固体电介质击穿的介绍

北广精仪

2020/06/30 09:43

阅读：69

?固体电介质击穿

固体介质击穿后，由于有巨大电流通过，介质中会出现熔化或烧焦的通道，或出现裂纹。脆性介质击穿时，常发生材料的碎裂。固体电介质的击穿大致可分为电击穿、热击穿、电化学击穿三种形式，不同击穿形式与电压作用时问和场强的关系如图3．32所示。

(1)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。在强电场的作用下，当电介质的带电质点剧烈运动，发生碰撞游离的连锁反应时，就产生电子崩。当电场强度足够强时，就会发生电击穿，此种电击穿是属于电子游离性质的击穿。一般情况下，电击穿的击穿电压是随着电介质的厚度呈线性地增加，而与加压时的温度无关。电击穿作用时间很短，一般以微秒计，其击穿电压较高，而击穿场强与电场均匀程度关系很大。

(2)热击穿。热击穿是指在强电场作用下，由于电介质内部介质损耗而产生的热量，由于来不及散发出去，使得电介质内部热量积累、温度过高，而电介质的绝缘电阻或介质损耗具有负的温度系数。当温度上升时，其电阻变小，又会使电流进一步增大，损耗发热也增大。电解质的热击穿是由电介质内部的热不平衡过程造成的。如果发热量大于散热量，形成恶性循环，电介质温度就会不断上升，导致温度不断上升，进一步引起介质分解、炭化等。因此，导致分子结构破坏而击穿称为热击穿。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，如电介质厚度增加，散热条件变坏，击穿强度也随之下降。高压电器设备(如电缆、套管、发电机等)由于结构原因，在运行中经常出现温度过高，引起绝缘劣化、损耗增大而发生热击穿故障。热击穿除与温度和时间有关外，还与频率和电化学击穿有关。当外施电压频率增高时，击穿电压将下降。而电化学过程也将引起绝缘劣化和介损增加，从而导致发热增加。因此，可以认为电化学击穿是某些热击穿的前奏。

(3)电化学击穿。

电化学击穿是固体电介质在电场、温度、化学以及机械力等因素的长期作用下，电介质的物理和化学性能发生缓慢的、不可逆的老化，性能逐渐劣化，击穿电压逐渐下降，长时间击穿电压常常只有短时击穿电压的几分之一，并最终丧失绝缘能力。这种绝缘击穿称为电化学击穿。例如，在强电场作用下，电介质内部包含的气泡首先发生碰撞游离而放电，杂质(如水分)也因受电场加热而气化并产生气泡，于是使气泡放电进一步发展，导致整个电介质击穿。如变压器油、电缆、套管、高压电机定子线棒等，也往往因含气泡发生局部放电，如果逐步发展会使整个电极之间导通击穿。而在有机介质内部(如油浸纸、橡胶等)，气泡内持续的局部放电会产生游离生成物，如臭氧及碳水等化合物，从而引起介质逐渐变质和劣化。电化学击穿与介质的电压作用时间、温度、电场均匀程度、累积效应、受潮、机械负荷等多种因素相关。

电介质发生击穿时的临界电压值称为击穿电压U击穿时的电场强度称为击穿场强。

QQ图片20190828163530.jpg