2、测试电介质的标准要求 1）、对各部分绝缘类型的描述 见9706 20.1 20.2 （p37,38） 2）、试验电压值：U为在正常使用时当设备施加额定供电电压或制造商规定的电压二者中较高电压时，设备有关绝缘可能受到的电压 3、测试电介质强度的试验方法 开始时，应施加不超过一半的电压，然后应在10s期间将电压逐渐增加到规定值，应保持此值达1min，之后应在10s期间将电压逐渐降至规定值的一半以下。 试验时不应发生闪络击穿，如发生轻微的电晕放电，当试验电压值暂时降到较低的值，但必须高于基准电压U时，放电现象停止，且这种放电现象不会引起试验电压的下降，则这种电晕放电可以不考虑 使用金属箔时，应适当放置金属箔，以免绝缘内衬边缘产生闪络，若适用，移动金属箔以使表面的各个部位都受到试验 网电源部分、信号输入部分、信号输出部分的接线端子，在试验时要各自短接 其他未提到的部件要断开，电容器要短接 附： 1、关于预处理过程 1）、设备升温至工作温度 2）、潮湿预处理，见9706 4.10 （p15） 3）、设备消毒处理见9706 44.7 （p55） （其中（2）（3）条一般不做） 2、对测试结果的判定 A、过载断路的最大值可设定在10mA。高压变压器断路前应能提供规定的电压，过流检测断路装置的动作应视为闪络或击穿。 B、测试仪的输出电压有明显的降低，同时，被测器具上出现了烧焦的迹象，一般来说，也属于击穿了。
中国医疗器械杂志07.第4期发表 电介质强度及测试 李雨明张宜川潘全亮 本文从电介质的性质、电介质强度、电介质强度的测试及测试设备的角度对比叙述，并从理论上和实际操作上分析，提出了符合目前实际情况的测试方法和测试判定。 电介质强度的测试过程中，由于国家标准规定的测试方法与要求及合格与否的判定不具体，造成电介质强度测试方法和判定的不同，并且形成一定的争议。在此，根据我们工作中所碰到的情况在此提出，供大家参考。 一、电介质及强度 什么是电介质：其基本电磁性能是受电场作用而极化的物质。有称：一切绝缘体统称为电介质；或者是在外电场的作用下内部结构发生变化，并且反过来影响外电场的物质。例如空气、云母、陶瓷、玻璃纸、塑料、油等都是电介质。从极化过程可以看到，电介质分子中正、负电荷在外电场中受电场力的作用有被分离的趋势。如果外电场足够强大，有可能使一些电子在电场力作用下脱离原子核束缚而成为自由电子，这些自由电子在外电场作用下又获得加速，具有很大的动能。它们在遇到其它分子时。可能使被碰撞的分子又释放出电子来，这种连续反应使电介质中的自由电子愈来愈多，可使介质失去绝缘性能成为导体，这种情况叫做电介质的“击穿”。各种电介质材料都有一定的能承受而不致遭到破坏而击穿的最高电场强度 ,又称绝缘场强。电介质中的场强超过击穿场强会引起介质中出现大量自由电子，导致流过介质的电流急剧增加，介质温度也迅速上升，最后介质被烧坏。这类在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象，导致击穿的最低临界电压称为击穿电压。均匀电场中，击穿电压与介质厚度之比称为击穿电场强度（或称电介质强度、击穿强度、介电强度、电气强度、耐电压强度、抗电强度等）。它反映电介质自身的耐电强度。 固体电介质击穿有3种形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。电介质的化学变化通常使其电导增加，这会使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。 影响电介质强度的因素很多，包括电压，温度，湿度，时间，频率，波形等。 二、电介质强度测试方法与要求 电介质强度测试方法在不同的电气行业中基本上相同，但是，被测设备电介质强度合格与否的判定存在不同，并且，在判定的具体操作上也很难一致，如： 1、GB9706.1-1995 《医用电气设备第一部分：安全通用要求》规定： 20.4 试验 a）单相设备和按单相设备来试验的三相设备的试验电压，必须按表5规定加在如20.1和20.2条所述的绝缘部分上历时1min： 开始，必须加上不超过一半规定值的电压，然后必须在10s内将电压逐渐增加到规定
