电压击穿强度测试主要特征

电压击穿强度测试主要特征

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，所谓的缺陷可以指电场的集中，也可指介质的不均匀性。

击穿特性：

   ✔一般情况下，在气、液、固三种电介质中，固体密度最大，耐电强度也最高。

       耐电强度:空气一般在   3～4kV/mm;

                    液体一般在10～20 kV/mm;

                    固体一般在十几～几百 kV/mm；

    ✔固体电介质的击穿过程最复杂，且击穿后是不可恢复的绝缘。

固体介质击穿特性曲线

区域A：击穿时间小于10s 的区域，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0.2 s范围的区域，此范围内击穿电压恒定，与时间无关。

            这两个区域内的击穿都具有电击穿的性质

电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系

1 电击穿

     固体介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接使介质破坏并丧失绝缘性能的现象，电击穿过程与气体中相似，碰撞电离形成电子崩，固体电介质中存在的少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞，当电子崩足够强时破坏介质晶格结构导致击穿。

     在介质的电导很小，又有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为电击穿。

电击穿的主要特征：

    ✔击穿电压高，击穿时间短；

    ✔与周围环境温度无关；

    ✔除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大；

    ✔介质发热不显著；

    ✔电场均匀程度对击穿有显著影响；

    ✔体积效应：击穿场强数据分散性很大，与材料不均匀性有关。加大试样的面积或体积，使材料弱点出现的概率增大，会使击穿场强降低。

累积效应:固体介质在冲击电压多次作用下，其击穿电压有可能低于单次冲击作用时的值。因为固体介质为非自恢复绝缘，如每次冲击电压下介质发生部分损伤，则多次作用下部分损伤会扩大而导致击穿。

固体介质冲击电压试验时的累积效应

2 热击穿

     绝缘介质在电场作用下，会因电导电流和介质极化引起介质损耗，使介质发热。介质电导率随温度的升高而急剧增大，因此介质的发热因温度的升高而增加。如果介质中产生的热量总是大于散热，则温度不断上升，以致引起电介质分解、熔化、炭化或烧焦，造成材料的热破坏而导致击穿，这一过程称电介质的热击穿过程。

    U较小时，在绝缘能够耐受的温度下达到热平衡，否则达到破坏温度。

    持续电压作用下，有足够的时间到达稳态。

介质发热（曲线1，2，3）及散热（曲线4）与介质温度的关系

U1> U2> U3

热击穿的主要特征：

✔击穿电压较低，击穿时间较长；

✔击穿电压与环境温度、周围媒质的散热能力和散热条件有关；

✔击穿电压与电压作用时间有关；

✔击穿电压与频率有关：

✔击穿电压与介质本身的耐热能力有关；

✔击穿电压与介质尺寸有关。

3 电化学击穿

机理：介质劣化的结果

        局部放电使介质引起化学离解，形成树枝状通道，这些树枝状通道，随时间推移不断伸长，使绝缘进一步劣化，最终发展到整个电介质击穿。

特点：击穿由绝缘性能下降引起，比电击穿和热击穿电压低，可以在工作电压下发生。

电介质中的树枝老化

局部放电的危害：

✔放电过程产生的活性气体O3、NO、NO2等对介质的氧化、腐蚀作用

✔放电过程有带电粒子撞击介质，引起局部温升，加速介质氧化并使局部电导和介质损耗增大

✔带电粒子的撞击还可能切断分子结构，导致介质破坏

局放对有机介质的影响尤为显著。

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