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(guī)律：任何介質(zhì)的擊穿總是從電氣性能最薄弱的缺陷處發(fā)展起來的，所謂的缺陷可以指電場的集中，也可指介質(zhì)的不均勻性。

擊穿特性：

   ?一般情況下，在氣、液、固三種電介質(zhì)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(zhì)的擊穿過程最復雜，且擊穿后是不可恢復的絕緣。

固體介質(zhì)擊穿特性曲線

區(qū)域A：擊穿時間小于10?s 的區(qū)域，此范圍內(nèi)擊穿電壓隨擊穿時間的縮短而提高。類似于氣體介質(zhì)擊穿的伏秒特性。

區(qū)域B：擊穿時間在10?0.2 ?s范圍的區(qū)域，此范圍內(nèi)擊穿電壓恒定，與時間無關。

            這兩個區(qū)域內(nèi)的擊穿都具有電擊穿的性質(zhì)

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(zhì)的電擊穿是指僅僅由于電場的作用而直接使介質(zhì)破壞并喪失絕緣性能的現(xiàn)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(zhì)中存在的少量傳導電子，在電場加速下與晶格結(jié)點上的原子碰撞，當電子崩足夠強時破壞介質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)導致?lián)舸?/span>

     在介質(zhì)的電導很小，又有良好的散熱條件以及介質(zhì)內(nèi)部不存在局部放電的情況下，固體介質(zhì)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(huán)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(zhì)發(fā)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(shù)據(jù)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(xiàn)的概率增大，會使擊穿場強降低。

累積效應:固體介質(zhì)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(zhì)為非自恢復絕緣，如每次沖擊電壓下介質(zhì)發(fā)生部分損傷，則多次作用下部分損傷會擴大而導致?lián)舸?/span>

固體介質(zhì)沖擊電壓試驗時的累積效應

2 熱擊穿

     絕緣介質(zhì)在電場作用下，會因電導電流和介質(zhì)極化引起介質(zhì)損耗，使介質(zhì)發(fā)熱。介質(zhì)電導率隨溫度的升高而急劇增大，因此介質(zhì)的發(fā)熱因溫度的升高而增加。如果介質(zhì)中產(chǎn)生的熱量總是大于散熱，則溫度不斷上升，以致引起電介質(zhì)分解、熔化、炭化或燒焦，造成材料的熱破壞而導致?lián)舸@一過程稱電介質(zhì)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(xù)電壓作用下，有足夠的時間到達穩(wěn)態(tài)。

介質(zhì)發(fā)熱（曲線1，2，3）及散熱（曲線4）與介質(zhì)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(huán)境溫度、周圍媒質(zhì)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(zhì)本身的耐熱能力有關；

?擊穿電壓與介質(zhì)尺寸有關。

3 電化學擊穿

機理：介質(zhì)劣化的結(jié)果

        局部放電使介質(zhì)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(fā)展到整個電介質(zhì)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(fā)生。

電介質(zhì)中的樹枝老化

局部放電的危害：

?放電過程產(chǎn)生的活性氣體O3、NO、NO2等對介質(zhì)的氧化、腐蝕作用

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

?帶電粒子的撞擊還可能切斷分子結(jié)構(gòu)，導致介質(zhì)破壞

局放對有機介質(zhì)的影響尤為顯著。

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