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高電壓對絕緣電阻的影響:泄露電流

絕緣材料在恒定電壓的作用下,總有一微小的泄漏電流通過。泄漏電流的大小與材料的電導率成正比,與其絕緣電阻成反比。將一塊固體絕緣材料兩端加上直流電壓,則流過其內部(而非表面)的電流隨時間的變化趨勢如下圖所示所示。

固體絕緣材料中的電流i與時間t的關系
固體絕緣材料中的電流i與時間t的關系

在接通電源的瞬間,充電電流ic可達到很高值,但迅速進入吸收電流階段。ia是由于介質內分子、離子等的極化造成的,其大小隨時間變化,也受電極形狀、介質的種類以及溫度等的影響。吸收電流完全衰減至一恒定電流值ig往往需要數分鐘以上的時間,有的材料甚至需要幾小時至幾天的時間,ig稱為泄漏電流,它由介質的絕緣電阻所決定。ia與ig的比值達數倍至數十倍。因此,如果在施加電壓后馬上測電流,并依此來計算絕緣電阻,則此電阻值顯著偏小。通常測試絕緣電阻時應以施加電壓1分鐘或10分鐘后的電流來求出。

泄漏電流對溫度的高低也有反映。溫度越高、泄漏電流越大,相應的絕緣電阻也越小。固體材料的絕緣電阻隨溫度的增加而下降。

絕緣電阻(或介質電導)的數值與電壓有關,通常在介質接近擊穿時,有顯著的、快速增加的自由電子導電現象,這時阻值將劇烈下降。

如下圖所示為固體介質的典型電流一電壓特性。其中可劃分為三個階段。在階段a:電壓與電流的關系服從歐姆定律;在階段b:電流與電壓 幾乎成指數關系;在階段c:電流將隨電壓急劇增加直至擊穿。

絕緣材料中的電流與外加電壓的關系
絕緣材料中的電流與外加電壓的關系

當固體介質中存在雜質時,將使絕緣電阻下降,如水分的滲入使介質受潮等, 引起的絕緣電阻減小,絕緣強度降低。所以,帶電作業工具防潮是一個不容忽視的問題。

上面討論的是固體介質內部的電阻(或電導)。實際上固體介質的表面因表面臟污和受潮還存在不小的表面電導。表面電導同臟污和受潮的程度成正比。所以帶電作業工具表面應保持清潔,并且注意不能使之受潮。

 

 

發布時間:2021-12-15 訪問次數:753

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