第8课-固体电介质的击穿
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固体电介质的击穿
固体电介质的击穿耐电强度，空气液体固体十几至几百固体——击穿孔机过程复杂，击穿后不可恢复一、固体介质的击穿过程 1.固体电介质击穿特性划分几种不同的击穿形式：①电击穿：和气击穿相类似②热击穿：与整过程相互关系③电化学击穿：长时间——电老化图4-19电击穿和热击穿油浸电工纸板（图4-20）时间短，电击穿，伏秒特性，恒定，电击穿，时间↑——击穿电压下降，热击穿电老化——数千小时，数年图4-21聚乙烯，试验曲线，lt;to 与温度无关，电击穿to热击穿to 转折湿度，不同材料不同同一种材料，厚，介质损耗大，散热困难，to低，易热击穿 2.电击穿电击穿理论——固体电介质中发生碰撞电离，少量传导电子在电场加速下与晶格特点上的原子碰撞，从面击穿两种碰撞电离理论——电子崩击穿理论。
点击穿特征：电压作用时间短，地击穿电压高，击穿电压和介质温度、散热条件、介质厚度频率等因素无关大局，与电场均匀程度关系极大，与介质特性有很大关系。
并有累积效应，随冲击电压次数增多而下降。
3．热击穿：介质损耗使固体在电场中会发热升温，进而导致介质电阻下降，电位增大，发热增大，同时也存在一个通过电极及其他介质向外不断散热过程，温度升高，电介质分解炭化，最终击穿。
图4-22平板状电介质发热，散热因素，热击穿电压H介质厚度，tk热击穿孔机临界温度①发热因素②散热因素及③介质厚度h，分子分母都有不一定，加厚不一定有效（指热击穿）4．电化学击穿（电老化）电场长期作用下，使介质物理学，化学性能不不可逆的劣化，击穿。
（1）电离性老化介质同夹层或介质内部如果存在气隙或气泡，在交变场下气泡的场强会比邻近固体介质内的场强大得多，而气体的起始电离场强又比固体介质低得多，所以在该气隙或气泡内很容易发生电离。
后果不良——开裂，分层，电导和介质损耗增大，有机绝缘物分解，气体加入电离，腐化材料，造成电场畸变，局间过高电压，电离发展，临近绝缘物破坏（变酥，炭化）间隙发展，放电通道树枝状，电树枝。
固体电介质的击穿特性
普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄 弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的 集中，也可指介质的不均匀性
一、固体电介质的击穿过程
1. 固体电介质击穿特性的划分
击穿电压为一分钟耐压的百分比数（％） 15.3
500
450 400
350
300 250
区域A 区域B Φ50
200
区域C
150 100
Cathode
- +- ++ -
＋
＋
＋
＋
Anode
＋
＋
时，散出的热量Q与介质中最高温度tm的关系
θ 12 3
4 b
a
0 t0 ta
tk
tb
tm
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
曲线 1：
发热永远大于散热，介质温度将不断升高，在电压U1 下最终必定发生热击穿
θ 12 3 4 b
a
0 t0 ta
tk
tb
tm
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
(c)
异极性空间电荷的积累
概念：电介质在外加电场的 作用下，在金属电极与电介 质之间的界面上积聚了与施 加在该电极上的电压极性相 反的电荷，这些电荷称为异 极性空间电荷
特点：异极性空间电荷增强 金属电极与介质间的界面场 强，结果可导致介质整体击 穿电压的降低，如（b）所示 。当极性翻转时，可导致击 穿电压升高，如（c）所示
平衡点
ta<t<tb ： 不 会 发 生 热 击 穿 ，介质温度将稳定在ta
不同外施电压下介质发热散热 与介质温度的关系
曲线 2：
与直线4相切，U2为临界热击穿电压；tk为临界热击穿温 度
一、固体电介质的击穿过程
1. 固体电介质击穿特性的划分
击穿电压为一分钟耐压的百分比数（％） 15.3
500
450 400