电器的绝缘等级和防护等级 电器的绝缘等级和防护等级 一、 1、电机绝缘等级划分依据是按电动机所用绝缘材料的允许极限温度划分的。有Y、A、E、B、F、H、C等几个等级，各级的允许极限温度如下表。所谓允许极限温度是指电机绝缘材料的允许最高工作温度，它反应绝缘材料的耐热性能。 2、表：绝缘材料的绝缘等级允许极限温度 绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C 7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。 所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。所以电机在运行中，温度是寿命的主要因素之一。 二、 IP防护等级IP（INTERNATIONAL PROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将灯具依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分，以免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级如表一及表二。 表一：第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度[-S第一个标示数字防护等级定义 0 没有防护对外界的人或物无特殊防护 1 防止大于50mm的固体物体侵入防止人体（如手掌）因意外而接触到灯具内部的零件。防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入。 2 防止大于12mm的固体物体侵入防止人的手指接触到灯具内部的零件防止中等尺寸（直径大12mm）的外物侵入。 3 防止大于2.5mm的固体物体侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到灯具内部的零件。 4 防止大于1.0mm的固体物体侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到灯具内部的零件。
第二节电介质的损耗 作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能,如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率,简称电介质损耗。 1 损耗的形式 ①电导损耗： 在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。气体的电导损耗很小，而液体、固体中的电导损耗则与它们的结构有关。非极性的液体电介质、无机晶体和非极性有机电介质的介质损耗主要是电导损耗。而在极性电介质及结构不紧密的离子固体电介质中，则主要由极化损耗和电导损耗组成。它们的介质损耗较大，并在一定温度和频率上出现峰值。 电导损耗,实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种条件下都有电导损耗。绝缘好时,液、固电介质在工作电压下的电导损耗是很小的，与电导一样,是随温度的增加而急剧增加的。 ②极化损耗： 只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子的极化损耗。它与温度有关,也与电场的频率有关。极化损耗与温度、电场频率有关。在某种温度或某种频率下,损耗都有最大值。用tgδ来表征电介质在交流电场下的损耗特征。` ③游离损耗： 气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放电引起的功率损耗称为游离损耗。电晕是在空气间隙中或固体绝缘体表面气体的局部放电现象。但这种放电现象不同于液、固体介质内部发生的局部放电。即局部放电是指液、固体绝缘间隙中,导体间的绝缘材料局部形成“桥路”的一种电气放电,这种局部放电可能与导体接触或不接触。这种损耗称为电晕损耗。 ２介质损耗的表示方法 在理想电容器中，电压与电流强度成90o ，在真实电介质中,由于GＵ分量，而不是90o。此时,合成电流为： ； 故定义: ——为复电导率
绪论 一、绝缘受到各类电压 1、工频电压 3～220KV等级最高工作电压等级=1.15╳额定电压 330～500KV等级最高工作电压等级=1.1╳额定电压 2、暂时过电压（内部过电压） 工频电压升高，谐振过电压 3、操作过电压（内部过电压） 4、雷电过电压 二、外绝缘：利用空间作为介质的部分 （1）母线间，母线与杆塔间的空气间隙 （2）套管及支柱绝缘子表面 （3）隔离开关触点间 内绝缘：处在变压器或电器外壳内部或电缆外皮内部的绝缘，一般为组合绝缘。三、绝缘的击穿：高幅值过电压作用下，绝缘可能丧失其介质性能，对内外绝缘后果不一样。空气绝缘为自然恢复绝缘，会使供电短时中断，但一般不会使绝缘损坏；内绝缘的电气强度的破坏常常不可逆，导致贵重设备的损坏。 第一部分高电压绝缘及其试验
