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。

过程与局部放电密切相关——局部放电水平作为绝缘质量的指标。

（2）电导性老化绝缘层中存在液态导电物质（水）、E超过一定值，液体沿电场方向浸入到绝缘层中，形成水树枝，所需场强比“电树枝”低，原因是液中离子反复冲击绝缘的（3）电解性老化，直流电压长期作用，低于局部起始电压，电化学过程，逐渐老化，击穿。

（4）表面漏电起痕及电蚀损二、影响固体电介质击穿电压的因素（1）电压作用时间时间长低——足够长，热击穿孔机，电老化，注意长期
电气性能（2）温度环境温度高，电击空→热面呈空（3）电场均匀程度均匀场中，随厚度增加而线性增加不均匀场中，介质均度越大，电场越不均匀，不再线性上升，厚度加到散热困难，出现热击穿时，厚度没意义了（4）电压种类冲击击穿电压比工频击空电压高。

直流电压下固体电介质损耗小，直流击穿电压也比工频峰值击穿电压高。

高频下局部放严重，发热也严重，其击穿电压最低。

（5）累积效应固体绝缘的损伤是不可恢复性损伤，在多次施加同样同幅值电压时，若每次都产生一定程度的绝缘损伤，则绝缘的损伤可逐步累积，最终击穿在该电压正好生。

电压太低时，没有累积效应。

（6）受潮极为重要影响，不易受潮材料，例如聚四氟乙烯，受潮后击穿电压下降一半左右，易受潮材料剩几百分之一。

（6）机械负荷应力可能造成绝缘材料开裂，松散，使得击穿电压下降。

三、电介质的其他性能1．热性能（1）耐热性电气设备的容量，减少体积，减少重量，降低成本都有非常重要的意义。

提高介质的工作温度。

电介质工作温度由耐热性决定，保证安全运行的工作温度。

①短时耐热性。

高温下，短时就能明显损坏，如软化，硬化、气化、炭化、氧化、开裂的温度②热劣化与长期耐热性。

稍高温，长时间，发生绝缘性能不可逆变化，热劣化。

确定寿命条件下，不产生热损坏的最高允许温度。

（2）耐热
等级介质热老化的程度决定于温度受热作用时间，为了能有一个绝缘合理的使用寿命，规定一个最高持续工作温度，表4-3材料的使用温度起超过规定温度，则劣化加速，温度高寿命短，80C规则：绝缘材料A级，使用温度1050C+80C寿命减半绝缘材料B级，使用温度1300C+100C寿命减半绝缘材料H级，使用温度1800C+120C寿命减半耐热等级——材料，结构，电工产品湿度指数——材料鉴别标志——结构耐热等级——产品如绝缘寿命主要由热老化决定，则设备寿命与负荷关系密切，允许负荷大，则投资效益高，但湿温升高，热老化加快，寿命短，欲使设备寿命长，温度规定低，允许负荷小，运行期间投资效益低，为获得最佳综合经济效益——规定设备经济合理正常的使用期限电力设备，20-25年。

（3）电介质的耐寒性绝缘材料在低温下保证安全运行的最低许可温度，开裂，凝固2．机械性能脆性，塑性，弹性3．吸潮性能4．化学性能及抗生物性能。