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體積電阻率表面電阻率測定儀的電導(dǎo)
閱讀：536發(fā)布時間：2024-5-6
1.電介質(zhì)的電導(dǎo)
1.1 吸收現(xiàn)象
如圖1-8(a)所示,，當S2處于斷開狀態(tài)，合上S1直流電壓U加在固體電介質(zhì)時,，通過介質(zhì)中的電流將隨時間而衰減,，最終達到某一穩(wěn)定值，其電流隨時間的變化曲線如圖1-8(b)所示，這種現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象,。
吸收現(xiàn)象是由電介質(zhì)的極化所引起,，無損極化產(chǎn)生電流ic，有損極化產(chǎn)生電流ia,，如圖1-8(b)所示,。顯然，無損極化迅速完成,，所以ic即刻衰減到零,；而有損極化完成的時間較長，所以ia較為緩慢地衰減到零,，這部分電流稱為吸收電流,。不隨時間變化的穩(wěn)定電流Ig稱為電介質(zhì)的電導(dǎo)電流或泄漏電流。因此,，通過電介質(zhì)的電流由三部分組成,，即
i=ic+ia+Ig (1-7)
尚須指出，吸收電流是可逆的,，即在圖1-8(a)的電路中,，如斷開S1，除去外加電壓,，并將S2閉合上,，使電介質(zhì)兩側(cè)的極板短路，這時會有與吸收電流變化規(guī)律相同的電流一i反向流過,，如圖1-8(b)所示,。
根據(jù)上述分析，可畫出電介質(zhì)的三支路并聯(lián)等效電路,，如圖1-9所示,。圖中含有電阻R的支路代表電導(dǎo)電流支路，含有電容C的支路代表無圍極化引起的瞬時充電電流支路,，而電阻r和電容?C串聯(lián)的支路則代表有損極化引起的吸收電流支路,。
吸收現(xiàn)象在絕緣試驗中對判斷絕緣介質(zhì)是否受潮很有用。因為當絕緣受潮時,，其電導(dǎo)大大增加,，電導(dǎo)電流Ig也大大增加，而吸收電流ia的變化相對較小,，且通過r很快衰減,。據(jù)此，工程上通過測量加上直流電壓后t=15s和==60s時流過絕緣介質(zhì)的電流I之比來反映吸收現(xiàn)象的強弱,，此比值即為介質(zhì)的吸收比 K,，其表達式為
(1-8)
對良好的絕緣，一般K≥1.3，當絕緣受潮或劣化時K值變小,。此外,，在對吸收現(xiàn)象較顯著的絕緣試驗中，如電纜,、電容器等設(shè)備,，要特別注意出吸收電流聚積起來的所謂“吸收電荷"對人身和設(shè)備安全的威脅。
1.2電介質(zhì)的電導(dǎo)率
理想的絕緣應(yīng)該是不導(dǎo)電的,，但實際上絕對不導(dǎo)電的介質(zhì)是不存在的,。所有的絕緣材料都存在極弱的導(dǎo)電性，表示電導(dǎo)特性的物理量是電導(dǎo)率γ,，它的倒數(shù)是電阻率ρ,。電工絕緣材料的ρ一般為108～1020Ω·m；導(dǎo)體的ρ為10-8～10-4Ω·m,；介乎二者之間的為半導(dǎo)體,，半導(dǎo)體的ρ為10-3～107Ω·m?？梢娊^緣與導(dǎo)體只是相對而言,，二者之間并無確切的界線。而是人為的劃分,。幾種常用介質(zhì)的電阻率列于表1-1,。