350
300 250
区域A 区域B Φ50
200
区域C
150 100
Cathode
- +- ++ -
＋
＋
＋
＋
Anode
＋
＋
时，散出的热量Q与介质中最高温度tm的关系
θ 12 3
4 b
a
0 t0 ta
tk
tb
tm
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
曲线 1：
发热永远大于散热，介质温度将不断升高，在电压U1 下最终必定发生热击穿
θ 12 3 4 b
a
0 t0 ta
tk
tb
tm
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
(c)
异极性空间电荷的积累
概念：电介质在外加电场的 作用下，在金属电极与电介 质之间的界面上积聚了与施 加在该电极上的电压极性相 反的电荷，这些电荷称为异 极性空间电荷
特点：异极性空间电荷增强 金属电极与介质间的界面场 强，结果可导致介质整体击 穿电压的降低，如（b）所示 。当极性翻转时，可导致击 穿电压升高，如（c）所示
平衡点
ta<t<tb ： 不 会 发 生 热 击 穿 ，介质温度将稳定在ta
不同外施电压下介质发热散热 与介质温度的关系
曲线 2：
与直线4相切，U2为临界热击穿电压；tk为临界热击穿温 度
电介质物理电介质的击穿
例：d1＝d2＝0.5mm；1＝10－12S/m， 2＝10－11S/m；
E1b＝E2b＝100MV/m，U＝55kV
计算：
E U 55kV 55MV / m d1 d2 0.5 0.5mm
C
1 2d 1d2 2d1
1012 1011 1 0.5(1012 1011)
2 1012 S 1.1
宏观不均匀电介质或复合电介质：
➢气体—液体、液体—固体、气体—固体、固体—固体的不同组合 ➢即使为单一电介质的绝缘结构，材料的不均匀性、杂质气隙等的存在 也不能看作是单一均匀电介质
1.复合电介质的击穿 ①双层复合电介质的击穿
d d2 d1
U
ε1γ1 ε2γ2
RR22
C1
RR11
C2
图 5－33 双层复合电介质及其等效电路
50
40
Eb(M/Vm) Eb(M/Vm)
40
12 30
30
2 20
1
20 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
ρ(×103kg/m3) (d＝10-5m) a）
10 5 10 15 20
d(×10-6m) (ρ＝103kg/m3)
b）
未经浸渍的纸质电容器复合介质Eb与a)纸的密度及b)纸的厚度的关系 1－计算曲线 2－实验曲线
U1达到空气击穿电压U1b，则纸立即发生击穿
纸的平均电场强度
Eb
U1b d
1
2
2
当空气层厚度d1＝（6～8）μm时，相应的击穿电压U1b≈250V，而纤维的 密度ρ≈1.55×103kg/m3
7
电力设备电气绝缘国家重点实验室 State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment
电介质物理》课件电介质的击穿
电介质击穿的物理机制
电击穿机制
电场作用下电介质击穿
在强电场的作用下，电介质内部的自由电子被加速，与晶格原子发生碰撞，导致 电子能量降低并产生新的电子-空穴对，这些新的电子-空穴对进一步与晶格原子 发生碰撞，产生更多的电子-空穴对，最终导致电介质击穿。
隧道效应
在强电场的作用下，电子通过隧道效应穿过势垒，形成导电通道，导致电介质击 穿。
03
影响电介质击穿的因素
电场强度
总结词
电场强度是影响电介质击穿的最主 要因素之一。
详细描述
随着电场强度的增加，电介质中的 电场会变得更强，导致电子更容易 获得足够的能量来克服电介质中的
束缚力，从而引发电介质击穿。
总结词
高电场强度下，电介质更容易发生 击穿。
详细描述
在强电场的作用下，电介质内部的 电子会被加速，获得足够能量后能 够克服电介质中的束缚力，形成导 电通道，导致电介质击穿。
03
热击穿
电击穿
冲击击穿
在强电场的作用下，电介质内部的热量积 累导致温度升高，当温度达到一定程度时 ，发生热击穿。
