再认识绝缘材料的介电常数和介质损耗
本文节选自《电力电缆工程》（原书第三版）第六章 电缆绝缘材料电气性能（有删减和调整），进一步介绍了表征高分子绝缘材料电气性能的参数：介电常数、损耗因数。
为了方便阅读，变更了题目，调整了部分章节序号。完整部分，请阅读原书。
我们可以了解到：
1.介电常数的定义；
2.介电常数的测试程序和影响K值的因素；
3.介质损耗、损耗因素、功率因素。
本文约1450字，阅读时间约10分钟。
介电常数与聚合物结构密切相关。聚合物绝缘材料（如聚乙烯）中少量的偶极子区域会存储微小电能，K值也很小。当聚合物中存在极性键（注：在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用电子必然偏向吸引电子能力较强的原子一方，因而吸引电子能力较弱的原子一方相对的显正电性，这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键。）时，K值会变大。包含永久偶极子（注：假若，一个分子内的几个原子的电负性差异很大，电负性较大的原子会吸引电子更接近自己，因而使得所占据区域变得更具负性；另外电负性较小的原子的区域会变得更具正性。这样，就形成了永久电偶极子）的聚合物（如包含乙酸乙烯酯或丙烯酸乙酯的乙烯共聚物）比聚乙烯（或XLPE）可存储更多的电能，介电常数值也更大。极性显著的聚合物介电常数更高；例如聚酰胺类材料[尼龙或海帕伦（氯磺化聚乙烯）]。K值随频率变化，在频率为50~60Hz时数值较小。介电常数是一个比例（聚合物与等尺寸真空存储的电荷之比），没有单位，只是一个无量纲数值。
2.介电常数的测试程序和影响K值的因素
基于上述原理，随着聚烯烃绝缘电缆的老化和氧化（如形成水树），其K值会略微增加。
3.介质损耗
从上节的讨论中可以看出，电缆绝缘类似电容。在交流电场下，多数电容会损失部分电能。每个周期内，绝缘体消耗能量与存储能量的比率称为损耗因数，或者（绝缘系统承受正弦交变电场时的损耗角正切）。这种能量损耗转化成热量，因此损耗因数可作为衡量绝缘效率的参量。
损耗也可用功率因数表示，它是损耗角的正弦值。功率因数与损耗因数不同，但＜0.1时，两者的数值很接近。低损耗绝缘与此类似，一般总是小于0.1（因此两个因数的数值差异可以忽略）。随着损耗增加，和的差异变大。
这里谈到的损耗由聚合物移动产生，相关机理参见《运行场强下绝缘材料的响应：极化》。对于K值，损耗与频率和温度有关。