1.1 概述 1、气体：气体的场强超过某一临界值时，失去绝缘性能，出现导电或放电现象。 （1）均匀电场中，出现放电常导致间隙的短路并使间隙两端电压下降——称破坏性放电（绝缘的击穿） a.在大气或更高的气压下表现为火花的形式，称火花放电 b.电源功率大，内阻小，出现电流大、温度高的电弧放电 上述放电均限制在带状狭窄通道中 （2）极不均匀电场中，只有部分间隙场强达到临界值——局部放电2、液体和固体 破坏性放电、击穿 闪络：破坏性放电沿固体介质表面 应用实例：在绝缘子的结构设计中，总要使其闪络电压低于固体介质的击穿电压以免在出现过电压时绝缘子破坏。 1.2 气体中带电质点的产生和消失 电离能：气体的电离所需的能量，随气体种类而不同（10～15eV） 一、高压过程 1、碰撞电离 2、光电离：光辐射的能量以不连续的光子的形式发出，光子的能 量与光的波长有关，波长越短，能量越大。例宇宙线，γ线，x线，
四川蜀电集团有限公司兴源送变电分公司 送变电工程及供用电工程的设计、施工、调试、维修作业 为什么要严格要求电气设备的绝缘性 能 电气设备绝缘性能的好坏直接影响到电力系统的安全、可靠运行。为了保证电力系统长期安全、稳定运行，所有供、用电设备都必须做到在长期运行电压下有足够的绝缘强度，不发生绝缘故障而直接导致电力系统停电；同时要保证在电力系统中出现的各种过电压作用下，具有足够的绝缘强度，不会发生有害的放电导致绝缘破坏，从而保证电力系统的安全可靠支行。为此，所有供、用电设备都必须经过严格的绝缘试验。在生产制造过程中，必须通过各种型式试验，以考验设备绝缘是否达到设计要求，检验设备对于工频过电压、雷电冲击波电压、操作冲击波电压等是否具有规定水平以上的绝缘强度。同时，要进行各种绝缘特性的测试，发现生产工艺中出现的缺陷。电力设备运输到使用现场之后，必须经过一系列交接试验来检查设备经过运输过程、安装过程有否发生异常，以及绝缘特性恶化的迹象。在设备投入运行之后，根据不同设备的特点，要进行定期或不定期的各种绝缘试验，检查其绝缘是否受潮、老化以及发生局部放电等事故隐患，及时采取措施予以消除。设备经过一段时间运行后，需要做定期检修，更
换设备中的某些部件或单元，也必须通过绝缘试验来检验检修质量， 决定是否可以重新投入使用。 由此看来，能否通过绝缘试验是保证供、用电设备能否可靠运行的关键检验手段，而对于电力系统的运行人员，更重要的是如何对运行中的设备进行维护和管理，使电力设备的绝缘事故防患于未然，达 到电力系统安全运行的目的。 一、绝缘预防性试验的意义 预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。通过定期（有些试验是根据需要进行）试验，掌握设备的绝缘性能的变化情况，及时发现内部缺陷，采取相庆措施进行维护与检修，保证设备的安全可靠运行。 绝缘试验的目的就是检验设备在长期额定电压作用下绝缘性能的 可靠程度，以及即使在外界过电压作用下，也不致发生有害的放电， 导致绝缘击穿。 绝缘试验一般可分为绝缘强度试验和绝缘性能试验。换句话说，可分为破坏性试验和非破坏性试验。破坏性试验如雷电冲击试验、操 作冲击试验、工频耐压试验，主要是考验设备的绝缘强度，发现较大 的制造工艺上失误、运输过程等环节中出现的变形、局部绝缘损坏、绝缘子断裂等集中性的缺陷。它能保证绝缘有一定的裕度，但这种试验对绝缘本身会有不同程度的损害。非破坏性试验主要是针对绝缘质
关于电气强度 请问大家，什么是电气强度？单位是什么啊？表征什么物理量？谢谢 悬赏分：0 - 解决时间：2019-7-15 19:18 提问者： tony_cool - 助理二级 最佳答案 在电气产品的检验中，电气强度试验是一项必做试验，它对考核电气产品的绝缘设计，材料选择，产品结构设计，内部布线及装配环节的电气安全质量有重要的意义。 一般情况下，引起电气强度试验击穿的原因有以下几种： 一、绝缘设计不合理。电气间隙或爬电距离的设计没有达到标准的要求，绝缘结构造 型不合理，绝缘材料选型不合理，由于此类原因的电气强度试验击穿往往带有普遍性。纠 正措施就必须从设计原理上进行更改。 二、绝缘材料不良。产品绝缘材料受到高温、电场和振动的影响使绝缘逐渐陈旧、老化，性能变坏，绝缘层局部有杂质、微小孔隙、裂缝都会引起电气强度试验击穿。纠正措 施必须选用良好绝缘材料，关键部位杜绝使用回料。 三、内部布线不合理。在内部布线中，线路应合理布局，布线槽应光滑无锐利棱边， 以免割伤内部导线的绝缘，在所有接线端子部位，应用绝缘套管，以使保护可靠，悬浮的 导线应用线夹固定，防止在运输或使用时振动引起脱落，导致电气强度试验击穿。纠正措 施必须加强工艺设计。 四、由于装配质量的疏忽导致电气强度击穿。在实际生产中，如果上述问题都作了严 密考虑的情况下，仍发生击穿，则问题肯定出在装配环节。企业装配工在装配加工中线头 露长了，装配位置偏了，线头端散丝脱出，绝缘体严重污染，固定金属物落入电器中等等，都会引起电气强度的击穿，造成安全隐患。纠正措施是加强员工培训、严肃工艺纪律和加 强质控点的检测。 一、 慨念： 1、绝缘的击穿——绝缘材料在电场的作用下丧失了绝缘性能而产生贯穿性的 导通或破坏。 （1）固体介质击穿，即永久丧失了绝缘性能； （2）气体介质击穿却表现为火花放电，外加电场一消失，气体自恢复绝 缘。 )[1]%7yaU+
