發布日期：2022-11-05 點擊率：65
在電場作用下，固體介質的擊穿可能因電過程(電擊穿)、熱過程(熱擊穿)、電化學過程(電化學擊穿)而引起。固體介質擊穿后，會在擊穿路徑留下放電痕跡，如燒穿或熔化的通道以及裂縫等，從而永遠喪失其絕緣性能，故為非自恢復絕緣。
實際電氣設備中的固體介質擊穿過程是錯綜復雜的，它不僅取決于介質本身的特性，還與絕緣結構型式、電場均勻度、外加電壓波形和加電壓時間以及工作環境(周圍媒質的溫度及散熱條件)等多種因素有關，所以往往要用多種理論來說明其擊穿過程。
常用的有機絕緣材料，如纖維材料(紙、布和纖維板)以及聚乙烯塑料等，其短時電氣強度很高，但在工作電壓的長期作用下，會產生電離、老化等過程，從而使其電氣強度大幅度下降。所以，對這類絕緣材料或絕緣結構，不僅要注意其短時耐電特性，而且要重視它們在長期工作電壓下的耐電性能。
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。固體介質中存在少量處于導帶能級的電子(傳導電子)，它們在強電場作用下加速，并與晶格結點上的原子(或離子)不斷碰撞。當單位時間內傳導電子從電場獲得的能量大于碰撞時失去的能量，則在電子的能量達到了能使晶格原子(或離子)發生電離的水平時，傳導電子數將迅速增多，引起電子崩，破壞了固體介質的品格結構，使電導大增而導致擊穿。
在介質的電導(或介質損耗)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，其擊穿場強一般可達105~106kV/m，比熱擊穿時的擊穿場強高很多，后者僅為103~104kV/m。
電擊穿的主要特征為：擊穿電壓幾乎與周圍環境溫度無關；除時間很短的情況外，擊穿電壓與電壓作用時間的關系不大；介質發熱不顯著；電場的均勻程度對擊穿電壓有顯著影響。
熱擊穿是由于固體介質內的熱不穩定過程造成的。當固體介質較長期地承受電壓的作用時，會因介質損耗而發熱，與此同時也向周圍散熱，如果周圍環境溫度低、散熱條件好，發熱與散熱將在一定條件下達到平衡，這時固體介質處于熱穩定狀態，介質溫度不會不斷上升而導致絕緣的破壞。但是，如果發熱大于散熱，介質溫度將不斷上升，導致介質分解、熔化、碳化或燒焦，從而發生熱擊穿。
固體介質在長期工作電壓的作用下，由于介質內部發生局部放電等原因，使絕緣劣化、電氣強度逐步下降并引起擊穿的現象稱為電化學擊穿。在臨近最終擊穿階段，可能因劣化處溫度過高而以熱擊穿形式完成，也可以因介質劣化后電氣強度下降而以電擊穿形式完成。局部放電是介質內部的缺陷(如氣隙或氣泡)引起的局部性質的放電。局部放電使介質劣化、損傷、電氣強度下降的主要原因為：①放電過程產生的活性氣體O3、NO、NO2等對介質會產生氧化和腐蝕作用；②放電過程有帶電粒子撞擊介質，引起局部溫度上升、加速介質氧化并使局部電導和介質損耗增加；③帶電粒子的撞擊還可能切斷分子結構，導致介質破壞。局部放電的這幾方面影響，對有機絕緣材料(如紙、布、漆及聚乙烯材料等)來說尤為明顯。
電化學擊穿電壓的大小與加電壓時間的關系非常密切，但也因介質種類的不同而異。絕緣材料中因小曲率半徑電極、微小空氣隙、雜質等因素而出現高場強區時，往往在此處先發生局部的樹枝狀放電，并在有機固體介質上留下纖細的溝狀放電通道的痕跡，這就是樹枝化放電劣化。
在交流電壓下，樹枝化放電劣化是局部放電產生的帶電粒子沖撞固體介質引起電化學劣化的結果。在沖擊電壓下，則可能是局部電場強度超過了材料的電擊穿場強所造成的結果。
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