在强电场的作用下，电子获得足够的能量 ，直接导致电介质分子中的电子跃迁，形 成导电通道。
在雷电或操作过电压的作用下，电介质内 部的电流迅速增加，产生强烈的冲击波， 导致电介质瞬间击穿。
02
电介质物理》课件电介质的 击穿
目录
• 电介质击穿的基本概念 • 电介质击穿的物理机制 • 影响电介质击穿的因素 • 电介质击穿的预防与控制 • 电介质击穿的实验研究方法
01
电介质击穿的基本概念
定义与Байду номын сангаас性
01
02
定义
特性
电介质击穿是指电介质在强电场的作用下，丧失其绝缘性能的现象。
电击穿机制
电场作用下电介质击穿
在强电场的作用下，电介质内部的自由电子被加速，与晶格原子发生碰撞，导致 电子能量降低并产生新的电子-空穴对，这些新的电子-空穴对进一步与晶格原子 发生碰撞，产生更多的电子-空穴对，最终导致电介质击穿。
隧道效应
在强电场的作用下，电子通过隧道效应穿过势垒，形成导电通道，导致电介质击 穿。
03
影响电介质击穿的因素
电场强度
总结词
电场强度是影响电介质击穿的最主 要因素之一。
详细描述
随着电场强度的增加，电介质中的 电场会变得更强，导致电子更容易 获得足够的能量来克服电介质中的
束缚力，从而引发电介质击穿。
总结词
高电场强度下，电介质更容易发生 击穿。
详细描述
在强电场的作用下，电介质内部的 电子会被加速，获得足够能量后能 够克服电介质中的束缚力，形成导 电通道，导致电介质击穿。
03
热击穿
电击穿
冲击击穿
在强电场的作用下，电介质内部的热量积 累导致温度升高，当温度达到一定程度时 ，发生热击穿。
在强电场的作用下，电子获得足够的能量 ，直接导致电介质分子中的电子跃迁，形 成导电通道。
在雷电或操作过电压的作用下，电介质内 部的电流迅速增加，产生强烈的冲击波， 导致电介质瞬间击穿。
02
电介质物理》课件电介质的 击穿
目录
• 电介质击穿的基本概念 • 电介质击穿的物理机制 • 影响电介质击穿的因素 • 电介质击穿的预防与控制 • 电介质击穿的实验研究方法
01
电介质击穿的基本概念
定义与Байду номын сангаас性
01
02
定义
特性
电介质击穿是指电介质在强电场的作用下，丧失其绝缘性能的现象。
第二十一讲 固体电介质的击穿
5 其它击穿机制
1）树枝化击穿 在电场作用下，在固体电介质中形成一种树枝装气化痕迹。树 枝是充满气体的直径为数微米以下的细微“管子”组成的通道，树 枝化主要发生在高分子电介质中。
原因： ①.局部放电；或电场局部集中；或在脉冲电压作用——电树枝 ②.因水分和潮气在缓慢发生——水树枝。 ③.环境化学污染或材料中存在杂质和腐蚀性气体引起的电化学 树枝。 聚合物树枝化后并没有击穿，但树枝化是一个很重要的击穿潜 伏因素。经过一定过程后，最终导致聚合物击穿，树枝化的最大特 点是要经过较为冗长的过程才能导致树枝引发乃至最后击穿。
1 2
W （ （ 1 Tm ) W 2 Tm )
对于面积为 A、厚度为 d 的试样施加直流电压 U，着介质中只有漏 导电流发热。若式样电导率为 γ，则电导为 G d ， 2 此时电介质的发热功率为： W1 GU
' B T 因为 A e
A
AA' 2 B T W1 (U , T ) 所以 W1 d U e W1 是电压 U 和介质温度 T 的函数，随温度指数上升。
2 ）电机械击穿 平板固体电容器加电压后，极板间充上异性电荷，极间电场为E，两极 上异性电荷的相互作用，造成两极间存在相互吸引力，这个引力使极间介质 受到挤压而发生变形，由于高聚物介质弹性模量很小（比陶瓷等小两个数量 级），挤压作用会使介质厚度明显减薄，电压不变，场强增大。如果温度升 高，材料杨氏模量减小，试样厚度进一步减小，这就使得在电压不变的情况 下，电场进一步升高，最终导致击穿。 3） 沿面放电 沿固体电介质表面发生的气体击穿现象称沿面放电，也称表面闪络。 沿面放电与固体电介质的表面状况和表面洁净程度密切相关。沿面放电 电压明显低于纯气隙放电电压。机制表面受潮或污染时，放电电压则更 低。
电介质击穿
气体电介质
