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，<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，t_k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