需要指出，電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)有著本質(zhì)的區(qū)別,。氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)是由于游離出來的電子,、正離子和負離子等在電場作用下移動而造成的；液體和固體電介質(zhì)的電導(dǎo)是由于這些介質(zhì)中所含雜質(zhì)分子的化學分解或熱離解形成的帶電質(zhì)點(主要是正,、負離子)沿電場方向移動而造成的,。因此,，電介質(zhì)的電導(dǎo)主要是離子式電導(dǎo),。金屬的電導(dǎo)是金屬導(dǎo)體中自由電子在電場作用下的定向流動所造成。所以,，金屬的電導(dǎo)是電子式電導(dǎo),。此外，電介質(zhì)的電導(dǎo)隨溫度的升高近似于指數(shù)規(guī)律增加,，或者說其電阻率隨溫度的上升而下降,，這恰恰與金屬導(dǎo)電的情況相反。這是因為,，當溫度升高時,，電介質(zhì)中導(dǎo)電的離子數(shù)將因熱離解而增加；同時，溫度升高,，分子間的相互作用力減小及離子的熱運動改變了原有受束縛的狀態(tài),，從而有利于離子的遷移，所以使電介質(zhì)的電導(dǎo)率增加,。電介質(zhì)的電導(dǎo)率γ與溫度T之間的關(guān)系式為
(1-9)
式中：A,、B為常數(shù)；T為絕對溫度,。
在實際測試絕緣的電導(dǎo)特性時,，通常用電阻來表示，稱為絕緣電阻,。由于介質(zhì)中的吸收現(xiàn)象,，在外加直流電壓U作用下，介質(zhì)中流過的電流i是隨時間而衰減的,，因此,，介質(zhì)的電阻
則隨時間增加，最后達到某一穩(wěn)定值
,。人們將電流達到穩(wěn)定的泄漏電流Ig時的電阻值作為電介質(zhì)的絕緣電阻,。一般情況下，加在絕緣上的直流電壓大約經(jīng)過60s,，泄漏電流即可達到穩(wěn)定值,，因此常用R60s的值作為穩(wěn)態(tài)絕緣電阻值R∞。固體電介質(zhì)的泄漏電流,，除了通過介質(zhì)本身體積的泄漏電流Iv外,，還包含有沿金質(zhì)表面的泄漏電流Is，即I=Iv+Is,。因此,，所測介質(zhì)的絕緣電阻R實際上是體積電阻Rv和表面電阻Rs相并聯(lián)的等效電阻，即
(1-10)
由于介質(zhì)的表面電阻取決于表面吸附的水分和臟污,，受外界條件的影響較大,，因此，為消除或減小介質(zhì)表面狀況對所測絕緣電阻的影響,，一般應(yīng)在測試之前首先對介質(zhì)表面進行清潔處理,，并在測量接線上采取一定的措施(將在5.2節(jié)中具體介紹)，以減小表面泄漏電流對測量的影響,。
電介質(zhì)的電導(dǎo)在工程實際中的意義：
(1)在絕緣預(yù)防性試驗巾,，通過測量絕緣電阻和泄漏電流來反映絕緣的電導(dǎo)特性，以判斷絕緣是否受潮或存在其他劣化現(xiàn)象,。在測試過程中應(yīng)消除或減小表面電導(dǎo)對測量結(jié)果的影響,，同時還要注意測量時的溫度,。
(2)對于串聯(lián)的多層電介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu)，在直流電壓下的穩(wěn)態(tài)電壓分布與各層介質(zhì)的電導(dǎo)成反比,。因此設(shè)計用于直流的設(shè)備絕緣時,，要注意所用電介質(zhì)的電導(dǎo)率的合理搭配，達到均衡電壓分布的效果,，以便盡可能使材料得到合理使用,。同時，電介質(zhì)的電導(dǎo)隨溫度的升高而增加,，這對正確使用和分析絕緣狀況有指導(dǎo)意義,。
(3)表面電阻對絕緣電阻的影響使人們注意到如何合理地利用表面電阻。如果要減小表面泄漏電流,，應(yīng)設(shè)法提高表面電阻,，如對表面進行清潔、干燥處理或涂敷憎水性涂料等,；如果要減小某部分的電場強度,，則需減小表面電阻，如在高壓套管法蘭附近涂半導(dǎo)體釉,，高壓電機定子繞組露出槽口的部分涂半導(dǎo)體漆等,，都是為了減小該處的電場強度，以消除電暈,。
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