在电场作用下气体分子发生碰撞电离而导致电极间的贯穿性放电。其影响因素很多，主要有作用电压、电板 形状、气体的性质及状态等。气体介质击穿常见的有直流电压击穿、工频电压击穿、高气压电击穿、冲击电压击 穿、高真空电击穿、负电性气体击穿等。空气是很好的气体绝缘材料，电离场强和击穿场强高，击穿后能迅速恢 复绝缘性能，且不燃、不爆、不老化、无腐蚀性，因而得到广泛应用。为提供高电压输电线或变电所的空气间隙 距离的设计依据（高压输电线应离地面多高等），需进行长空气间隙的工频击穿试验。
热击穿的特点是：击穿电压随温度的升高而下降，击穿电压与散热条件有关，如电介质厚度大，则散热困难， 因此击穿电压并不随电介质厚度成正比增加；当外施电压频率增高时，击穿电压将下降。
液体电介质
纯净液体电介质与含杂质的工程液体电介质的击穿机理不同。对前者主要有电击穿理论和气泡击穿理论，对 后者有气体桥击穿理论。沿液体和固体电介质分界面的放电现象称为液体电介质中的沿面放电。这种放电不仅使 液体变质，而且放电产生的热作用和剧烈的压力变化可能使固体介质内产生气泡。经多次作用会使固体介质出现 分层、开裂现象，放电有可能在固体介质内发展，绝缘结构的击穿电压因此下降。脉冲电压下液体电介质击穿时， 常出现强力气体冲击波（即电水锤），可用于水下探矿、桥墩探伤及人体内脏结石的体外破碎。
形式
液体电介质
固体电介质
气体电介质
固体电介质
固体电介质击穿有3种形式 ：电击穿、热击穿和电化学击穿。
电击穿
电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电 场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电 介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。固体电介质的化学变化通常使其电导增加，这会 使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。温度和电压作用时间对电击穿的影响小，对热击穿和 电化学击穿的影响大；电场局部不均匀性对热击穿的影响小，对其他两种影响大。
4.1 固体电介质击穿的机理
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
固体介质高频下击穿电压比工频时低 得多。
0.1mm玻璃 工频击穿电压20kV 高频击穿电压2～2.5kV
2013-3-15
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
第四章
固体、液体和组合绝缘的电气强度
2013-3-15
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
内部电气绝缘造成的事故
2013-3-15
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
4.1 固体电介质的击穿机理
气、液、固耐电强度： 空气击穿场强：3～4kV/mm 液体击穿场强：10～20kV/mm 固体击穿场强：十几～几百kV/mm
2013-3-15
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
击穿电压与温度有显著关系
瓷的击穿电压与温度的关系
2013-3-15
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
均匀电场中
极短时间脉冲电压，固体介质击穿电 压与其厚度接近成正比例；
在长时间电压作用下击穿电压与厚度 不成比例，具有饱和特性。
2013-3-15
非自恢复绝缘
2013-3-15 第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
固体电介质击穿理论
电击穿理论
电子碰撞电离→ 晶格破坏→ 电导增大→ 击穿
热Hale Waihona Puke 穿理论发热>散热电化学击穿理论
由局部放电等原因引起