电介质强度测试方法 1、测试仪器①YX267OB（医用）耐压测试仪②测试线1副 2、测量前的准备①本仪器输出高电压，操作人员须带橡皮手套、绝缘皮垫。②仪器安全接地端应接地。③在仪器使用前，应将仪器处于复位状态，电压调节旋钮逆时针旋转到底。④电源线插头插入电源插座。 3、测试操作步骤①打开仪器电源开关。②设置测试时间：拨动拨码开关按键，设置时间80S。③设定漏电流截断值：将“10mA /100mA”转换按钮置于10mA状态。④设置报警值：将“设置/测试”转换按钮置于设置状态，再将“报警电流调节”调为5mA，再将“设置/测试”转换按钮置于“测试”状态。⑤设置电压：按“测试”按钮，测试指示灯亮，顺时针旋转电压调节旋钮，调节到750V，然后按下复位按钮。⑥测试线连接：两条测试线，大夹子（红色）为高压输出夹子，小夹子（黑色）为接地输出夹子，关闭仪器电源，分别将大夹子夹在设备电气控制板的电源输入端L或N端，小夹子夹在设备的外壳上及可接触金属部件上，再将测量线接入仪器面板的测量端口，分别将黑色插头插入仪器面板黑色插座内，红色插入仪器面板红色插座内，旋紧螺母。⑦测试，按“测试”按钮，并迅速调节电压，在10S期间将电压涿渐增加到1500V，保持1min之后，在10S期间将电压涿渐降到750V。⑧测试结果判断，记录漏电流，无发生闪线或击穿视
为合格。有发生闪线或击穿现象，则视为不合格，⑨重复测试、连续测试，如果被测设备需要重复测试，只要在上述情况下，再按一下测试按钮即可。如需连续测同一种物件，只须按要求连接测试连线即可继续启动测试，测试必须按以上步骤执行。⑩测试结束，关闭电源，将电压调节旋钮逆时针旋转到底，拆除测试连接线。
1 有些绝缘介质并不是被击穿后就永久失去绝缘强度的，例如空气绝缘、SF6绝缘以及其他气体绝缘，在被击穿后，一旦电弧能量降低，周围的空气就会迅速冷却并熄灭电弧，空气隙就重新恢复原有的绝缘强度。这就是介质强度恢复的过程； 2 当使用交流电时，在电弧的两段电压是从零到极大值之间变化的，当电弧电压到交流电源零点时，电弧由于介质灭弧的原因被熄灭，此时原来发生电弧的空隙之间电压将重新建立起来，如果介质不能满足绝缘强度要求，空隙就会重新被击穿，电弧重新出现。这就是弧隙电压的恢复过程 ①弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过是指电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定时间恢复到绝缘的正常状态的过程称之为弧隙介质强度的恢复过程。弧隙介质强度主要有断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定的，随断路器形式而异。 ③弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。 当电流自然过零时，电弧熄灭。当电流自然过零后，弧隙中存在两个过程。介质强度恢复的过程和弧隙电压的恢复过程 图2－6为交流电弧在一周内的伏安特性。图中箭头方向表示了电流变化和方向。从O点开始，因电弧还未产生，所以随着电压的增加只有小量的由阴极发射产生的电流。到A点时电弧点燃，再随着电流的增大，电弧电阻减小，电弧压降也下降，直到B点，此时弧电流达到峰值。在B点后随着电流的减小，弧电阻增加，电弧压降上升。变化到C点时，电弧电流趋近于零，电压达到熄弧电压，电弧熄灭。当电流过零点后，在第三象限重复上述规律。 一、交流电弧的伏安特性 交流电弧与直流电弧有所不同，交流电流的瞬时值随时间变化，每周期内有两次过零点。电流经过零点时，弧隙的输入能量等于零，电弧温度下降，电弧自然熄灭。而后随着电压和电流的变化，电弧重新燃烧。因此，交流电弧的燃烧，实际上就是电弧的点燃、熄灭周而复始的过程。这个特点也反映在它的伏安特性中。 交流电弧电流过零期间，同时存在两个对立的基本过程，一是介质强度恢复过程，一是弧隙电压恢复过程。 1．介质强度恢复过程