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1.固體擊穿理論
電擊穿理論:建立在碰撞電離的基礎上,不包括電介質老化、局部放電等其他原因引起的擊穿。
注意:其特點:電壓作用時間短;擊穿電壓高;介質溫度不高;擊穿場強與電場均勻度密切相關,與周圍溫度無關。
熱擊穿理論:在電場的作用下,由于電介質損耗和泄漏等原因而使固體電介質內發(fā)的的熱量大于散失的熱量,使介質溫度不斷上升,最終造成介質本身的破壞,轉化成導電通道。
電化學擊穿理論:固體介質在長期工作電壓的作用下,由于介質內部發(fā)生局部放電等原因,是絕緣劣化、電氣強度逐步下降并引起擊穿的現(xiàn)象。
注意: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,也可以因劣化后電氣強度下降而以電擊穿形式完成。
2.影響固體介質擊穿電壓的主要因素
(1)電壓的作用時間
(2)溫度
固體介質在某個溫度范圍內其擊穿性質屬于電擊穿,這時的擊穿場強很高,且與溫度幾乎無關;超過某個溫度后將發(fā)生熱擊穿,溫度越高熱擊穿電壓越低;如果其周圍媒質的溫度也高,且散熱條件又差,熱擊穿電壓更低。
(3)電場均勻度和介質厚度
對處于均勻電場中的固體介質,其擊穿電壓往往較高,且隨介質厚度的增加近似地成線性增大;
注意:若在不均勻電場中,介質厚度增加使電場更不均勻,于是擊穿電壓不再隨厚度的增加而線性上升。當厚度增加使散熱困難到可能引起熱擊穿時,增加厚度的意義就更小了。
(4)電壓種類
對于同一電介質,相同電極布置,在沖擊電壓下的擊穿電壓>直流電壓下的擊穿電壓>工頻電壓下的擊穿電壓>高頻電壓下的擊穿電壓
(5)受潮度的影響
受潮對固體介質擊穿電壓的影響與材料的性質有關。
注意:不容易吸潮的材料(聚乙烯、聚四氟乙烯等):受潮后擊穿電壓僅下降一半左右。容易吸潮的極性介質(棉紗、紙等纖維材料):吸潮后的擊穿電壓可能僅為干燥時的百分之幾或更低。
(6)機械負荷的影響
有些絕緣結構在運行中可能受到較大的機械負荷,導致出現(xiàn)開裂或微觀裂痕時,擊穿電壓將顯著下降。
(7)累積效應的影響
在不均勻電場中,特別是雷電沖擊電壓下,外加電壓很大,但作用時間很短,未形成貫穿的擊穿通道,但介質內部可能出現(xiàn)局部損傷。多次加電壓時,局部損傷會逐步發(fā)展,導致固體介質擊穿電壓的下降。
3.提高固體擊穿電壓的方法 (1)改進絕緣的設計(改善電場均勻度)