2013-3-15
第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度
击穿电压与作用时间的关系
区域A: 电击穿 区域B： 热击穿 区域C： 电化学击穿
电介质电导和击穿课件
3 电介质电导和击穿
• 3.1 概述 • 3.2 气体电介质的电导和击穿 • 3.3 固体电介质的电导 • 3.4 固体电介质的热击穿 • 3.5 固体电介质的电击穿
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1
3.1 概述
• 1．什么是电介质的电导？提高电介质的绝缘性能 的基本方法是什么？（掌握）
• 2．电介质电导类型有哪些？（掌握） • 3．什么叫电介质的击穿？它有哪些击穿形式？通
• （1）气体导电机理 • （2）气体电导过程的理论分析
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8
（1）气体导电机理
• 气体能导电是因为气体中存在一定浓度的带电正 负离子（载流子），载流子存在则是因为气体中 随时随地进行着下述两个过程：
• 电离过程：
• 气体在光、热、辐射等作用下，电子从分子中分离出来 使气体分子带正电，从而形成正离子载流子，这个过程 称为电离。电离出来的电子又极容易被其他分子所捕获 而形成负离子。描电离过程的速度大小用单位时间单位 体积产生的正离子（或负离子）数n′描述
Emfp,T,L
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21
（2）物理过程及其模型的建立
• 当电场达到游离场强之后，气体电介质中载流子的产生 除了因外界因素（如光照等）使极板表面和气体发生电 离而产生载流子外，还通过以下碰撞过程产生载流子
• 1）电子碰撞电离过程： • 描述该过程的关键参数-----电子电离系数α：一个电子运动
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31
3.3 固体电介质的电导
• 1．什么是本征离子电导？本征离子载流子有哪些 类型？本征离子电导率规律有何特点？（掌握）
• 2．什么是弱联系离子电导？其电导率与总离子电 导率有何特点？（掌握）
• 3.1 概述 • 3.2 气体电介质的电导和击穿 • 3.3 固体电介质的电导 • 3.4 固体电介质的热击穿 • 3.5 固体电介质的电击穿
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3.1 概述
• 1．什么是电介质的电导？提高电介质的绝缘性能 的基本方法是什么？（掌握）
• 2．电介质电导类型有哪些？（掌握） • 3．什么叫电介质的击穿？它有哪些击穿形式？通
• （1）气体导电机理 • （2）气体电导过程的理论分析
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8
（1）气体导电机理
• 气体能导电是因为气体中存在一定浓度的带电正 负离子（载流子），载流子存在则是因为气体中 随时随地进行着下述两个过程：
• 电离过程：
• 气体在光、热、辐射等作用下，电子从分子中分离出来 使气体分子带正电，从而形成正离子载流子，这个过程 称为电离。电离出来的电子又极容易被其他分子所捕获 而形成负离子。描电离过程的速度大小用单位时间单位 体积产生的正离子（或负离子）数n′描述
Emfp,T,L
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21
（2）物理过程及其模型的建立
• 当电场达到游离场强之后，气体电介质中载流子的产生 除了因外界因素（如光照等）使极板表面和气体发生电 离而产生载流子外，还通过以下碰撞过程产生载流子
• 1）电子碰撞电离过程： • 描述该过程的关键参数-----电子电离系数α：一个电子运动
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31
