電介質就是絕緣材料。當研究絕緣物質在電廠作用下所發(fā)生的物理現(xiàn)象時,把絕緣物質稱為電介質;而從材料的使用觀點出發(fā),在工程上把絕緣物質稱為絕緣材料。既然絕緣材料不導電,怎么會有損失呢?我們確實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,世界上絕對不導電的物質是沒有的。任何絕緣材料在電壓作用下,總會流過一定的電流,所以都有能量損耗。把在電壓作用下電介質中產(chǎn)生的一切損耗稱為介質損耗或介質損失。
如果電介質損耗很大,會使電介質溫度升高,促使材料發(fā)生老化(發(fā)脆、分解等),如果介質溫度不斷上升,甚至會把電介質熔化、燒焦,喪失絕緣能力,導致熱擊穿,因此電介質損耗的大小是衡量絕緣介質電性能的一項重要指標。
電介質損耗,按其物理性質可分為下列三種基本形式。
一、 漏導引起的損耗
電介質總是有一定電導的,在電場作用下會產(chǎn)生泄露電流,電介質中流過泄露電流時會發(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、 電介質極化引起的損耗
電介質在極化過程中需要消耗能量。在直流電壓作用下,帶電質子(主要是離子)沿直流電場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,電介質中帶電質點要沿交變電場的方向作往復的有限位移和重新排列,而質點來回移動需要客服質點間的相互作用力,也即分子間的內摩擦力,這樣就造成很大的能量損耗(現(xiàn)對于漏導損耗而言)。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,質點運動更頻繁,極化損失就越大。不均勻介質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進行,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有些氣隙或油隙,由于在交流電壓下,各層的電場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,所以分擔到的電場強度就大;但氣體的耐電強度又遠低于固體絕緣材料,因此,當外施電壓足夠高時,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損耗都遠比直流下強烈。在油紙電容器、電纜、套管等的設計制造及運行過程中都要注意這一點。一般油浸致交流電容器或電纜用于直流電路時,長期工作電壓能提高到原銘牌值的四五倍。
直流下電介質中的損耗主要是漏導損耗(因沒有周期性極化,局部損耗也不嚴重),用絕緣電阻或漏導電流就足以充分表示了,所以直流下不需要引入電介質損耗這個概念。