電壓擊穿強度測試主要特征

電壓擊穿強度測試主要特征

普遍規律：任何介質的擊穿總是從電氣性能最薄弱的缺陷處發展起來的，所謂的缺陷可以指電場的集中，也可指介質的不均勻性。

擊穿特性：

   ?一般情況下，在氣、液、固三種電介質中，固體密度最大，耐電強度也最高。

       耐電強度:空氣一般在   3～4kV/mm;

                    液體一般在10～20 kV/mm;

                    固體一般在十幾～幾百 kV/mm；

    ?固體電介質的擊穿過程最復雜，且擊穿后是不可恢復的絕緣。

固體介質擊穿特性曲線

區域A：擊穿時間小于10?s 的區域，此范圍內擊穿電壓隨擊穿時間的縮短而提高。類似于氣體介質擊穿的伏秒特性。

區域B：擊穿時間在10?0.2 ?s范圍的區域，此范圍內擊穿電壓恒定，與時間無關。

            這兩個區域內的擊穿都具有電擊穿的性質

電工紙板的擊穿電壓與電壓作用時間的關系

1 電擊穿

     固體介質的電擊穿是指僅僅由于電場的作用而直接使介質破壞并喪失絕緣性能的現象，電擊穿過程與氣體中相似，碰撞電離形成電子崩，固體電介質中存在的少量傳導電子，在電場加速下與晶格結點上的原子碰撞，當電子崩足夠強時破壞介質晶格結構導致擊穿。

     在介質的電導很小，又有良好的散熱條件以及介質內部不存在局部放電的情況下，固體介質的擊穿通常為電擊穿。

電擊穿的主要特征：

    ?擊穿電壓高，擊穿時間短；

    ?與周圍環境溫度無關；

    ?除時間很短的情況，與電壓作用時間關系不大；

    ?介質發熱不顯著；

    ?電場均勻程度對擊穿有顯著影響；

    ?體積效應：擊穿場強數據分散性很大，與材料不均勻性有關。加大試樣的面積或體積，使材料弱點出現的概率增大，會使擊穿場強降低。

累積效應:固體介質在沖擊電壓多次作用下，其擊穿電壓有可能低于單次沖擊作用時的值。因為固體介質為非自恢復絕緣，如每次沖擊電壓下介質發生部分損傷，則多次作用下部分損傷會擴大而導致擊穿。

固體介質沖擊電壓試驗時的累積效應

2 熱擊穿

     絕緣介質在電場作用下，會因電導電流和介質極化引起介質損耗，使介質發熱。介質電導率隨溫度的升高而急劇增大，因此介質的發熱因溫度的升高而增加。如果介質中產生的熱量總是大于散熱，則溫度不斷上升，以致引起電介質分解、熔化、炭化或燒焦，造成材料的熱破壞而導致擊穿，這一過程稱電介質的熱擊穿過程。

    U較小時，在絕緣能夠耐受的溫度下達到熱平衡，否則達到破壞溫度。

    持續電壓作用下，有足夠的時間到達穩態。

介質發熱（曲線1，2，3）及散熱（曲線4）與介質溫度的關系

U1> U2> U3

熱擊穿的主要特征：

?擊穿電壓較低，擊穿時間較長；

?擊穿電壓與環境溫度、周圍媒質的散熱能力和散熱條件有關；

?擊穿電壓與電壓作用時間有關；

?擊穿電壓與頻率有關：

?擊穿電壓與介質本身的耐熱能力有關；

?擊穿電壓與介質尺寸有關。

3 電化學擊穿

機理：介質劣化的結果

        局部放電使介質引起化學離解，形成樹枝狀通道，這些樹枝狀通道，隨時間推移不斷伸長，使絕緣進一步劣化，最終發展到整個電介質擊穿。

特點：擊穿由絕緣性能下降引起，比電擊穿和熱擊穿電壓低，可以在工作電壓下發生。

電介質中的樹枝老化

局部放電的危害：

?放電過程產生的活性氣體O3、NO、NO2等對介質的氧化、腐蝕作用

?放電過程有帶電粒子撞擊介質，引起局部溫升，加速介質氧化并使局部電導和介質損耗增大

?帶電粒子的撞擊還可能切斷分子結構，導致介質破壞

局放對有機介質的影響尤為顯著。

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