3.3 固体电介质的电导
• 1．什么是本征离子电导？本征离子载流子有哪些 类型？本征离子电导率规律有何特点？（掌握）
• 2．什么是弱联系离子电导？其电导率与总离子电 导率有何特点？（掌握）
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电介质的耐热等级
介质热老化的程度主要决定于温度及介质经受 热作用的时间。为此国际电工委员会按照材料 的耐热程度划分耐热等级。如
Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180 C >180℃
根据这个绝缘耐热等级可以进行设备运行负荷 的最佳经济性设计
电介质的耐寒性
耐寒性则是绝缘材料在低温下保证安全 运行的最低许可温度，否则，固体可能 变脆、开裂，液体可能凝固。如10、25、 40 号变压器油分别表示其凝固温度为 10、-25、-40℃
3）. 热击穿
例：实验曲线分A、B两个范围 在A范围内：击穿电压和介质温度无关，属于电击穿性质 在B范围内：当温度超过某临界值后，击穿电压随介质温 度的增加而下降，这表明击穿已涉及到明显的热过程
Ub （kV）（有效值）
50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 A B
80 100 120 140 θ cr
击穿电压为一分钟耐压的百分比数 （％）
500 450 400 350 300 区域B 区域A 250 Φ 50 200 150 100 50 0 Φ 100 μs
A、B 区：击穿属于电击穿 C 区： D 区： 属于热击穿 为电化学击穿、 电老化，击穿时 间在几十个小时 以上，甚至几年
区域C
15.3
固有击穿理论：单位时间内传导电子从电场中获 得的能量和因碰撞而失去的能量不平衡引起破坏，
称之为固有击穿理论
电子崩击穿理论：当上述平衡破坏后，电子整体 上得到加速，与晶格产生碰撞电离，反复碰撞形 成电子崩，电场作用下给电子注入能量激增，导 致介质结构破坏，称之为电子崩击穿理论
电击穿的特点
时间影响：电压作用时间短，击穿电压高 介质特性：如果介质内含气孔或其它缺陷，对电 场造成畸变，导致介质击穿电压降低 电场均匀度：电场的均匀程度影响极大 累积效应：在极不均匀电场及冲击电压作用下，介质有 明显的不完全击穿现象，不完全击穿导致绝缘性能逐渐 下降的效应称累积效应。介质击穿电压会随冲击电压施 加次数的增多而下降 无关因素：击穿电压和介质温度、散热条件、介质厚 度、频率等因素都无关
θ (℃)
交变电压下电瓷的击穿电压与温度的关系
热击穿的概念：由于介质损耗的存在，固体电介 质在电场中会逐渐发热升温，温度的升高又会导 致固体电介质电阻的下降，使电流进一步增大， 损耗发热也随之增大。在电介质不断发热升温的 同时，也存在一个通过电极及其它介质向外不断 散热的过程。如果同一时间内发热超过散热，则 介质温度会不断上升，以致引起电介质分解炭化， 最终击穿，这一过程称电介质的热击穿过程
概念：在电场的长时间作用下逐渐使介质的物 理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致击穿， 这过程称电老化 电老化的类型：电离性老化、电导性老化和电解 性老化。前两种主要在交流电压下产生，后一种 主要在直流电压下产生
2、有机绝缘材料的树枝状老化
树老化类型：电树老化和水树老化 电离性老化：在介质夹层或介质内部如果存在气隙或气泡，在交 变场下气隙或气泡的场强会比邻近固体介质内的场强大得多，而 气体的起始电离场强又比固体介质低得多，所以在该气隙或气泡 内很容易发生电离。气隙或气泡的电离，通过上述综合效应，会 造成邻近绝缘物的分解、破坏(表现为变酥、炭化等形式)，并沿 电场方向逐渐向绝缘层深处发展，在有机绝缘材料中会呈树枝状 发展，称作“电树枝” 电导性老化：如果在两电极之间的绝缘层中存在液态导电物质( 例如水)，当该处场强超过某定值时，该液体会沿电场方向逐渐 深入到绝缘层中，形成近似树枝状的痕迹，称作“水树枝”
