實驗證明:隨著施加于介質(zhì)的電壓的增加,當(dāng)其達某一臨界值(擊穿電壓)時,通過介質(zhì)的電流劇增,發(fā)生了擊穿。固體介質(zhì)擊穿后,便喪失了它的絕緣性能,變?yōu)閷?dǎo)體(氣、液態(tài)介質(zhì)、當(dāng)外施電壓除去后絕緣性能還可恢復(fù))
固體介質(zhì)在電場作用下工作,并受熱、機械、化學(xué)等的作用,都會對絕緣性能起變壞的作用,故介質(zhì)的擊穿過程是與以上各因素有關(guān)的。
一、固體介質(zhì)的擊穿過程
對固體介質(zhì)加電壓后,當(dāng)介質(zhì)中電場足夠時,會使介質(zhì)內(nèi)存在的少量自由電子得到加速,產(chǎn)生碰撞游離,使電子數(shù)增多,導(dǎo)致?lián)舸@種擊穿形式稱為電擊穿。其特點是:過程極快,約為10-6—10-8s;擊穿電壓值高,介質(zhì)溫度不高;擊穿場強與電場均勻程度關(guān)系密切。與周圍環(huán)境溫度無關(guān)。
在固體介質(zhì)受電壓作用時間較長時,由于介質(zhì)中發(fā)生損耗的熱量大于發(fā)散的熱量時,介質(zhì)溫度便升高,而介質(zhì)又具有負(fù)的溫度系數(shù),這將會使電流進一步增大。因此,損耗發(fā)熱也隨之增大,最后溫升過高,導(dǎo)致絕緣性能喪失,介質(zhì)即被擊穿。如果介質(zhì)原來存在局部缺陷,則該處損耗增大,溫升增高,易在此處發(fā)生擊穿。這種與熱的過程相關(guān)的擊穿稱熱擊穿。熱擊穿與環(huán)境溫度有關(guān);與電壓作用時間有關(guān),與電源頻率有關(guān),還與周圍媒質(zhì)的熱導(dǎo)、散熱條件及介質(zhì)本身導(dǎo)熱系數(shù)、損耗、厚度等有關(guān)。
如果設(shè)備運行時間很長以后(數(shù)千小時乃至數(shù)年),運行中其絕緣受到熱、化學(xué)、機械作用,絕緣性能逐漸變壞,這一過程可能是不可逆的,即在除去電壓后,介質(zhì)不再恢復(fù)它原來的特性,稱此過程為老化。使介質(zhì)發(fā)生老化的原因是:局部過熱,高電場強度下介質(zhì)內(nèi)氣泡的局部放電所產(chǎn)生的臭氧及氮的氧化物的腐蝕;機械撞擊及不同溫度系數(shù)造成的應(yīng)力引起的損傷;或介質(zhì)不均勻及電場邊緣場強集中引起局部過電壓。以上過程可能同時作用于介質(zhì),導(dǎo)致絕緣性能下降,以致在工作電壓或過電壓下形成擊穿,稱此過程為電化學(xué)擊穿。
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