電介質(zhì)就是絕緣材料。當(dāng)研究絕緣物質(zhì)在電廠作用下所發(fā)生的物理現(xiàn)象時(shí),把絕緣物質(zhì)稱為電介質(zhì);而從材料的使用觀點(diǎn)出發(fā),在工程上把絕緣物質(zhì)稱為絕緣材料。既然絕緣材料不導(dǎo)電,怎么會(huì)有損失呢?我們確實(shí)總希望絕緣材料的絕緣電阻越高越好,即泄露電流越小越好。但是,世界上絕對(duì)不導(dǎo)電的物質(zhì)是沒有的。任何絕緣材料在電壓作用下,總會(huì)流過一定的電流,所以都有能量損耗。把在電壓作用下電介質(zhì)中產(chǎn)生的一切損耗稱為介質(zhì)損耗或介質(zhì)損失。
如果電介質(zhì)損耗很大,會(huì)使電介質(zhì)溫度升高,促使材料發(fā)生老化(發(fā)脆、分解等),如果介質(zhì)溫度不斷上升,甚至?xí)央娊橘|(zhì)熔化、燒焦,喪失絕緣能力,導(dǎo)致熱擊穿,因此電介質(zhì)損耗的大小是衡量絕緣介質(zhì)電性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
電介質(zhì)損耗,按其物理性質(zhì)可分為下列三種基本形式。
一、 漏導(dǎo)引起的損耗
電介質(zhì)總是有一定電導(dǎo)的,在電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生泄露電流,電介質(zhì)中流過泄露電流時(shí)會(huì)發(fā)熱,造成能量損耗。這種損耗在直流電壓和交流電壓下都存在,然而在一般情況下,它的損耗很小。
二、 電介質(zhì)極化引起的損耗
電介質(zhì)在極化過程中需要消耗能量。在直流電壓作用下,帶電質(zhì)子(主要是離子)沿直流電場(chǎng)方向作一次有限位移,沒有周期性的極化,消耗的能量是很小的。因此,其損耗只是由電導(dǎo)引起的。但在交流電壓作用下,由于存在周期性的極化過程,電介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)要沿交變電場(chǎng)的方向作往復(fù)的有限位移和重新排列,而質(zhì)點(diǎn)來回移動(dòng)需要客服質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力,也即分子間的內(nèi)摩擦力,這樣就造成很大的能量損耗(現(xiàn)對(duì)于漏導(dǎo)損耗而言)。因此,極化損耗只在交流電壓下才呈現(xiàn)出來,而且隨著電源頻率的增加,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)更頻繁,極化損失就越大。不均勻介質(zhì)夾層極化所引起的電荷重新分配過程(吸收電流),在交流電壓下也反復(fù)進(jìn)行,從而也消耗能量。
三、 局部放電引起的損耗
常用的固體絕緣中往往不可避免地會(huì)有些氣隙或油隙,由于在交流電壓下,各層的電場(chǎng)分布與該材料的介電常數(shù)成反比,而氣體的介電常數(shù)比固體絕緣材料的要低得多,所以分擔(dān)到的電場(chǎng)強(qiáng)度就大;但氣體的耐電強(qiáng)度又遠(yuǎn)低于固體絕緣材料,因此,當(dāng)外施電壓足夠高時(shí),氣隙中首先發(fā)生局部放電。交流電壓下絕緣體里的局部放電及介質(zhì)損耗都遠(yuǎn)比直流下強(qiáng)烈。在油紙電容器、電纜、套管等的設(shè)計(jì)制造及運(yùn)行過程中都要注意這一點(diǎn)。一般油浸致交流電容器或電纜用于直流電路時(shí),長(zhǎng)期工作電壓能提高到原銘牌值的四五倍。
直流下電介質(zhì)中的損耗主要是漏導(dǎo)損耗(因沒有周期性極化,局部損耗也不嚴(yán)重),用絕緣電阻或漏導(dǎo)電流就足以充分表示了,所以直流下不需要引入電介質(zhì)損耗這個(gè)概念。