树枝老化的一般形状
Tree-like 树枝状
Bush-like 灌木丛状
chestnut-like 栗子状
电介质中的树枝状老化
HDPE树枝的发展
50 μm
自然冷却
施加电压5 kV
(a) 1 min (b) 10 min
(c) 40 min
(d) 70 min
(e) 75 min
3. 影响固体介质击穿电压主要因素
2）. 机械性能
有脆性、塑性和弹性三种
3）. 吸潮性能
在潮湿地区要选用吸湿性小、憎水性强的 材料。一般而言，非极性电介质吸湿性低，极 性电介质吸湿性较强
4）. 化学性能及抗生物性
化学性能指材料的化学稳定性如耐腐 蚀性气体、液体溶剂等 抗生物性指材料抗霉菌、昆虫的性能， 在湿热地区尤为重要
5、提高固体电介质击穿电压的方法
500 450 400 350 300 区域A 250 200 150 100 50 0 Φ 100 μs
1
区域B Φ 50 15.3
区域C
s
10
2
min
278h
10 -1 1 10
10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12
时间（μs）
电工纸板的击穿电压 与电压作用时间的关系
1、改进制造工艺 2、改进绝缘设计 3、改善运行条件
The Eed Thank You
电压作用时间 温度 电场均匀程度 电压种类 局部放电 累积效应 受潮 机械负荷
4、电介质的其它性能
1） . 2） . 3）. 4） . 热性能 机械性能 吸潮性能 化学性能及抗生物性
1）. 热性能
耐热性：指保证电介质可靠安全运行的最高允 许温度 热劣化：电介质在稍高的温度下，长时间后发 生绝缘性能的不可逆变化 寿命： 在一定温度下，电介质不产生热损坏 的时间称为寿命 短时耐热性： 长期耐热性：给定寿命下，电介质不产生热损 坏的最高允许温度
热击穿电压Ub与各种发、散热因素的关系
当发热因素f，r ，t0（电压作用时间），tg0 上升或增加时，热击穿电压Ub将下降； 当散热因素σ（导热率），λ（冷却系数）上 升时，热击穿电压Ub将上升在发生热击穿时， 采取加厚绝缘的办法并不一定能起到提高电介 质击穿电压的作用，因而是不经济的
4）. 电化学击穿 （电老化）
s
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时间（μs）
电工纸板的击穿电压 与电压作用时间的关系
2）. 电击穿
电击穿理论是建立在固体电介质中发生 碰撞电离基础上的，固体电介质中存在 的少量传导电子，在电场加速下与晶格 节点上的原子碰撞，从而击穿。 电击穿理论本身又分为两种解释碰撞电 离的理论：固有击穿理论与电子崩击穿 理论
固体电介质的击穿
一、固体电介质的击穿
1、 2、 3、 4、 5、
固体电介质的击穿过程 有机绝缘材料的电树老化 影响固体电介质击穿电压的主要因素 电介质的其它性能 提高固体电介质击穿电压的方法
特点： 在气、固、液三种电介质中，固体密度最大，耐电强度 也最高 固体电介质的击穿过程最复杂，且击穿后是唯一不可恢 复的绝缘 耐电强度： 空气的耐电强度一般在3 – 4 kV/mm左右； 液体的耐电强度在10 - 20 kV/mm； 而固体的耐电强度在十几 - 几百kV/mm； 普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺
陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指 介质的不均匀性
1、固体电介质的击穿过程
击穿电压为一分钟耐压的百分比数 （％）
1）. 固体电介质击穿特性的划分 固体电介质击穿特性的划分：分为四个 区域 区域A：击穿时间小于10微秒的区域，在 此范围内击穿电压随击穿时间的缩短而 提高。类似于气体介质击穿的伏秒特性 区域B：击穿时间在10 s — 0.2 s范 围的区域，此范围内击穿电压恒定，与 时间无关。显然这两个区域内的击穿都 具有电击穿的性质。 区域C：击穿电压随击穿前时间的增加而 明显下降，具有热击穿的特点 D区域：C区以外