固體擊穿電壓的過程

實(shí)驗(yàn)證明：隨著施加于介質(zhì)的電壓的增加，當(dāng)其達(dá)某一臨界值(擊穿電壓)時(shí)，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(chǎng)作用下工作，并受熱、機(jī)械、化學(xué)等的作用，都會(huì)對(duì)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(duì)固體介質(zhì)加電壓后，當(dāng)介質(zhì)中電場(chǎng)足夠時(shí)，會(huì)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(diǎn)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(chǎng)強(qiáng)與電場(chǎng)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(shí)間較長時(shí)，由于介質(zhì)中發(fā)生損耗的熱量大于發(fā)散的熱量時(shí)，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(huì)使電流進(jìn)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(shí)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(yùn)行時(shí)間很長以后(數(shù)千小時(shí)乃至數(shù)年)，運(yùn)行中其絕緣受到熱、化學(xué)、機(jī)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(chǎng)強(qiáng)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(jī)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(chǎng)邊緣場(chǎng)強(qiáng)集中引起局部過電壓。以上過程可能同時(shí)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。